电电气气设备设备不不间间断供断供电电与不与不间间断断电电源源UPS机电一体化专业毕业论文：电气设备不间断供电与不间断电源UPS内容：随时社会的发展，现今社会生活、生产对电能稳定性的要求越来越高。为了保证用电稳定与安全，电力部门在根据用户的用电要求，对用户提供了稳定的双回路供电方式。人们为了生产效率的提高有些设备是不许停电的（如医院手术台的配套设备），在工业生产上为了节能降耗对用电稳定也提高了，连续生产需要预热时间较长的设备。为了用电安全与节能人们又研制出了不间断电源UPS。近几年微电子技术的发展，对UPS的技术更推进了一步，使不间断电源UPS工作更加稳定， 也降低了不间断电源UPS的制造成本，从而得到了更广泛的应用。本文主要讲述了不间断供电与不间断电源UPS技术发展及现状、工作原理与特点、运行维护。关键词：技术发展及现状 、工作原理与特点、选型与安装、运行维护一、不间断电源的技术发展及现状不间断电源分为两种一种是后备式UPS一种在线式UPS（1）后备式UPS 是指UPS中的逆变器只在市电中断或欠压失常状态（欠压值约在170V，即UPS投人电压）下才工作，向负载供电，而平时逆变器不工作，处于备用状态。后备式UPS电能流程。市电供电正常时，市电一方面直接通过交流旁路支路转换开关，经滤波器输出至负载；另一方面通过电源变压器，经整流后变成直流电，再经充电回路向蓄电池组充电。当市电供电中断时，蓄电池储存的电能通过逆变器变成交流电，经滤波器继续向负载供电。（2）在线式UPS中实际电路也含有各种保护、报警等控制回路，比较复杂。在线式UPS 电能流程。市电供电正常时，市电经过电源变压器、整流器后，一路经逆变器、滤波器输出至负载；另一路经充电回路向蓄电池组充电。当市电中断，蓄电池组端电压低于设定值或逆变器故障时，市电就通过旁路支路经转换开关、滤波器向负载供电。由此可见，不管市电正常或中断，在线式UPS的逆变器总是在工作。 （3）UPS的主要组成部分 UPS主要由逆变器、蓄电池、整流器充电器和转换开关等组成。逆变器主要由晶体三极管、变压器和控制回路等组成，其作用是变直流为交流输出，它是UPS的核心部分，UPS的技术性能、质量主要取决于它。蓄电池是UPS储能装置。UPS中的蓄电池应具有良好的大电流放电特性，能经得住反复地充放电，寿命要长，目前UPS常用的是免维护密封式铅酸蓄电池。整流器充电器是把市电变成直流电，为逆变器和蓄电池提供电能的装置。转换开关（静态开关）的作用是通过瞬时的高速检测回路，当市电有干扰或出现大的浪涌时，把UPS迅速转到旁路输出，以保护UPS；它的第二个作用是提供维修通道。对转换开关要求切换时间快、过载能力大。二、不间断电源UPS的工作原理AC- DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。DC- AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。 控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。不间断电源工作原理框图如图2所示。UPS有两种形式 在线式与后备式1、在线式UPS的特点。（1）在线式UPS都为正弦波输出，其最显著的特点是实现了对负载的真正不间断供电。（2）在线式UPS实现了对负载的抗干扰供电。因为在线式UPS无论由市电或蓄电池对负载供电，都要通过逆变器进行，这就可能从根本上消除来自市电电网上的所有电压波动和电干扰对负载的影响，UPS始终向负载提供一个稳压稳频的高质量交流电源。而且，在线式UPS的正弦失真系数最小。（3）与后备式UPS相比，在线式UPS具有优良的瞬时特性时，它在100负载加载或减载时，其输出电压的变化小于4，时间约1040ms。（4）在线式UPS具有较高的工作可靠性。2、后备式正弦波输出的UPS的特点。（1）一般后备式正弦波输出的UPS电路中均采用抗干扰式分级调压稳压技术，当市电在180250V的范围内时，能输出一个具有抗干扰的稳压的正弦波电压。（2）切换时间较短，约4ms，最短2ms。（3）其输出端的零线和火线是固定的，这是因为UPS中市电供电或逆变器对负载供电都是由同一电源变压器来完成。所以用户在连接这种UPS时，应符合厂家的规定。后各式正弦波输出的UPS都有零、火线判错电路，一旦发现输人端零、火线与UPS要求的不一致，UPS会自动保护，没有输出。还需指出的是，后备式UPS中220V输人的零线就是UPS控制线回路的地线。3、后备式方波输出的UPS的特点。（1）与后备式正弦波输出的UPS一样，该线路中采用抗干扰式分级调压稳压技术，当市电在180250V之间变化时，它的稳压精度在510；市电中断时，逆变器对负载提供一个稳定度在5、无干扰的方波电源。（2）方波输出的后备式UPS的控制线路中未采用与市电同步的技术，其切换时间相应比正弦波输出的后备式UPS要长一些，约49ms。（3）与后备式正弦波输出的UPS一样，它的输出端零、火线是固定的。使用时，交流输入端的极性应符合出厂规定。（4）不能接像日光灯那类性质的负载，否则会达不到机器的出厂指标，或损坏UPS本身。并且，它不能进行频繁的关闭和启动。UPS关机后，如立即再启动，它就不能正常工作，此时无电压输出且蜂鸣器长鸣，称为启动失败。S所以，关机后，如需重新开机，要等6s以上时间。三、选型与安装UPS设备及配件在出厂前都进行过严格的检查和测试，设备抵达现场后，用户应做以下几项安装前的准备工作。 1、大型UPS对场地、环境的要求（1）设备就位场地应该是“工业类型”的硬质水泥型的水平地面，如果采用防静电活动地板，则需要在考虑到地板的平均负荷量的基础上，还要根据UPS的重量来设计制作供安装设备的托架。对于多数大型UPS来说，其标准机型的电缆为下进下出型。UPS机柜的通风的进气口位于机柜的正面或侧面，出气口在机柜的上部或后面。为此，在安装UPS时，要求用户事先准备好电缆敷设地沟。地沟的深度为40 cm左右。当用户采用桥架电缆敷设时，应选用电缆为上进上出型的机型。（2）UPS供电系统应安装在具有通风良好、凉爽、湿度不高和具有无尘条件的清洁空气的运行环境中。尽管一般的UPS所允许的温度范围为0 40之间。然而，如果条件允许时，应将环境温度控制在35以下。UPS厂家推荐的工作温度为2025。湿度控制在50%左右为宜。此外，在UPS运行的房间里不应存放易燃、易爆或具有腐蚀性的气体或液体的物品。（3）严禁将UPS安装在具有金属导电性的尘埃的工作环境中，否则会导致设备产生短路故障。也不宜将UPS安放在靠近热源处。（4）不管所配的UPS蓄电池组是否配有带温度补偿的充电器。为了确保蓄电池组的使用寿命，应该将蓄电池房的温度控制在2025之间。（5）UPS的左右侧一定要保持有 50mm 的空间，后面有100mm空间，以保证UPS通风良好。UPS前面应有足够的操作空间。通过实践证明，UPS最好不要靠墙安装，UPS与墙之间要留有1m左右的距离，以便于UPS的维修。有关各种UPS的具体安装数据，请参看随机带来的用户手册。（6）用户在设计UPS机房的通风冷却系统时，请参看下面有关各种UPS的功耗和通风量的数据。用户在购买 UPS 时，应该考虑的基本安装设计参数下列出输出功率为30400kVA UPS的典型输入电流、/输出电流、功耗以及所需的通风量等参数。这些参数可供用户在UPS机房进行安装时，选配电力电缆尺寸和估算应配置的空调机的容量时使用。例如，用户可按照功率为1kW的空调设备可以产生860大卡的制冷量这样的数据来估算空调机的总制冷量。在这里需要说明的是：未给出蓄电池组的工作电流值，这是因为各个UPS 生产厂家的设计思路不同，而采用不同的蓄电池组的电源电压的缘故。常见的蓄电池组电压有：（3012）= 360V；（3212）= 384V；（3312）= 396V；（3512）= 420V；（4012）= 480V；（4812）= 576V。大型UPS的安装技术参数输出功率（kVA）30 40 60 80 120 200 300 400交流输入电源 380 / 400 / 415V, 10%,15%最大输入电流（A）（满载电池浮充电流） 62 80 120 150 230 390 570 765标称输出电流（A） 43 57 87 122 183 305 456 609带额定负载时的功耗（kW） 2.2 3.2 4.3 5.6 7.5 12.4 17 22通风量（m3/h） 512 800 1120 1800 2600 3500 5500 6160基于这些原因，用户应根据自己所选用的UPS的标称输出功率（kVA）及不同蓄电池组的临界放电电压值来估算可能流过蓄电池电力电缆的最大电流值。对于上述不同蓄电池组的标称临界放电电压值为：3012V蓄电池组为300V；3212V蓄电池组为320V；3312V蓄电池组为330V；3512V蓄电池组为350V；4012V蓄电池组为400V；4812V蓄电池组为480V。存放设备必须存放在干燥通风处，要有遮盖，防止雨水淋湿、溅湿或化学试剂的腐蚀。建议用原包装存放，因为在存储期间，该包装能起到最大限度的保护作用。如果在最后安装前拆去了包装，要用护套盖住设备，防止灰尘、瓦砾、金属丝、油漆等进入。由于蓄电池是密封铅酸蓄电池，所以存储时间不得超过6个月，蓄电池存放处的环境温度不能超过25，较高的温度将使其存储时间减少，使蓄电池的技术性能变差，若存储时间超过上述的最大限度，应马上对蓄电池充电，否则会缩短蓄电池的寿命，甚至损坏。拆包装箱UPS设备和配件包装均为木箱。在拆箱时必须小心拆卸，及时检查设备和配件（蓄电池等）在运输过程中是否被损坏。在清除包装材料之前，要确认所有的配件都已到齐。如果设备或配件在运输过程中被损坏，或设备和配件与定货合同不符时，应及时作现场记录，并立即与供货公司联系。搬运从底部搬运用集装箱搬运车或铲车搬运机柜时，为了给铲车留下铲叉的通道，不要封住UPS柜和蓄电池柜前后的底座档板，可在搬后再盖上。从顶部搬运配备必备的吊钩，搬运设备时用高架吊车起吊设备，注意机柜不要开封，以免起吊时造成设备变形或损坏。机柜的定位与加固机柜就位后，调整机柜地脚螺栓的高度，使第一个机柜完全竖直，然后再调整其他机柜地脚螺栓的高度，使所有的机柜柜门完全平行。为防止地震时UPS发生前、后、左、右移动而影响供电，在UPS定位后，要用螺丝将并排摆放的机柜相互栓住，还要将UPS机柜与地面加固。有的UPS机柜可以直接用膨胀螺栓与地面加固。有的UPS地脚是滚轮的，无法直接与地面加固，对于这样的UPS机柜在定位后可以用角钢在紧靠着UPS地脚前、后处，用10mm2以上的膨胀螺栓与地面进行加固。这样安装后的设备比较安全、可靠。注意事项（1）为了确保操作人员和设备的安全，在安装、启动设备前应仔细阅读相关的“安装和操作”手册。（2）UPS与市电电源及负载连接时应注意以下几点：检查UPS电源柜上所标的输入参数，是否与市电的电压和频率一致；检查UPS输入线的相线与零线是否遵守厂家规定；检查负载功率是否小于UPS额定输出功率。电缆的选择和接线在UPS供电系统中主要用到三种电缆：电力电缆、接地电缆和控制电缆。(1)电力电缆电力电缆包括交流输入、交流输出和电池电缆 。电力电缆截面的选择用户在安装UPS时往往都会提出机器的输入、输出和蓄电池的输出线的线径问题。导线的选用，根据用途、种类、结构尺寸、载流量等不同类型，有不同的使用范围和要求。由于 UPS均安装于室内，而且距离负载较近，其走线多为地