ups电源篇1
从原理和功能上讲,UPS电源是集模拟和数字电路、自动控制逆变器转换与免维护蓄电储能于一体的电子设备。它可以在市电异常时解决诸如中断、尖峰、跌落、浪涌、脉冲干扰及频率漂移等电源问题,净化用电空间,延长设备的使用寿命。
UPS电源已经广泛应用于国防、通讯、广播电视、计算机和网络业务等很多领域。
我们在使用UPS电源时,要严格按照说明书上的要求操作,同时,必须注意以下几点:
1、初次使用UPS电源,特别是功率较大的UPS电源时,由于设备所配备的蓄电池能量也比较大,蓄电池块数多,并且,新蓄电池电量偏低,有的甚至处于亏电状态,此时直接接入电路,会加重UPS电源部分电路的负载,产生过流过热,很容易损坏UPS电源。当然,为了增加持续供电时间,人为改变UPS电源的配置,盲目地增加蓄电池的容量,使UPS电源过早损坏的事例也很多。我们应该通过检测蓄电池组内单个蓄电池的容量,采用将亏电过多的蓄电池进行充电,基本达到整个蓄电池组内单体电池电量均衡后再接入电路的方法,同时,应该设定当市电中断UPS开始供电时,所拖带设备的功率不能过大,以不超过UPS电源输出功率的50%为最佳。一些必须接入的设备如监视器等,要待UPS电源稳定运行后再接入为好。纯感性负载是禁止接入UPS电源的。
2、禁止超负荷使用UPS电源,所拖带的负荷总功率应不超过UPS电源输出功率的80%。超负荷使用常常会出现逆变情况下烧毁UPS电源的严重后果。
3、要严格按照产品说明书上的相关要求,进行设备连接,保证接入的火线、零线、地线符合要求,不得随意改变导线接入的位置和顺序,更不能凭印象盲目乱接。一些进口产品其交流市电的接入方式与国内产品不同,同时,还要注意三相电源的相序问题。
4、UPS电源在关闭和开启时,其内部电路要对输入电源进行检测,以确定工作方式。所以,切勿频繁的开启和关闭UPS电源。一般按要求关闭UPS电源后,至少等待约10秒钟后再从新开启,过早开启,会出现即无市电输出也无逆变输出的“启动失败”状态。
5、UPS电源的日常维护要跟上,要定期除尘,并注意观察设备与外部接线是否有松动及过热现象,发现问题及时处理。要定期检测蓄电池组的单体电池电压,更换不合乎要求的单体电池。检查散热风扇的运转情况及进行各项电气参数的测量和调节等。
ups电源篇2
【关键词】UPS;发电机组;谐波危害;频率漂移
1、谐波的产生与危害
谐波的产生是由非线性负载所致。当电流流经非线性负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。
谐波的危害很大,由于谐波的频率较高,使导线的趋肤效应加重,因此铜损急剧增加;谐波还会影响表计的计量精度,使精密电子设备会被严重干扰,导致不能正常工作。另外,接于电网中的设备损耗都会增加,温升增加。最后,谐波会造成继电保护机构误动或拒动。
2、UPS产生的谐波对电网及发电机组的危害
在空管系统中,计算机、服务器、雷达等设备对交流电源的要求最高,属于特别重要的一级负荷。因此,大功率UPS得以大面积的广泛使用,但由于UPS使用的整流器和逆变器等电子开关元件产生的谐波,使 UPS本身成了一个大的电磁发射源,在为所保护的负载提供持续电能的同时,自身又会产生新的电磁干扰。
如上图所示,UPS由市电中吸取的能量不是连续的正弦波,而是断续的。因此,虽然输入交流电压是正弦波,但输入交流电流波形却严重畸变,呈脉冲状,这样势必造成输入功率因数下降并污染电网。
2.1UPS产生的谐波电流对电网的危害
脉冲状的输入电流,含有大量谐波,造成对电网的谐波污染,一方面产生“二次效应”,即电流流过线路阻抗造成谐波电压降,反过来使电网电压也发生畸变,将电网电压由正弦波畸变为非正弦波形;另一方面,会造成电路故障,使变压设备损坏。线路和配电变压器过热;引起电网LC谐振;高次谐波电流流过电网的高压电容,使之过流、过热而爆炸。
2.2UPS产生的谐波电流对发电机组的危害
⑴降低发电机组的带载能力:由于发电机组的输出电压畸变度大(波形失真大),而且额定输出功率有限,其内阻大的问题显得更加突出。用发电机组带非线性负载时,会发生各种不兼容的问题。其原因是非线性负载向发电机组反射大量的高次谐波,其中以5次和11次谐波对发电机组的危害最严重。这些谐波会消耗大量的无功功率,从而使发电机组带载能力下降,输入电压波形畸变增大。
⑵电压震荡:UPS产生的电流谐波分量“倒流”,造成输入电压波形畸变,反馈的电压波动,造成发电机组的输出电压稳定度差,形成震荡。
⑶电流震荡:同样由于电流谐波分量,造成输入电流畸变。在UPS负载稳定的情况下,发电机组输出电流大范围摆动,而且这种摆动无法调整。
3、频率漂移对UPS和发电机组的危害
3.1UPS不能正常工作
⑴在UPS电源中,逆变输出跟踪旁路电源,逆变电源与旁路电源锁相、同步。当旁路电源由发电机组提供时,频率会发生快速变化。当频率变化超出于先设定的极限值时,逆变器频率变化就无法跟上旁路电源的频率变化(在这种情况下切换,可能造成逆变器过流、短路)。
⑵整流器在频率正常时工作,频率漂移时不工作,如此以来,就会造成频繁的放电循环,将大大缩短电池寿命。更严重的后果是将电池电量全部放光,造成输出中断。
3.2增加发电机组机械磨损
频率漂移导致UPS整流器时而工作,时而不工作的频繁切换的状态,加速了机械磨损,甚至损坏机组部件。
4、如何解决UPS与发电机组兼容性
4.1发电机组的选择。不同的励磁方式和适当的匹配功率有助于将发电机组和UPS配合时出现的问题最小化。发电机组的选择可以从以下两方面考虑。
(1)发电机组的输出功率。
发电机组的功率与UPS的功率并不是简单的一对一关系,还必须考虑UPS电池充电所需功率,UPS的整机效率,UPS整流器引起的谐波电流失真等,都需要适当增加发电机组的功率。UPS的整流器对频率漂移更加敏感,这也需要增大发电机功率。所以一般选择发电机功率是UPS功率的2倍以上。
(2)发电机组的励磁工作方式。
发电机组分为自励式和永磁式(PMG)两种。这两种发电机组励磁方式的根本区别是:自励式从发电机组的电枢绕组给调压器AVR同时提供功率和信号源;而永磁式从永磁发电机电枢绕组给调压器AVR提供功率,与同步发电机组电枢绕组的电势波形畸变无关。
因此自励式发电机组的调压器AVR受非线性负载的影响比较明显。但由于现在的发电机组几乎全部采用自励式的励磁方式,所以UPS功率与发电机组功率之比至少为1:(2~2.5),但仍不能排除发电机组不受UPS影响。
4.2UPS的选择。UPS整流方式的不同以及对频率漂移的适应性都是选择UPS的重要技术依据。其中高频PWM整流技术的“绿色环保”UPS,即通常所说的高频UPS。
高频UPS采用的高频PMW整流电路和传统相控式UPS整流电路最大的不同在于,其中输入PMW整流电路和输出SPMW逆变电路均采用IGBT器件,使用IGBT整流技术的整流器利用高频切割脉宽调制电流,达到正弦波式输入电流的目的。
高频UPS主要的技术特性:
(1)具有完美的正弦波输入电流,极大的减少了UPS对电网的谐波污染。如下图所示:
(2)因为输入电压与输入电流同相,使得功率因数近似为PF=1,UPS与电网之间几乎没有无功传递,大幅度减小无功损耗,降低电源系统的容量。
因此可以选择UPS功率与发电机组功率之比为1:1,从而节约能源,降低系统成本。下表是IGBT高频整流与传统相控UPS的技术参数比较:
(3)输入电压范围宽,更适合电网电压剧烈波动。
(4)整流输出直流电压波纹小,可延长续电池寿命。
5、“发电机组+电力稳压器+UPS电源”供电系统是否必要
在民航的空管系统用的UPS供电系统中,为使UPS电源能适应输入电网的电压波动范围大的应用条件,需要在备用发电机与UPS供电系统之间增配电力稳压器。
通过上述分析,知道影响UPS的最大问题是谐波和频率漂移。而处于”串联工作状态”中的电力稳压器不会对输入谐波特性和频率产生任何实质性的影响。而且采用电力稳压器还会产生负面影响。
5.1电力稳压器与UPS的输入电压和输入电流不仅具有非常相似的工作波形和基本相同的输入谐波特性参数。而且,它们的输入电流谐波分量的频谱分布曲线也具有非常相似的变化规律。对输入电压和电流的波形失真毫无助益。
5.2电力稳压器的使用是为了防止电源电压剧烈波动。从目前来看,电网和发电机组的输出电压相当稳定,而且UPS本身具有稳压功能,适应输入电压范围相当大(一般为±10%);因此电力稳压器的应用无疑为画蛇添足,多此一举。
综上所述,“发电机组+电力稳压器+UPS电源”供电系统不仅毫无必要,还会增加故障点,引起负面影响,增加系统成本。所以,使用“发电机组+UPS电源”就完全可以满足用户需求。
6、结束语
ups电源篇3
关键词:电视机房;UPS;设计;维护
随着科技的进步,电视事业的快速发展,对电视供电系统的安全性、可靠性提出了更高的要求。而市电网中普遍存在着意外断电、过压、欠压、浪涌、频率的波动等,这些都会对电视台节目制作、播出、传输产生严重的影响。因此在电视机房配备UPS即不间断电源显得极为重要。
一、UPS电源系统的设计
1、 UPS电源的分类
UPS(Uninterruptible Power System)是一种含有储能装置,它主要由整流器、逆变器和蓄电池等组成,按其工作方式一般可分为三类:后备式、在线式和在线互动式。UPS电源具有良好的稳压功能,当市电电网瞬间断电或停电时,UPS电源能自动将蓄电池储存的直流电逆变为交流电继续向负载供电。
后备式UPS电源在市电正常供电时,市电通过交流旁路通道直接向负载供电,此时主机上的逆变器不工作,只是在市电停电时,才由蓄电池供电,经逆变器驱动负载。它的特点是结构简单,成本较低,转换时间较长。
在线式UPS电源在市电正常时,它首先将交流变成直流电,然后进行脉宽调制、滤波,再将直流电重新变成交流电源向负载供电,并同时给蓄电池充电;一旦市电中断,立即改为蓄电池逆变器对负载供电,保证负载连续不断地稳定工作,因此,在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源,大大改善了供电的质量,保护了负载安全、有效的工作。
在线互动式UPS电源是一种介于后备式和在线式之间工作方式的UPS电源。当市电在规定电压范围内时,不作调节直接输出到用电设备,如同一台后备式UPS;当市电高于或低于正常范围时,启动升压或降压功能,并且不使用蓄电池供电,直到市电过低、过高而不可调或市电停电时,才使用蓄电池供电。
2、UPS电源容量(功率)的选择
各种品牌的UPS电源一般都是以视在功率为其额定容量,单位是VA(伏安)。而电视机房设备的总功率一般是以有功功率标注,其单位是W(瓦)。因此,在计算时要把UPS电源标注容量换成有功功率(有功功率=视在功率×功率因数)。UPS电源输出功率因数一般为0.8。UPS电源容量要根据设备负载情况确定,合理的UPS电源负载应当是其额定功率的25%~80%。有时,为给将来扩容留有余地,选用容量大一点的UPS电源,但当前负载是不应小于额定有功功率的25%,如果负载太小,电池不能充分放电,对电池的维护不利。
3、UPS电源蓄电池容量的配置
蓄电池容量选择要根据蓄电池实际放电电流和所要求的备用时间来决定。选择蓄电池的容量,先计算出要求放电电流的电流值,然后根据蓄电池生产厂家提供的放电特性曲线和用户要求的备用时间进行选择。
蓄电池最大放电电流值按下式计算:
Imax=P×cosα/(η×N×E)。
式中,Imax——蓄电池最大放电电流值;
P——UPS额定输出功率;
cosα——UPS负载功率因数;
η——UPS逆变器效率;
N——蓄电池组的12V单体蓄电池个数;
E——放电时单体蓄电池的临界放电电压(12V蓄电池的临界放电电压取10V)。
放电电流计算。由于在放电过程中,蓄电池的放电电流是变化的,蓄电池刚放电时的电流值明显小于Imax,根据蓄电池的放电状态,一般取0.75作为校正因数。蓄电池实际所需的放电电流I=0.75Imax。
蓄电池容量计算。计算出蓄电池实际所需的放电电流值后,再根据所要求的备用时间按照蓄电池生产厂家所提供的蓄电池放电特性曲线找出要求蓄电池提供放电速率,按下式计算出要求配置的蓄电池容量:C(AH)=蓄电池实际所需放电电流(A)/蓄电池放电速率(I/H)。计算出蓄电池的容量后,再根据电源的直流电压确定蓄电池的型号和连接方式,最后确定电池的个数和电池柜的尺寸及数量。
4、配线选择
合理选择配线是很重要的,线径太细,电流太大,容易发热而引起火灾;线径太粗,则造成浪费。根据金属导线的电气特性,一般多股铜芯线容量为6A/mm2,铝线容量为4A/mm2。
5、选择品牌
在购买UPS电源时,应主要考虑下列因素:输入电压范围、输出电压范围、输出频率范围、旁路逆变零切换以及抗突波、干扰、谐波失真的能力,另外,售后服务也很重要。大量实践证明,如果UPS电源输出端的零线对地线的“干扰”电位过高,会导致计算网络的数据通讯的误码率增高,如果使用高频机型,由于高频辐射,它会对计算机网络造成影响,因此选型时应考虑这些问题。
二、UPS电源维护
为提高电视系统的可靠性,除科学设计和安装UPS电源外,还要做到正确的使用及良好的维护。
1、浮充电压的设置对电池的寿命具有相当的影响。人为提高浮充电压对蓄电池有害无益。实验证明,蓄电池的浮充电压设置偏高或偏低均会使其寿命显著降低。浮充电压过高,会引起电池正极腐蚀,电解液中的水被大量分解为氢和氧溢出,造成容量下降甚至损坏;浮充电压过低,会使电池充电不足和电极硫酸盐化。浮充电压应严格按厂家说明书来设定。定期在线测量各电池端电压,当各单体电池压差过大时,要进行均充。
2、如果长时间不停电,应每间隔3个月左右关闭市电,让UPS电池对负载放电一次,以保证电池的活性。电池如果长期没有放电,不仅会因硫化而降低容量,还会造成UPS省池瞬间不能输出足够大的电流使负载掉电。一般人为放电只需放出电池组额定容量的30%-50%即可。在放电过程中应避免过大或极小电流放电,放电电压不得低干蓄电池的终止电压,避免电池深度放电。
3、UPS电源应安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方,最好环境温度保持在20℃~25℃之间。温度过低,蓄电池实际可释放的容量将大大减少;温度过高,蓄电池的使用寿命将大大缩短。
三、结束语
总之,伴随着电视事业的不断发展,UPS电源的使用范围将越来越大,数量越来越多,UPS电源在各个系统的重要性也是显而易见的,所以对UPS电源的维护不论是从管理的角度出发还是维护方式的选择都是十分必要的。只要对UPS电源进行科学的设计、正确的使用、认真的维护,才能使其在广播电视领域发挥其应有的作用。
参考文献
[1]大型UPS系统应用技术要点 《电力自动化设备》2005年04期
ups电源篇4
关键词:UPS电源;广播电视播出系统;应用
国内很多的电台都是使用的非编制作以及硬盘播出系统,由于存在较多的硬件组成,使得对电压的要求变得苛刻起来,尤其是在稳定性上要求极高。假若电源不稳定,那么就会出现电压的不断波动,乃至于经常性的断电,这对于设备的伤害是很大的。有鉴于此,更需要使用UPS电源系统,进而来实现供电方面的目标。
1UPS电源概述
UPS电源指的就是不断电电源系统,这是一种备用的电源系统,也就是在城市供电突然中断之后,其能够迅速为设备提供电能,其动力来源就是电池组。我们都知道电子元器件的响应速度是极快的,这就能够实现断电之后,在四到八毫秒内能够继续供电。
1.1UPS的分类
(1)根据输入/输出方式,可分为单相输入/单相输出UPS、三相输入/单相输出UPS和三相输入/三相输出UPS。小功率UPS都采用单相输入/单相输出方式,而中、大功率UPS多采用三相输入/单相输出和三相输入/三相输出方式。(2)按输出容量,可分为微型UPS(输出功率小于或等于1kVA)、小型UPS(输出功率大于1kVA而小于5kVA)、中型UPS(输出功率大于5kVA而小于或等于30kVA)、大型UPS(输出功率大于30kVA而小于或等于100kVA)以及超大型UPS(100kVA以上)。(3)按UPS的设计电路工作频率可分为工频机和高频机。工频机是在之前的模拟电路原理之上发展而来的,其组成部件有可控硅SCR整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压隔离变压器。考虑到其中部件都使用的工频50Hz,因此也被称作工频UPS。高频机核心部件有IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路。IGBT的作用就是实现通断,常见的IGBT整流器开关频率都是在一百KHz以下的,但是也有数百KHz,这是工频机所不能相比的,故而,它又被称为UPS。此外,还要介绍一下在线热插拔技术,其最大的特点就是能够满足在线情况下的更替、维护,这在维修难度上也是一种削减,能够做到零停机作业。
1.2UPS的电路结构和工作原理
(1)主要组成部分。考虑到UPS功能上的差异,其在主电路结构乃至于内在原理上都是有很大不同的,不过,通常都有以下成分。城市供电供应的都是交流电,但是在经过整流充电器-整流充电器之后,其就能变成直流电,系统中含有诸多直流电设备,比如逆变器和蓄电池都是需要直流供电的,它的质量的优良程度将直接左右UPS的输入指标。1)据了解,可控硅整流器-可控硅整流器基本有以下特点,首先就是具有极大的输出容量,稳定性优良,工作频率不高,滤波器具有比较小的空间占比,但是噪音很大,常运用于输入电压不高,但功率比较大的UPS。2)二极管与IGBT组合型整流器-二极管与IGBT组合型整流器具有很高的工频,它的功率因子修正能力较高,不会发出大的噪声,稳定性好,常使用在功率比较小的UPS上。3)上文说到系统会将城市供应的交流电转变为直流电,而逆变器-逆变器则是再将这些直流电转变为交流电,它质量的好坏将直接决定UPS的输出情况。IGBT逆变器一般都会超过20kHz,滤波器一般都有比较小的空间占比,噪音不高,稳定性优良。4)为了确保UPS系统的可靠性,就会使用到旁路开关-旁路开关,其存在的意义就是能够抵抗线路中的瞬时过载,甚至于短路电流都是能够应对的。5)蓄电池-蓄电池的作用就是在城市中断供电的时候,能够提供备用的电能。在一般工况下,也就是正常的城市供电时,充电器带来的电能会转化为化学能,储存在设备中;如果供电中断,那么这部分能量就会逆向转化回去,逆变器又会得到电能。
2UPS电源系统的管理和维护
在进行UPS电源管控时,一般都会调设设备监控、环境监控和视频监控三大模块,借助逐级管控来实现UPS电源的正常运转。通过操控网络监控平台,相关执勤人员能够精准的了解室内情况,乃至于电源的运转状态,采集电源在运转时的相关数据,参照标准进行剖析,假如发现异动,就必须要在最短的时间内将其解决,将危险扼杀在摇篮之中。UPS电源的护养,可以在多个层面上进行分析:首先是关注电池的择取。如果预算比较充足,建议择取免维护电池,此类电池性能优良,不易出错。此外,还可以择取具有较大容量的UPS电源系统,再者是定期充放电,技术人员每过一到两个月,都会进行一次彻底的充放电,不过,为了防止发生过度放电,可以根据电池自身特性来制定放电时间。最后是落实环境控制。一般情况下,电池厂家建议将使用温度控制在二十到二十五摄氏度之间。温度如果稍微上升,那么电池放电能力就会得到加强,这时使用寿命就会减小。如果环境温度超过二十五度,那么每过十度,使用寿命就会锐减一半。故而,厂家建议在机房中安装空调,同时铺设相应的通风系统,旨在将温度调控在二十到二十五摄氏度之间,以此确保电池的使用寿命。
3总结
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UPS的主要作用就是针对电网干扰,可归纳为四个方面:
(1)双路电源之间的无间断相互切换。
(2)隔离作用:将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网干扰阻挡在负载之前。
(3)电压变换作用、频率变换作用。
(4)提供一定的后备时间:UPS带有电池,储存一定的能量,一方面在电网停电或发生间断时继续供电一段时间来保护负载;另一方面在UPS的整流器发生故障时使用户有时间来保护负载。
UPS系统的运行模式可分为:正常供电模式、旁路模式、电池模式和维修模式。其工作原理:将供电质量较差的厂用电源首先经整流装置变换成直流电源,一路经充电模块向蓄电池充电,另一路通过逆变装置重新将直流电源变成纯正的高质量的正弦波电源向负载供电。当交流工作电源消失或整流装置等元器件故障时,由蓄电池组经电池开关向逆变装置供电。当逆变装置故障输出电压异常或过载时,则切换到自动旁路开关由厂用电直接向负载供电。UPS还提供手动维修开关,用于UPS因维护而需要关机时,由维修旁路电源通过手动维修开关直接给重要负载供电。
我单位采用的DCS系统有霍尼韦尔PKS、横河CS3000、ABB等系统来实现对生产装置的工艺操作、监视、自动控制、联锁保护、数据采集和生产管理。为了保证DCS控制系统长期安全稳定运行,使用了德国艾默生生产的UPS,并根据生产实际情况,采用了双交流电进单UPS供电方式和双交流进双UPS并机供电方式,来为DCS系统提供可靠供电。
一、 双交流进线单UPS接线
双交流电进线单UPS供电接线,正常情况下由电气一段交流电输入与电气二段交流输入同时进入双电源切换装置向UPS供电,当电气一段交流输入有故障时,由双电源切换装置自动切换到电气二段交流输入向UPS供电。UPS正常工作状态下,按“电气一段交流电输入—整流—逆变—负载”的运行方式工作;当整流器模块有故障时,按“蓄电池—逆变—负载”的运行方式工作;当蓄电池放电完毕以后自动切换到由自动旁路开关向负载直接供交流电;当逆变器模块有故障时,按“电气一段交流电输入—自动旁路开关—负载”的运行方式直接向负载供厂用电;当UPS有严重的故障需维修或更换时,按“电气一段交流电输入—手动维修旁路开关”的运行方式向负载供厂用电,这时UPS被短接,可以交出检修或更换,而不影响负载的正常供电。
二、双交流进线双UPS并机供电方
双交流电进双UPS并机供电方式,正常情况下由电气一段交流电输入与电气二段交流输入同时进入双电源切换装置分别向两台UPS供电,。在双UPS并机系统正常运行时,两台UPS对DCS系统电源冗余板供电,来实现DCS系统供电回路的冗余,当电气一段交流输入有故障时,由双电源切换装置自动切换到电气二段交流输入向UPS供电。当一台UPS发生故障时,则由另一台UPS来实现对DCS系统的供电。这种并机双UPS系统的平均无故障时间是单机系统的4-5倍,从而大大提高了系统的稳定性、可靠性。
三、UPS使用注意事项
1.UPS在选配上要留一定余量。即用户的负载量占UPS输出功率的60%~70%为宜
2.市电输入零、火线上需安装双极联动断路器,以便紧急情况时能迅速切断电源。
3.正确的开机关机顺序应该是先打开UPS给它供电,然后再打开各个负载,这样可以避免启动时瞬间的电流冲击给UPS造成的损害,在关机时的顺序正好相反应该先关闭各个负载最后关闭UPS。在市电中断由UPS供电时,应该尽量减小UPS所带负荷,并对生产操作系统做好停车准备。
4.UPS运行过程中的温度控制,因使UPS运行过程中温度范围控制在20℃~25℃内,以延长UPS蓄电池的使用寿命。
5.外接电池组至UPS的距离尽量短,导线的截面积应尽量大,以增大导线的导电量,减少线路上的电能损耗,尤其是大电流工作时,线路上的损耗更不可忽视。
6.每半年对UPS电源除尘,对于预防UPS内部灰尘堆积、防治UPS电源故障,保障DCS系统供电安全,有着十分重要的意义
四、UPS的日常维护及一般故障处理
1.日常维护
1.1每天查看UPS操作显示屏,确认UPS电源的运行状态模拟指示灯是否在正常运行状态,在UPS电源的显示屏查看电池的浮充电压、UPS的输出电压、电流,并作好记录,与以前数据进行比较,如数据变化比较大,则应及时查明原因。
1.2用耳听UPS电源是否有异常响动,主要是功率模块及隔离输出变压器的冷却风扇,以及变压器是否有异常的震动声音。
1.3检查UPS周围无任何东西妨碍前、后、侧面板及机箱底部的通风,定期清洁UPS,确保电源风扇运行正常,排风口有无堵塞现象,确认有风从UPS后面板出风口吹出。
2.一般故障处理
当UPS电源出现报警时,首先应看清显示面板上的状态指示灯及液晶显示屏的提示。UPS具有自诊断功能,一旦出现故障会通过状态指示灯、液晶显示屏提供故障类型、故障时间等信息。根据不同的故障类型进行进行相应的处理。UPS运行过程中,经常出现以下几种故障。
2.1交流电故障,也就是交流输入停电或出现大范围的波动,UPS出现该告警时,同时出现电池放电告警信息,此时UPS面板状态指示灯的交流输入灯熄灭,电池放电灯亮。处理办法首先要确定是否交流厂用电故障,检查UPS输入开关是否跳闸、保险是否熔断。如确为厂用电故障,在不知道恢复时间的情况下,把不重要的负载切除,以保证重要负载的不间断供电。
2.2逆变器故障,出现该报警的同时,出现自动旁路开关带载告警,首先确认在面板上是否同时出现逆变器超载报警,如有,查看液晶显示屏上的输出电流,如超过额定电流,则关闭不重要的负荷,直到输出电流小于额定输出电流,然后按复位键消除报警后,重新启动逆变器并输出。如没有超载报警信号,说明逆变器不是因为冲击电流而保护关闭,而是IGBT器件或驱动控制有故障,应及时通知厂家进行维修。
2.3旁路失效,出现该报警信号时,一般应同时出现逆变器不同步报警信号。这表明输入的厂用电的电压、频率超出设定范围,但满足整流器要求,这时逆变器自起振,不再跟踪旁路。这时不能再起动大容量负荷,以免冲击逆变器。
2.4蓄电池电压偏低,出现该报警信号时,应首先检查充电电路输入输出电压是否正常,若输入充电电路正常,输出不正常,断开蓄电池再测,若仍不正常则为充电电路故障; 若断开蓄电池后充电电路输入、输出均正常,则说明蓄电池已因长期未充电、过放或已到寿命期等原因而损坏需更换。
ups电源篇6
【关键词】UPS;拓扑结构;数据中心
1.引言
随着网络技术发展的日新月异,不同类型的UPS系统相继出现,其特性也千差万别。UPS系统作为数据中心的电源保障,无疑对数据安全起着至关重要的作用。通常,人们普遍熟知的只有后备式UPS和在线式UPS两种类型。对其它类型的UPS相知甚少。
2.数据中心部署UPS的必要性
2.1 UPS的概念
UPS(Uninterruptible Power Supply),不断电电源供应器,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,不致因停电而影响工作或丢失数据。构成网络的数据中心机房的供电可靠性已经成为关键,而机房的可靠供电又是重中之重,UPS就是为了解决不间断供电而设置的。UPS的三大基本功能:稳压、滤波和不可间断。在市电供电时,它是稳压器和滤波器的作用,以消除或削弱市电的干扰,保证设备正常的工作[1]。
2.2 断电对数据中心设备的危害
可能由于闪电原因导致当地的变压器出现故障,或者市电的电网供电中断,这时必须采取某些措施来保护数据中心的计算机系统以及存储在计算机中的数据,以防止它们受到硬关机的损害,或者由于骤然断电导致硬盘的损伤。在发生长时间断电时,造成数据出错的一个可能的原因是应用程序或操作系统在处理数据时被异常中止。这不仅会给动态应用程序数据、文档或者关键的文件系统结构(如文件分配表)造成影响。而当电力恢复时,由于操作系统或应用程序会试图重建出错的表或执行其他恢复操作,直接导致系统的“恢复时间”延长。
3.UPS电源系统的类型及其拓扑结构
3.1 后备式UPS
个人计算机系统通常采用后备式UPS。
这种类型的UPS电源系统,电池到交流电源的转换开关设置为选择滤波后的交流输入作为主电源,一旦主电源出现故障,就会切换到电池/逆变器作为备用电源。一旦发生这种情况,转换开关必须进行操作,将负载切换到电池/逆变器备用电源上。逆变器只在电源出现故障时才启动,因此称作“后备式”。
这种设计的主要优点是效率高、尺寸小和成本低。如果采用适宜的滤波电路和浪涌保护电路,这些系统还可以提供适当的噪声过滤和浪涌抑制功能。
3.2 在线互动式UPS
小型企业、网站、部门服务器大多采用线互动式UPS。
这种类型的UPS电源系统,电池到交流电源的转换器(逆变器)始终连接到UPS的输出端。如果在输入交流电源正常时反向操作逆变器,就会给电池充电。一旦输入电源出现故障,转换开关就会打开,并通过电池向UPS输出端供电[2]。
与后备式UPS拓扑结构相比,由于逆变器始终打开且与输出端保持连接,这种设计进一步增强了滤波效果,并降低了转换瞬态过电压。
3.3 后备式-铁磁共振式UPS
在先前,功率范围3-15 kVA的应用领域中,后备式-铁磁共振式UPS使用最广泛的,但现在已不在普片使用。
这种后备式-铁磁共振式UPS设计依赖于一个特殊的饱和变压器,该变压器具有三个线圈(电源连接)。主电源路径通过交流输入电源、转换开关和变压器,最后连接输出端。当电源出现故障时,转换开关将打开,逆变器输出将向负载供电。
后备式-铁磁共振式UPS系统不再普遍使用,主要原因是在承载现代计算机电源负载时,这种系统很不稳定。所有大型服务器和路由器均使用“功率因数校正”电源,这类电源从市电中只获取正弦电流(非常类似于白炽灯泡)。获取这种平稳电流是通过电容器(“获得”适用电压的设备)实现的,铁磁共振UPS系统采用重型的铁芯变压器,这些变压器具有电感式特性,即电流“滞后于”电压[3]。这两种装置组合起来就形成了“储能”电路。储能电路中的共振可能会产生高电流,而这种电流会危及所连接的负载的安全。
3.4 双转换在线式UPS
10kVA以上功率范围的电源最常用的UPS类型。
双转换在线式UPS的结构图中,除了主电源路径是逆变器(而非交流主电源)外,其余与后备式设计相同。在双转换在线式设计中,输入交流电发生故障并不会激活转换开关,因为输入交流电一直在给备用电池充电,而由备用电池向输出逆变器供电。所以,在输入交流电源出现故障时,无需时间进行在线运行状态转换。在这一设计中,整流器和逆变器将转换全部的负载功率。
这种UPS提供了非常理想的供电输出性能。但功率部件的持续工作,与其它设计方案相比,其降低了可靠性。此外,大型电池充电器获得的输入电源通常是非线性的,可能对建筑供电系统产生干扰或导致备用发电机发生故。
3.5 Delta转换在线式UPS
这种UPS设计是一种较新的设计,这种十年前引入的技术,它克服了双转换在线式设计的缺点,适用于功率范围5kVA到1.6MW的应用领域。
与双转换在线式设计相似,Delta转换在线式UPS始终由逆变器提供负载电压。然而,附加的Delta转换器也向逆变器输出供电。在交流电源出现故障或受到干扰的情况下,这种设计所表现出的行为
与双转换在线式设计完全相同。
在Delta转换在线式设计中,Delta转换器具有双重作用。第一个作用是控制输入电力特性。运行时,它的输入端获取的电力呈正弦波形,从而最大程度地减少反馈到市电上的谐波。这就确保了市电和发电机系统的兼容性,同时减少了配电系统中的发热和系统损耗[4]。Delta转换器的第二个作用是控制输入电流来为电池系统充电提供控制。
Delta转换在线式技术是目前唯一一种受专利保护的核心UPS技术,因此大量的UPS供应商还无法应用该技术。在稳定的状态下,与双转换设计相比,Delta转换器使得UPS能够以高得多的效率向负载供电。
4.数据中心各种类型UPS特征对比
目前业内的UPS产品逐渐包括上述各种类型的设计,不同UPS类型具有不同的特性,这使得它们能够适用于不同的应用领域。由于技术应用和生产质量对于UPS可靠性等特性影响很大,基本的设计实施质量和制造质量对于客户在实际应用中所获得的最终性能起着决定性作用。以表格列出上述UPS的特征比较,如表1所示。
5.结语
本文比较了目前市场上不同UPS拓扑结构的优点和缺点,可以看出:不同类型的UPS适合不同的用途,没有一种类型的UPS适合所有的应用领域。当然除了对UPS电池备用时间、成本、尺寸、制造商、输出插座数量、可管理性等等考虑之外,UPS的拓扑结构(内部设计)影响着UPS在各种环境中的工作方式,也影响着我们对购买UPS类型的选择。
参考文献
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[4]牛涛.UPS电源技术性能及可用性比较[J].Software Guide,2011(01).
ups电源篇7
关键词:在线式UPS 逆变器 保护电路 维护
中图分类号:TM461 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(b)-0132-02
信息技术的发展,带动了各行各业,随着局域网、广域网和互联网的普遍实施,多数单位有了自己的网站和网络,系统之间又形成互联网。因此,对系统可靠性的要求就提高了,电源是系统可靠性的基础,于是各种容量的UPS都有了用武之地。特别对于广播电视行业“不间断,高质量”的安全播出要求而言,UPS更是是整个安播系统中常见且尤为重要的设备之一。本文着重详细阐述了我台使用的在线式UPS的工作原理,及日常的维护方法;以期和同行得以交流。
1 概述
UPS(Uninterruptible Power System)是一种专门为计算机系统和精密电子器件以及某些需连续工作的关键设备而设计的不间断稳压电源。一旦外电停电或电压过高、过低时,它可以自动切换及时向设备提供额定的稳压电源并发出声光报警,起到不间断供电的作用。由于其具有较高的可靠性,被广泛应用于互联网数据中心、银行清算中心和通存通取网络系统、证券交易及期货贸易系统、民航航管调度系统、财税信息系统、气象和地震预报监控系统、卫星地面站接收系统等领域。
2 UPS电源的分类
UPS电源可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等因市电电源质量差对终端设备造成的危害。UPS的分类按工作原理可分为:动态式UPS和静态式UPS。静态式UPS又可分为:在线式(on-line)UPS和后备式(off-line)UPS。按输出波形可分为:方波、梯形波和正弦波。如果按技术性能的优劣来排序,其顺序为:在线式UPS>Delta变换器型UPS>在线互动式UPS>后备式正弦波输出UPS>后备式方波输出UPS。
下面仅对近年市场上比较畅销,应用最为广泛的小型在线式UPS电源作详细介绍。
3 小型在线式UPS
如图1所示,市电电源经EM1/RF1滤波器对来自电网的传导型电磁干扰和射频干扰进行衰减和处理后,分四路去控制后级电路的正常运行。
(1)直接经交流旁路供电通道馈送到转换继电器的常闭触电上。
(2)送到具有输入功率因数校正控制特性的UPS整流器的输入端。
(3)经充电器对位于UPS内的蓄电池组进行浮充充电操作,以便一旦市电供电中断时,蓄电池有足够的能量来支持UPS的正常运行。
(4)向UPS的锁相同步电路送去市电同步跟踪信号。
3.1 工作原理
当按下位于UPS前面板的开机启动开关后,由电池组所提供的高压直流电源(电池电压在几十伏~几百伏之间)经位于UPS内部的直流辅助电路进行DC/DC交换处理后,产生出这台UPS的控制电路和微处理器所需要的低压直流电源(5 V和12 V),一旦位于UPS内部的直流辅助电源被正常的建立起来后,微处理器就会立即进行初始化自检操作。此后,采用脉宽调制法控制的整流器、滤波器将不稳定的市电电源V0变成幅值稳定的直流高压电源V1送到逆变器电源的直流总线输出端。当市电电源供电正常,在微处理器的调控下,从DC/DC变换器所送出的另一路直流电源的电压V3小于从整流滤波器所输出的直流电源电压V1,在此条件下,由于二极管D处于反向偏置状态,所以,DC/DC直流变换器并不向逆变器提供任何能量,与此同时,逆变器在微处理器所送的正弦脉宽调制脉冲的控制下,重新将直流电源V1变成输出波形非常标准的纯正50 Hz正弦波电源V4。由于在UPS的机内配置有由蓄电池组DC/DC直流变换器所组成的后备直流电源供电系统,因此,一旦遇到市电电源故障(输入电压过高或过低)或市电供电中断时,在微处理的控制下,DC/DC直流变换器将立即投入运行,从而将蓄电池相对较低的直流电压提升到完全符合逆变器输入端所要求的电源V1的电平上。利用DC/DC变换,可确保从UPS输出的逆变器电源永远都处于不间断地向用户的负载供电状态。
在图1中,由电压负反馈微处理器逆变器电压负反馈电路所构成的闭环负反馈控制电路可确保UPS逆变器向负载提供稳压精度高达±0.5%~±1%的稳压电源;当市电电源的频率在UPS的锁相同步电路所允许的同步窗口(50 Hz±3 Hz)内时,从UPS的逆变器所输出的逆变器电源与市电电源保持锁相(频率、相位)同步关系的同时,还要确保逆变器电源不会出现突变现象。当市电电源的频率超过UPS的锁相同步电路所允许的同步窗口时,逆变器电源将不再跟踪市电电源,将回到UPS电源的本机振荡频率50 Hz。对于目前的绝大多数UPS来说,当它处于本机振荡工作状态时,其稳频精度可达50 Hz±0.1%以上。
3.2 自动保护功能
为确保UPS的逆变器和电池组等关键部件不至因偶然操作失误而损坏,需在UPS电源中设置各种自动保护电路。万一UPS中的某些元件损坏后,应通过自动关机操作来防止故障的进一步扩大。对于配置在UPS中的自动保护电路的数量和品种,各生产厂家因设计不同而各有差异。然而,无论UPS电源如何设计,其中有两种自动保护电路必不可少。
(1)UPS逆变器输出过载或短路的自动保护。
对于小型UPS电源,当遇到负载端出现严重过载甚至短路时,这个保护电路将会立即将UPS的逆变器电源置于自动关机状态。以防止位于逆变器电源中的晶体管、MOS管或IGBT管等功率放大元件被烧毁。与此同时,为确保对用户负载的连续供电,控制电路还将在完成上述操作的同时,让UPS电源做一次从逆变器供电市电交流电源供电的切换操作。
(2)电池电压过低自动保护。
当UPS电源遇到市电电源故障或市电供电中断时,蓄电池组将立即承担起向逆变器提供直流电源的工作。随着市电故障时间的延长,电池组的端电压将逐渐下降。当电池组的端电压下降到电池电压过低阀值电平时,为防止电池因过度放电而损坏,UPS将通过此保护电路将逆变器置于立即关机状态,从而达到停止电池放电的目的。
4 UPS电源的使用与维护
(1)严禁超负载使用及过度放电,以免造成逆变器和电池的永久损坏。
(2)对于经常不停电的用户,应每月人为停电一次,对UPS放电。若发现蓄电池放电时电量下降过快或充电时电量上升太慢,应及时更换蓄电池。
(3)主机中设置的参数在使用中不能随意改变。特别是对电池组的参数,会直接影响其使用寿命,但随着环境温度的改变,对浮充电压要做相应调整。通常以25 ℃为标准,环境温度每升高或降低1 ℃时,浮充电压应增加18 mV(相对于12 V蓄电池)。
(4)当市电品质较差时,UPS电源的供电方式会不断地频繁切换,此时应适量调低UPS电源的灵敏度。
(5)执行每日例行的巡视检查:“看”UPS面板各指示灯是否正常;“听”有无异常声响;“闻”是否有焦糊气味。
(6)保持UPS运行在20 ℃~25 ℃洁净、干燥的工作环境中,确保空气过滤网及散热装置无阻塞且运行正常。
5 结语
UPS的使用为我台节传机房数字接收机、音频四选一、网管数据库服务器等关键设备高稳定、不间断地运行提供了可靠的电源保障,极大地减少和避免了因电源故障引起的停播事故。因此,深入了解和科学使用、维护好UPS对我们的安全播出工作有着重要的现实意义。
参考文献
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ups电源篇8
关键词:不间断电源;概念;优点;维护
中图分类号:TN86 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 11-0000-02
一、引言
作为一种不间断电源供应的系统设备—UPS已经在多数发达国家得到广泛应用,比如早期的医院手术室,电视台的节目播出以及尖端军事国防科技应用,UPS的出现极大地缓解了紧急情况的电力供应,从而最大限度的减少了不必要的损失。当然,随着IT技术的迅猛发展,图像以及文字处理技术越来越多的成为计算机处理并贮存的一部分,UPS电源系统就成为这些应用系统设备中的一个不可缺少的部分。假如计算机处理系统、服务器、各种传输设备突然出现断电的意外事故,不单单是数据以及程序丢失的问题,而且更为严重的是可能会造成计算机的硬盘阵列的损坏以及整个通信的中断。如果这些数据的丢失或者是通信的中断将会给我们的生活和工作造成极为严重的后果。
二、UPS不间断电源系统的概念及分类
UPS是不间断电源系统的英文简称,而英文为Uninterruptible Power Supply,基于字面的意思就是当电源异常或者中断时候能够不间断的提供电力,从而维持计算机等设备能正常操作的一种设备。不间断电源系统不仅可以对质量不良的电源进行滤除噪音、稳压以提供使用者稳定纯净的电源而且能在输入电源中断时立即提供给各种设备稳定而纯净的电源。所以用户特别是在网络设备及通信设备上接入不间断电源系统就像是购买了人身保险一样,有备无患。同时根据工作性质的不同UPS不间断电源系统大致可分为以下几种:分别为在线式、在线互动式以及离线式。
(一)什么是在线式不间断电源系统呢?一般在机械术语中,其指由逆变器输出负载电力,只有当UPS出现故障的时候,整个系统才会转为才会转为旁路输出负载。这种电源系统一般的特点为:
1.由于输出至负载之电力会通过UPS处理,因此输出电源质量最高。
2.无转换时间。
3.保护性最高,对市电噪声衰减能力最佳。
(二)在线互动式不间断电源系统是逆变器会作为充电器,当旁路经变压器输出给负载。当另外一种情况出现,比如断电的时候,逆变器则将电池能量转化为交流电输出给负载。其特点是:
1保持双向性转换器的设计。
2.UPS不间断电源系统的电池回充时间比较短。
3.保护性介于在线式与离线式UPS之间。
(三)离线式不间断电源系统一般是指一条直通路径,而这条路径是平常市电走旁边的,一般是直接供电给负载。通常只有停电的时候,才能由电池来提供电力。离线式不间断电源系统同一般的特点为:
1.当市电正常供给的时候,UPS对市电几乎没有任何处理而直接输出到负载。
2.结构简单、体积小、重量轻、控制容易、低成本特性。
三、机房的供电特点及使用UPS供电的优点
(一)因为绝大多数的设备都属于计算机应用类型的。根据这一特点要求,对于机房专用设备的供电要求,普通计算机机房对电网电源的供电要求首先必须得到满足。
1.电压波动380V小于或等于5%,220V小于或等于5%。
2.其设备频率的变化范围必须小于1%。
3.相数为三相四线制/单相三线制或三相五线制。
(二)由于大部分专用设备要求供电的等级是比较高的。一般来说假如突然中断供电,所造成的经济损失将会不可估量这位一级负荷。而另外一种情况是中断供电对生产通信造成一定程度的影响,这种情况为二级负荷。而计算机大部分设备例如接收器、网关与服务器等介于一级和二级负荷之间。一般的用户供电要求介于需建立带备用的供电系统与不带电之间。而比如特殊情况,像经常发生较长时间停电的单位,企业应该考虑配置发电机,另外其容量不小于UPS电源额定输出功率的两倍。
(三)而对于业务机房而言,所需要的UPS可能要求更高,一般都是中小型UPS电源且负荷有不断扩容的趋势。比如,一般的省厅或者机关部门单位其机房的负荷都小于10KVA,因此属于比较小型的UPS电源。其他的市政单位其电力负荷多数介于10至50KVA之间,隶属中型UPS电源。而小型UPS多数采用单相输入加单相输出的工作模式,而大中型UPS采用的是三相输出的工作模式。
四、UPS电源工作系统使用的优点
(一)UPS电源系统供电持续长,一般为几个小时,也有大到十几个小时的,它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作,显然,由于其功能的特殊,价格也明显要贵一大截。比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业,因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。
(二)离线式UPS运行效率高、噪音低、价格相对便宜,主要适用于市电波动不大,对供电质量要求不高的场合,比较适合家庭使用。
(三)具有较强的软件功能,可以方便地上网,进行UPS的远程控制和智能化管理。可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内,如有偏差可由稳压电路升压或降压,提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间可以通过数据接口(如RS-232串口)进行数据通讯,通过监控软件,用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况,简化、方便管理工作,并可提高计算机系统的可靠性。
五、不间断电源系统的维护及保养的简略介绍
(一)UPS的工作质量与寿命与UPS电源的工作环境息息相关,所以用户在使用的时候,应该对其周围的环境进行定点定时的检测与侦测,如果环境的温度变化的过快的话,可能会对其征程的工作造成严重的影响。另外一方面,电池组的维修与保养也会对UPS电池组的寿命起到关键作用。其次在维修使用的时候需要使用绝缘效果良好的工具,并且严格按照操作说明书或有关的电工手册,保证所接的地线火线以及零线都符号要求,不得随意更改他们之间的相互顺序。
(二)由于UPS长期处于开机状态,所以尽量不要带负载开启UPS。要注意开机时候的先后顺序,先打开UPS电源,再开启负载电源,而关机的时候应该按照相反的顺序来进行。UPS的开关次数不宜太过于频繁,关闭后要等6秒之后才能再开机。否则,可能出现既无市电输出,有没有逆变器输出的“启动失败”的状态。
(三)UPS使用的注意事项
1.UPS的使用环境应注意通风良好,利于散热,并且保持周围环境的整洁。
2.切勿带感性负载,如点钞机、日光灯、空调等,以免造成损坏。
3.UPS的输出负载控制在60%左右为最佳,可靠性最高。
4.UPS带载过轻(如1000VA的UPS带100VA负载)有可能造成电池的深度放电,会降低电池的使用寿命,应尽量避免。
5.适当的放电,有助于电池的激活,如长期不停市电,每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电一次,这样可以延长电池的使用寿命。
6.对于多数小型UPS,上班再开UPS,开机时要避免带载启动,下班时应关闭UPS;对于网络机房的UPS,由于多数网络是24小时工作的,所以UPS也必须全天候运行。
7.UPS放电后应及时充电,避免电池因过度自放电而损坏。
六、结语
综上所述,UPS电池的正确使用与维护需要由市级各单位的工作人员以及相关工作者的互相配合,而UPS不间断电源系统的故障率的降低,对一些重要的系统比如经济、金融和银行等单位起着越来越重要的作用。
参考文献:
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本文链接:http://www.vanbs.com/v-141-3369.htmlups电源范文8篇
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