隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用,一些重要場(chǎng)所:如金融、信息、通訊、公共設(shè)備控制,對(duì)電源可靠性、穩(wěn)定性要求高,超大規(guī)模集成電路制造等產(chǎn)業(yè)對(duì)電源也有相當(dāng)高要求。電壓偏移、電壓波形畸變、斷電持續(xù)等電源質(zhì)量降低將產(chǎn)生嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響,上述場(chǎng)所的關(guān)鍵設(shè)備大多采用LIPS供電。
1、UPS的類型
通常設(shè)備根據(jù)電源可靠性、功能要求、使用方便等要求,盡可能經(jīng)濟(jì)的選擇UPS。根據(jù)不同負(fù)荷特性選擇不同類型UPS。從實(shí)用性、選擇方便易行出發(fā),UPS可分三類:
單一運(yùn)行,備份運(yùn)行;
有旁路轉(zhuǎn)換、無(wú)旁路轉(zhuǎn)換;
平時(shí)逆變器運(yùn)行。平時(shí)市電運(yùn)行。
2、UPS特點(diǎn)
單一運(yùn)行UPS,用于一般重要負(fù)荷;用于輸人、輸出頻率不同,或者對(duì)市電有無(wú)影響不大,對(duì)頻率精度要求很高的負(fù)荷。
備份運(yùn)行UPS,使用多臺(tái)不停電裝置,具有備份功能,當(dāng)部分發(fā)生故障,其它正常部分向負(fù)荷供電,用于特別重要負(fù)荷。
有旁路轉(zhuǎn)換UPS,負(fù)荷可由市電和逆變器供電,提高供電可靠性。多數(shù)UPS設(shè)置旁路。
無(wú)旁路轉(zhuǎn)換UPS,用于輸入、輸出頻率不同,或?qū)κ须婎l率、電壓精度要求極高的負(fù)荷。
平時(shí)逆變器運(yùn)行,負(fù)荷對(duì)電源質(zhì)量要求高,不受市電,電源電壓、頻率的影響。
平時(shí)市電運(yùn)行,負(fù)荷對(duì)電源質(zhì)量要求不高,對(duì)可靠性要求高,不變換運(yùn)行效率高。使用時(shí)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)三種運(yùn)行方式組合應(yīng)用。
3、供電系統(tǒng)選擇UPS的原則
3.1 負(fù)荷的重要性
電源是否存在潛在異常。原則上不存在電源異常是不需要設(shè)置UPS的。負(fù)荷是否重要是根據(jù)電源異常導(dǎo)致的負(fù)荷部分受損而決定的。受損包括直接損失和間接損失。直接損失包括生產(chǎn)線上的不良產(chǎn)品,科技研發(fā)重要數(shù)據(jù)丟失。間接損失包括恢復(fù)供電需要時(shí)間,社會(huì)信譽(yù)。根據(jù)受損大小,衡量UPS系統(tǒng)總投資,為了提高可靠性是否采用UPS,采用UPS是否設(shè)置備份及旁路,確定運(yùn)行方式。
3.2 電源質(zhì)量對(duì)負(fù)荷的影響
電源質(zhì)量對(duì)負(fù)荷的影響包括:電源電壓允許壓降范圍及持續(xù)時(shí)間;日常電壓失真范圍、頻率精度。負(fù)荷對(duì)電源質(zhì)量承受力強(qiáng),可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)提高可靠性降低成本,比如增加旁路時(shí)采用一般為0.02~0.2S瞬時(shí)停電轉(zhuǎn)換方式。日常電壓失真,頻率精度一般不是特殊負(fù)荷,市電電源下足夠運(yùn)行,一般不需考慮電源對(duì)負(fù)荷的影響。對(duì)電源電壓瞬時(shí)降低和斷電敏感的計(jì)算機(jī),即使電源電壓降低10%半個(gè)周期就會(huì)產(chǎn)生影響。則需要提供優(yōu)質(zhì)電源。
3.3 UPS容量選擇
根據(jù)下列因素,特性、計(jì)算負(fù)荷、沖擊電流、峰值電流、過(guò)載能力、負(fù)荷突變狀況選擇UPS容量。有效負(fù)荷容量用下述數(shù)值作補(bǔ)償。
(1) 關(guān)于沖擊電流
能承受峰值電流的UPS計(jì)算容量=有效負(fù)荷容量 X沖擊電流(最大值)/UPS額定電流,其值一般為有效容量的5~10倍。
負(fù)載投入電源,產(chǎn)生相當(dāng)大沖擊電流,特別是計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備。在UPS供電時(shí),為降低UPS容量,運(yùn)行時(shí)負(fù)載依次投入或選擇UPS市電運(yùn)行;當(dāng)電流回復(fù)到額定電流值以下,不停電轉(zhuǎn)換到整流器,逆變器供電。
(2) 關(guān)于峰值電流
能承受峰值電流的UPS;
容量=有效負(fù)荷容量 X峰值電流(最大值)/UPS額定電流;
峰值容量一般為有效容量2倍;
峰值系數(shù)為2.5以上的UPS,峰值電流承受能力為250%PA上,一般不超出UPS額定容量.可以直接采用,不需補(bǔ)償。
(3) 關(guān)于過(guò)載
UPS過(guò)載能力一般在有效負(fù)荷的1.1倍以上,負(fù)荷過(guò)載超過(guò)1.1倍應(yīng)對(duì)UPS進(jìn)行保護(hù)。
(4) 負(fù)荷突變
多數(shù)UPS負(fù)荷突變0"100%范圍內(nèi),輸出電壓波動(dòng)可以控制在_10%l~A內(nèi)。所以對(duì)有效負(fù)荷容量可以不作補(bǔ)償。
(5) 發(fā)電機(jī)-UPS配合
在某些場(chǎng)所中UPS在市電停電后轉(zhuǎn)換至自備發(fā)電機(jī)供電。在自備發(fā)電機(jī)供電時(shí),應(yīng)能提供UPS啟動(dòng)時(shí)大沖擊電流,而不會(huì)影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
a. 選擇整流設(shè)備較低啟動(dòng)電流UPS。例如12脈沖整流器,則自備發(fā)電機(jī)容量應(yīng)該是整流器的2倍。
b. 選擇幾組UPS并聯(lián),分組延時(shí)啟動(dòng)??梢岳镁哂行逼聠?dòng)功能組合在一起,避免所有UPS同時(shí)啟動(dòng)產(chǎn)生沖擊電流過(guò)大。
c. 選擇有整流器充電器輸人功率可控制的UPS,使整流器充電器輸入部分功率,不足功率由電池提供。
d. 選擇有限制充電電流功能的UPS。使發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),限制充電,設(shè)置充電電流值為0安培。即在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)可以停止充電,從而減少UPS從發(fā)電機(jī)吸收功率。
4、UPS應(yīng)用實(shí)例
圖1正常由市電供電,在市電故障時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到電池供電。用于輸入輸出頻率不同,不含旁路電源。
圖1 單一運(yùn)行UPS無(wú)旁路(維修旁路)逆變運(yùn)行
圖2正常由整流器和逆變器模塊供電。如果主電源故障,負(fù)載則不間斷地轉(zhuǎn)換到由電池供電,僅在逆變器故障或電池放電終了,負(fù)載將轉(zhuǎn)換到旁路供電。
圖2 單機(jī)UPS有靜態(tài)開關(guān)(自動(dòng)旁路),手動(dòng)旁路(維修旁路)逆變運(yùn)行
分頁(yè)圖3:正常旁路電源在允許范圍內(nèi),則采用電源供電,以提高效率。如果旁路電源超出范圍,系統(tǒng)自動(dòng)的轉(zhuǎn)換到整流器和逆變器模塊供電,如果上述兩個(gè)電源都超出范圍,則轉(zhuǎn)換到電池供電。
圖3 單機(jī)UPS有旁路開關(guān)(自動(dòng)旁路),手動(dòng)旁路(維修旁路)旁路運(yùn)行
圖4:每臺(tái)UPS容量相同且平均分擔(dān)相等負(fù)載,負(fù)載功率小于或等于單臺(tái)UPS的額定功率。如果一臺(tái)UPS故障,另一臺(tái)能繼續(xù)供電給全部負(fù)荷,冗余并聯(lián)UPS增加整個(gè)UPS系統(tǒng)供電可靠性。
圖4 雙機(jī)冗余直接并聯(lián)UPS
圖5:并聯(lián)UPS系統(tǒng)由相同的單機(jī)和公共外部手動(dòng)維修旁路。這種并聯(lián)連接是為了增加UPS總?cè)萘客瑫r(shí)提供冗余配置。比如3臺(tái)相同容量UPS并聯(lián),如果1臺(tái)故障,可由另外兩臺(tái)UPS向全部負(fù)載供電??捎?/3冗余度。
圖5 增容并聯(lián)連接UPS
圖6:由一臺(tái)UPS作為另一臺(tái)UPS的備份,如果主用UPS故障,靜態(tài)開關(guān)將負(fù)載轉(zhuǎn)到備用UPS上,提供電源高可靠性。
圖6 熱備份冗余UPS