APC UPS功能 原理与种类

什么是UPS?

UPS－Uninterrupted Power System；利用电池化学能作为后备能量，在市电断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。

为什么用UPS？

UPS的四大功能

1. 不停电功能，解决电网停电问题；

2. 交流稳压功能，解决网压剧烈波动问题；

3. 净化功能，解决电网与电源污染问题；

4. 管理功能，解决交流动力维护问题；

UPS的主要功能:

实现电网与用电器之间的隔离；

实现两路电源的不间断切换；

提供高质量电源；

电压变换和频率变换功能；

停电后提供后备时间。

UPS种类

按工作原理不同，UPS分为：

离线式（后备式UPS、互动式UPS）

在线式UPS

按供电体系不同，UPS分为：单进单出UPS、三进单出UPS、三进三出UPS。

按输出功率不同，UPS分为：

微型 < 6kVA

小型 6-20kVA

中型 20-100KVA

大型 >100kVA

按电池位置不同，UPS分为：

电池内置式UPS（标准机型）

电池外置式UPS（长延时机型）

按多机运行方式不同，UPS分为：

串联热备份UPS（用于中小功率机器）

交替串联热备份UPS（中小UPS)

直接并联UPS (用于中大功率）

按变压器特点不同，UPS分为：高频UPS（高频机）、工频UPS（工频机）

按输出波形不同，UPS分为：方波输出UPS、阶梯波（准正弦波）UPS、正弦波输出UPS。

UPS系统结构及原理

监控平台也是UPS的最重要组成部分之一。

UPS的基本原理

后备式UPS运行原理

有市电时，市电通过开关后直接供给负载，逆变器不工作；另外，市电通过充电器给电池充电。

停电后，启动逆变器，把电池储存的能量通过逆变器和开关供给负载。

功率等级0.25-2KVA左右

互动式UPS运行原理

在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一；输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压。

功率等级0.7-20KVA左右

在线式UPS运行原理

不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。

功率等级0.7-1500KVA左右

Delta变换UPS运行原理

Delta变换器和补偿变压器实现稳压功能，主变换器是双向变换器。不能稳定频率。

功率等级10-480KVA左右

四种UPS的比较  

UPS供电系统

一个完备的UPS供电系统，是由前端配电（市电，发电机，配电柜），UPS主机、电池、后端配电组成，附加后台监控或网络监控软/硬件等单元。

UPS监控系统组成

UPS网络监控系统＝智能UPS＋网络＋监控软件

网络监控软件含以下三部分：

SNMP卡

监控台软件

安全关机程序

UPS监控组网

UPS品质选择与配置选择

UPS品质选择

UPS－负载：输出/整机指标

输出电压标准及（220/380VAC±1％）

输出频率标准及（50HZ±0.01％）

输出功率因素（0.7－1)

输出过载/抗短路能力(125％额定电流，10min 150％额定电流，60s )

三相不平衡能力(100%不平衡负载,电压不均衡＜±5%）

动态响应(100％负载，瞬态电压波动<5%,恢复时间：≤20ms)

效率(90－94%)

噪音(50－75db）

环境指标(温度0～40℃），湿度，海拔<1000米）。

UPS整机指标－效率计算

UPS各部件效率：

SCR整流器99％；IGBT整流器98％、IGBT逆变器效率96％、变压器效率98％,滤波器99％

传统UPS的效率：

SCR整流（99％）×IGBT逆变（96％）×输出TX（98％）=93％

12脉冲传统UPS的效率:

输入移相TX（98％）×双SCR整流（98％）×IGBT逆变（96％）×输出TX（98％）=90％

新型UPS效率计算：

IGBT整流（98％）×IGBT逆变（96％）=94％

UPS －电池：电池管理

充电保护（过压及过流充电保护，温度补偿）

放电保护（关机截止电压设定及调整，自动脱扣）

电池智能化管理（检测和报警）

后备时间计算和显示：额定负载后备时间T

75％额定负载1.6T; 50％额定负载2.5T; 33％额定负载4T

充电能力及充电时间：10％～25％额达容量充电能力

充电时间计算：T＝AH/I充电×（充电效率80％）

UPS配置与选择

UPS分类和选择

工作方式：后备式、互动式、在线式；

容量：小功率（1～10KVA）；中功率（20～60K）；大功率（80～1000KVA）

适用环境：商业级、工业级、电厂专用、车载或船用

输出变压器：高频机，工频机。
小功率：APC、Santak（山特）、Kestar（科士达）、PCM

中功率：Powerware、MGE、Emerson-Liebert、Delta、Santak

大功率 Emerson-Liebert 、MGE、Powerware、Chloride-Siemens、Socomec-Sicon、 GE-Imv、Best-Borri

其他常见品牌：科华（kelong）、（champion）、易斯特（East）、赛康、复华、优玛、宝合、四通、 Best、伽马创力、雷洛士、Powerland（宝兰）、山顿（Sendon）、劲达（Deltec）、东芝（Toshiba）、APC- Gutor（固特）、AEG（德国通用电气）、Protect（普洛泰克）。

容量及机型选择

电池计算及配置

配电部分：线缆及开关

容量及机型选择

用户负载量,冗余度

负载性质：IT类、电感性负载、使用环境－谐波、变压器

机房配电设计：进线方式

机型成本及竞争优势。

用户负载量；UPS输出冗余度（70～80％）

负载峰值因素（3：1）不能超过逆变器过载能力

负载视在功率（KVA）不能超过UPS额定功率*功率因素折算系数

三相负载不平衡度<30%。