大型UPS在半導(dǎo)體制造廠的應(yīng)用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
一.引言
半導(dǎo)體制造業(yè)是全球十大重點產(chǎn)業(yè)之一,是技術(shù)資金密集,技術(shù)進步和投資風(fēng)險高的產(chǎn)業(yè).中緯公司是浙江省至今唯一的6英吋芯片制造項目,該項目于2003年7月投產(chǎn)以來,當(dāng)前的產(chǎn)量已達10000片/月.半導(dǎo)體制造廠對電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行有較高的要求.晶園代工企業(yè)的精密設(shè)備不能忍受這種短暫的電壓閃變、跌落、瞬時供電中斷,每次電壓閃變都可能導(dǎo)致生產(chǎn)出廢品，甚至使得某些機器出現(xiàn)重新啟動的現(xiàn)象。
公司裝有Powerware 9315 UPS 2*200KVA,3*625KVA共計5臺.共容量:2275KVA,位于PUB3F, 2*200KVA主要為FAC系統(tǒng)的UPW,PCW,PCT,PV及FAB的部分照明提供可靠電力, 3*6250KVA主要為FAB的TOOLS(注入、擴散、光刻)等機臺提供穩(wěn)定的供電之用.
二. Powerware 9315系列UPS工作方式與性能特點
1.UPS本公司的工作示意圖如下:
a. 2*200KVA并聯(lián)單線圖
b. 3*625KVA (2+1)熱同步并機單線圖
2. Powerware 9315系列UPS特點：
a、獨特且可靠的并機技術(shù)
Powerware 9315采用獨特的“熱同步”直接并機技術(shù)，在各UPS單機之間無需通訊電纜連接來傳遞實時信號，就可實現(xiàn)并機的“均流”控制。對于并機系統(tǒng)中的各臺UPS，它們都處于完全“平等”的調(diào)控狀態(tài)之中。采用獨特的“小步長，高頻率”同步相位調(diào)制法。每臺UPS能“智能”地將位于并機系統(tǒng)中的各臺UPS的同步跟蹤調(diào)到最佳狀態(tài)(彼此之間的相位差幾乎為零)和實時動態(tài)地調(diào)節(jié)所帶的負載百分比。實現(xiàn)高精度的負載均分，并在逆變器萬一發(fā)生故障時，將有故障的UPS迅速、可靠地從并機系統(tǒng)中脫機，從而確保并機系統(tǒng)繼續(xù)向用戶提供高質(zhì)量的逆變器電源。并機系統(tǒng)的負載電流“均流”不均衡度小于2%
b、智能化電池管理系統(tǒng)DC Expert
為確保電池的有效使用壽命，配置具有完善的智能化電池管理系統(tǒng)，獨特的電池測試維護軟件。利用DC Expert的“自診斷”定時監(jiān)控功能使您對電池的維護進行預(yù)先策劃，從而避免在發(fā)生市電停電時，因電池損壞而引起負載供電中斷的重大事故，提高整機供電系統(tǒng)的可靠性。
c、獨特的控制板通訊技術(shù)
采用高性能微處理器“數(shù)字信號控制技術(shù)”+軟件可編程調(diào)控技術(shù)+控制板間的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，大大減少控制板數(shù)量和控制板之間的傳輸連接線，確保UPS具有高可靠性和高一致性。
d、極強的抗過載能力
具有極強的抗輸出過載能力(300%,300毫秒)+優(yōu)良的抗輸出短路限流能力，可確保逆變器安全可靠地運行。
e、大屏幕液晶顯示功能
f、遠程監(jiān)控功能及電源監(jiān)察院控管理軟件
Powerware 9315系列UPS同時向用戶提供RS232和RS485接口，一組繼電器干接點輸出接口和一組“用戶自定義”報警信號輸入接口等四種通訊接口，再配置上POWERWARE公司所提供的電源監(jiān)管軟件，就可組成具有網(wǎng)絡(luò)管理功能的智能化UPS供電系統(tǒng)，從而可實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控。PowerVision軟件提供了預(yù)先報警的功能，而ForeSeer軟件通過SNMP為您提供全方位的企業(yè)管理。
3.本公司200KVA/625KVA POWERWARE 9315系列UPS的配置參數(shù)表:
POWERWARE 9315系列UPS的安裝配置參數(shù)表 | |||
型號 | MODEL 200 | MODEL 625 | |
輸出功率 | 200KVA/160KW | 625KVA/500KW | |
最大輸入電流(A) | 360 | 1235 | |
滿載的熱功當(dāng)量損耗(千卡/小時) | 12.5 | 27.5 | |
滿載的系統(tǒng)效率 | >93% | >94% | |
電池電壓(V) | 420 | 384 | |
| 輸入技術(shù)參數(shù) |
| |
輸入電壓范圍 | 380/400/415V | ||
輸入頻率范圍 | 50HZ(-47HZ--+53HZ) | ||
輸入功率因素 | 大于0.95(在帶滿負荷及配輸入濾波器的使用情況下) | ||
輸出技術(shù)參數(shù) | |||
輸出電壓諧波失真 | 5%(100%非線性負載,峰值因數(shù)3:1)2%(100%線性負載) | ||
輸出電壓穩(wěn)定度 | 比+-1%更好 | ||
輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)特性 | 5%(100%階躍性負載時)在一個周期內(nèi)(20MS)完全恢復(fù)到輸出的電壓標(biāo)稱值 | ||
三.大型UPS諧波分析:
諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性電子元件所致。當(dāng)電流流經(jīng)負載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù)，根據(jù)法國數(shù)學(xué)家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。諧波可以I區(qū)分為偶次與奇次性，第3、5、7次編號的為奇次諧波，而2、1 4，6、8等為偶次諧波，如基波為50Hz時，2次諧波為lOOHz，3次諧波則是150Hz。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中， 由于對稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對于三相整流負載，出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7，11、13、17、19等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。諧波示意圖如圖所示。
POWERWARE 9315系列UPS的采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器,如果UPS整流裝置為三相全控橋12脈沖整流器，加11次諧波濾波器后減小到4.5%以下,可基本完全消除諧波電流含量對電網(wǎng)的危害, 12脈沖整流器基本消除了5次諧波（衰減率10倍以上）、部分地消除了7次諧波（衰減率2倍）對電網(wǎng)的注入影響，使得UPS對上線電網(wǎng)的諧波污染（總電流失真度THDI）衰減了約2倍。另外在UPS輸入端加裝智能濾波器, UPS輸出端加裝隔離變壓器,使UPS產(chǎn)生的諧波影響的范圍較小.低負載率時效果很差：UPS大多數(shù)情況下運行在60～70％的負載率，特別是當(dāng)UPS為2＋1冗余并聯(lián)時，每臺UPS的負載率僅在30～40％左右，12脈沖整流器的THDI約等于15％，即使采用12脈沖整流器+H11次濾波器，也仍然在15%左右，
如下圖為本公司UPS工作時采集到的波形及頻譜分析圖：
a.UPS INPUT瞬時電壓波形及頻譜分析圖
b. UPS INPUT瞬時電流波形及頻譜分析圖
評論