中、大型UPS選型參考知識(shí)
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1、正確選擇UPS的類型
當(dāng)前的UPS可分為以下幾種：在線式、在線互動(dòng)式、后備式、Delta變換型。
在線互動(dòng)式的單機(jī)輸出功率為0.7～ 20kVA，后備式單機(jī)輸出功率為0.25～2kVA，且兩種類型在市電供電正常時(shí)，逆變器均不投入工作，而是向用戶提供經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理的一般市電電源，供電質(zhì)量差，輸出功率小，只適用于要求不高的場(chǎng)合。此選型中不考慮。
1.1Delta變換型UPS
也稱為雙逆變電壓補(bǔ)償在線式，其單機(jī)輸出功率為10～480kVA，它的原理是將交流穩(wěn)壓控制技術(shù)中的電壓補(bǔ)償原理運(yùn)用到UPS的主電路中，利用補(bǔ)償變壓器對(duì)不穩(wěn)定的市電電壓進(jìn)行電壓調(diào)整。
圖1 市電電源供電正常
圖2 市電電源供電不正常
（1）市電電源供電正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍小于380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖1所示，主供電通道上的STS1在導(dǎo)通狀態(tài)，STS2在斷開狀態(tài)。當(dāng)市電電壓等于UPS的標(biāo)稱輸出電壓時(shí)，市電電源經(jīng)補(bǔ)償變壓器（無(wú)需補(bǔ)償）直接送到負(fù)載上，此時(shí)的電源未經(jīng)過(guò)任何處理。當(dāng)市電電壓高于或低于UPS的標(biāo)稱輸出電壓時(shí)，補(bǔ)償變壓器在Delta變換器的調(diào)控下對(duì)市電電壓進(jìn)行降壓或升壓調(diào)節(jié)后送到負(fù)載上。
（2）市電電源供電不正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍超過(guò)380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖2所示，STS1與STS2在斷開狀態(tài)，蓄電池組放電，主變換器以逆變器的方式向負(fù)載提供純凈的正弦波逆變電源。
（3）當(dāng)輸出短路、輸出過(guò)載、溫升過(guò)高、主變換器或Delta變換器發(fā)出故障時(shí)，STS1關(guān)斷，STS2導(dǎo)通，市電電源經(jīng)過(guò)交流旁路通道給負(fù)載供電。
由此可以看出Delta變換型UPS在正常工作時(shí)市電電網(wǎng)的干擾非常容易地直接串入到用戶負(fù)載端，對(duì)于市電電壓過(guò)欠壓、電壓突變、頻率漂移、諧波干擾等市電電網(wǎng)的污染沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改善。
1.2在線式UPS
單機(jī)輸出功率為0.7～1500 kVA。采用以微處理器、數(shù)字信號(hào)處理的調(diào)控技術(shù)使逆變器連續(xù)不斷地向負(fù)載提供高質(zhì)量的純凈正弦波電源。
圖3 在線式UPS框圖
（1）市電電源供電正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍小于380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖3所示，供電質(zhì)量較差的普通市電電源經(jīng)過(guò)濾波整流器變成直流穩(wěn)壓電源，然后再經(jīng)過(guò)逆變器重新將直流電源變成純正的高質(zhì)量正弦波電源，由于采用了雙變換型在線設(shè)計(jì)方案，可將市電電源中的干擾幾乎都屏蔽掉，保證了向負(fù)載提供毫無(wú)干擾的純潔正弦波電源。
（2）市電電源供電不正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍超過(guò)380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍超過(guò)50±3Hz）、市電電源故障或市電供電中斷，蓄電池組繼續(xù)向逆變器提供直流電源，保證了逆變器不間斷地向負(fù)載提供高質(zhì)量的正弦波交流電源。
（3）當(dāng)輸出短路、輸出過(guò)載、逆變器故障、整流器或逆變器中散熱片溫度過(guò)高時(shí)，如圖3所示，市電電源將由交流旁路通道給負(fù)載提供普通市電電源。
由此可以看到無(wú)論是市電供電正常時(shí)，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來(lái)自電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和干擾對(duì)負(fù)載的影響，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的無(wú)干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻以及零轉(zhuǎn)換時(shí)間。
綜上所述，針對(duì)于通信局（站）中要求較高的通信設(shè)備、敏感先進(jìn)儀器設(shè)備、非線性負(fù)載建議使用在線式UPS。
2、UPS供電方式的選擇
針對(duì)于通信局（站）所帶負(fù)載的重要性，要求UPS供電系統(tǒng)無(wú)故障率。由于中型UPS電源的平均無(wú)故障工作時(shí)間為5～16萬(wàn)小時(shí)，大型UPS電源的平均無(wú)故障工作時(shí)間為24～40萬(wàn)小時(shí)，為確保UPS供電系統(tǒng)向負(fù)載提供萬(wàn)無(wú)一失的高質(zhì)量的不間斷逆變電源，建議用多機(jī)UPS冗余供電配置方案。分為熱備份供電方式、直接并機(jī)冗余供電方式、雙總線冗余供電方式。
（1）熱備份供電方式（圖4）：我們一般是選用兩臺(tái)具有相同容量的UPS，將UPS-2電源的逆變器輸出端連接到UPS-1的交流旁路靜態(tài)開關(guān)的輸入端上，從UPS-1的輸出端給負(fù)載供電。當(dāng)市電正常時(shí)，由UPS-1的逆變器電源輸送給負(fù)載，UPS-2處于空載運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)UPS-1中的逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，負(fù)載才由UPS-2的逆變器電源輸送。
此種冗余供電方式的優(yōu)點(diǎn)為對(duì)UPS單機(jī)的鎖相同步跟蹤控制技術(shù)要求不高（僅在兩臺(tái)UPS進(jìn)行切換瞬間有所要求），熱備份冗余供電系統(tǒng)構(gòu)成容易、簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)為長(zhǎng)期空載運(yùn)行的其中一臺(tái)UPS的配套蓄電池壽命縮短；由于一臺(tái)帶全載，另一臺(tái)空載，造成平均無(wú)故障時(shí)間下降；并要求單機(jī)具有帶“階躍性負(fù)載”的能力來(lái)保障主機(jī)出故障后能將全部負(fù)載立即加到空載運(yùn)行的從機(jī)上。由于從機(jī)長(zhǎng)期處于空載運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)切換過(guò)程，負(fù)載量將由0突變至全部負(fù)載，內(nèi)部電路及元器件由于大電流的沖擊，易造成損壞，使UPS的不安全運(yùn)行穩(wěn)定性增高。
（2）直接并機(jī)冗余供電方式（圖5）：即N+1型冗余并機(jī)系統(tǒng)。要求N臺(tái)UPS的逆變電源必須具 有同相位、同頻率、同輸出電壓幅值。技術(shù)要求高，但多臺(tái)UPS共同均衡的給負(fù)載供電，如一臺(tái)發(fā)生故障，會(huì)自動(dòng)將有故障的UPS自動(dòng)脫機(jī)，負(fù)載由其它的UPS共同均衡供電，提高了此種并機(jī)方式的性能，使平均無(wú)故障時(shí)間得到了提高，設(shè)備的運(yùn)行更加的穩(wěn)定?？煽啃宰罡叩木蜑?+1型直接并機(jī)供電系統(tǒng)。
（3）雙總線冗余供電方式（圖6）：是在N+1式直接并機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行更加安全供電的方式，是由兩套UPS供電系統(tǒng)組成，在一套供電系統(tǒng)全部壞掉時(shí)，負(fù)載由另一套供電系統(tǒng)來(lái)保障，大大加強(qiáng)了供電的安全性。但所需經(jīng)濟(jì)條件較高。
對(duì)于以上3種冗余供電方式，由于熱備份方式安全性能不太高，雙總線方式雖然安全穩(wěn)定性最好，但經(jīng)濟(jì)因素較高，建議一般采用N+1型冗余供電方式，首選1+1型直接并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)。
圖4 兩臺(tái)UPS組成的熱備份冗余供電系統(tǒng)
圖5 1+1型直接并機(jī)冗佘供電系統(tǒng)
圖6 雙總線冗余供電系統(tǒng)
3、UPS系統(tǒng)容量的選擇
UPS既不宜長(zhǎng)期處于滿載運(yùn)行，也不宜長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行。前者易造成UPS電源的逆變器和整流器損壞，后者易造成UPS的蓄電池?fù)p壞。因此UPS單機(jī)按帶載量60%～80%來(lái)配置，并機(jī)按每臺(tái)帶載35%～40%來(lái)配置為佳。另外還要考慮負(fù)載系統(tǒng)的擴(kuò)容問(wèn)題，其預(yù)增加帶載量為20%左右。
例如UPS的實(shí)際負(fù)載量為60kVA，則UPS的最小選擇容量為：
60kVA/60%=100kVA；
考慮負(fù)載擴(kuò)容，則UPS的最小選擇容量為：
100kVA+12kVA/60%=120kVA
4、UPS電池容量配置的選擇
合理的選擇蓄電池的容量是UPS對(duì)負(fù)載設(shè)備正常供電的重要保證。雖然現(xiàn)通信局（站）大多都采用一路市電加油機(jī)或兩路市電加油機(jī)的多重供電保障方式，但由于當(dāng)前電網(wǎng)的不穩(wěn)定性，更應(yīng)重點(diǎn)加以重視。現(xiàn)在通信局（站）要求油機(jī)在停電后的啟動(dòng)時(shí)間為15min，并且對(duì)于UPS運(yùn)行中以并機(jī)冗余供電方式及它的實(shí)際帶載為60%左右，因此建議每臺(tái)中、大型UPS的后備電池延遲時(shí)間（按UPS帶滿負(fù)載計(jì)算）一般選擇1h為宜。
對(duì)于UPS電池容量的配置計(jì)算為：
蓄電池組容量×電池組端電壓/主機(jī)額定功率=滿載時(shí)蓄電池工作時(shí)間
5、UPS主要性能參數(shù)的選擇
UPS技術(shù)參數(shù)是UPS質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)，是選型的主
評(píng)論