UPS原理范文-盘古文库

UPS原理范文

来源：漫步者

作者：开心麻花

2025-09-19

UPS原理范文（精选6篇）

UPS原理第1篇

1.1 UPS概念

UPS即不间断电源, 是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写, 它可以保障计算机系统或者其他电力设备在停电之后继续工作一段时间, 防止突然断电而影响正常工作。UPS的另一个重要作用是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”, 改善电源质量, 为计算机系统或电力设备提供高质量的稳定电源。

1.2 UPS的基本原理

从基本应用原理上讲, UPS是一种含有储能装置, 以逆变器为主要元件, 稳压稳频输出的电源保护设备。它主要由整流器、逆变器和静态开关、蓄电池等几部分组成。UPS的发展经历了初期的旋转型、60年代可控硅静止型、80年代巨型功率晶体管 (UR) 静止型, 到了90年代绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 制成的UPS, 其技术性能在不断提高, 在当今各类电源系统中的地位和重要性也在逐步提高, 应用已经具有普遍性。图1为系统框图及其模块组成图。

UPS在市电供电时, 系统输出无干扰工频交流电。当市电掉电时, UPS系统由蓄电池通过逆变供电, 输出工频交流电。UPS除了由整流模块、逆变器、蓄电池、静态开关等部件外, 还有间接向负载提供市电 (备用电源) 的旁路装置。

1.3 UPS分类

以现有的技术水平, 常见的UPS电源有如下几类。

后备式UPS, 特点是结构简单、价格便宜、噪声低, 但绝大部分时间, 负载得到的是稍加稳压处理过的“低质量”正弦波电源。

在线互动式UPS, 特点是市电供电正常时, 负载得到的是一路稳压精度很差的市电电源;市电不正常时, 逆变器/充电器模块将从原来的充电工作方式转入逆变工作方式。这时由蓄电池提供直流能量, 经逆变、正弦波脉宽调制向负载送出稳定的正弦波交变电源。

三端式UPS, 特点是双磁分路结构, 每个初级绕组和次级绕组都有一个磁分路, 并接电容可与每一个磁路组成LC谐振回路, 当达到谐振点时, 构成饱和电感, 使次级工作于饱和区, 若初级输入电压变化时, 次级输出电压恒定不变, 实现了稳压的目的。

双变换在线式UPS, 特点是克服了市电质量差对其性能的影响, 市电中断时, 负载不会发生电源瞬时中断。

Delta变换型UPS, 特点是成功地将串联交流稳压控制技术与脉宽调制技术相结合, 共有四条供电通道向用户的负载供电。

2 UPS常见故障分析

2.1 UPS常见故障和处理方法

UPS一般性能比较稳定, 故障率较低。但是在长期使用时, 我们仍会遇到一些故障, 下面就一些常见的问题, 我们分析其故障原因, 总结出一些常用的处理方法。

市电开关置于“ON”, 面板无显示, 系统不自检。原因可能为:输入电压未接入或缺U相;输入电压过低;输入零线故障。处理方法:用电压表检查UPS输入电压是否符合规格要求。

UPS未报故障, 但输出无电压。原因可能为旁路开关未闭合。处理方法:闭合旁路开关。

开机键按下后, UPS不能启动。原因可能为:按开机键时间太短;负载过载;告警继电器接口短路, 线接触不良。处理方法:持续按开机键1秒钟以上;去掉所有负载, 重新开机。

市电指示灯闪烁。原因可能为:市电电压超过UPS输入范围或缺相。处理方法:UPS正工作于电池模式, 请注意电池后备时间。

蜂鸣器发出每0.5秒一声的告警, LCD显示“输出过载”。可能原因为负载过载。处理方法:卸除部分负载。

故障指示灯亮, LCD显示“电池故障”。可能原因:外接电池开关未合或导线连接不良;电池接反;电池损坏。处理方法:检查外接电池的开关是否合上, 导线连接是否妥当;检查电池的连接极性;与经销商联系更换电池。

LCD“充电器故障”。可能原因:充电器故障。处理方法:与经销商联系更换/维修充电器。

电池放电时间低于标准时间。可能原因:电池没有充饱;电池容量已耗损。处理方法:市电正常时给电池充电24小时以上, 重新测试放电时间;需更换电池请联系经销商。

蜂鸣器长鸣, 故障指示灯亮, LCD显示“机内过热”。可能原因:机内过热。处理方法:检查有无风从机内吹出;移开阻碍风道的杂物, 或增大与墙壁之间的距离;等待10分钟让UPS冷却, 然后重新启动。[1]

2.2 UPS的报警状态

UPS出现以下故障时, 会报警发出警告。

主输入电压超限或消失。正常状态下, 主输入电压应为176V~264V之间。输入电压超越此范围UPS将报警, 并且整流器将不再工作, 电池投入运行, UPS仍处于逆变状态。电池耗到阈值电压时UPS停止逆变, 将转到旁路输出状态。

旁路电压超限或消失。正常状态下, 旁路电压应在184V~253V之间, 超出此范围UPS将报警, 并不再跟踪旁路, 同时, 逆变出现问题时也不再往旁路转换。

散热器或变压器过温。超温时, 逆变器停止工作, UPS转旁路输出。

电池电压低 (每200小时自检一次) 。电池自检不通过时, BET-TERY红灯亮, 并报警。但只要电池不低于阈值电压, 当交流电消失时, 电池仍然工作, UPS仍然处于逆变状态。

直流电压故障。如整流器有故障, 整流后的电压超出阈值。

输出过载。输出达到额定电流+1A-1.2额定电流时, UPS坚持10分钟后停止逆变, 转旁路运行。当超载解除时, UPS自动转回逆变输出。当输出达到1.2额定负载+1A-1.5额定负载时, UPS坚持1分钟后停止逆变, 转旁路运行。当超载解除时, UPS自动转回逆变输出。

电池在向负载供电。

2.3 UPS在使用中应注意的几点

不要在逆变输出时闭合维修旁路开关。

不要在整流器未将直流电压升到额定值时闭合直流开关 (电池开关) 。

有些机型有旁路总输入开关, 在正常工作状态与维修旁路之间切换时, 应将该开关始终保持闭合状态, 否则系统会失电。

UPS在旁路输出状态时, 不能对旁路的各个部分进行操作, 否则系统会失电。即对旁路各个部分的操作一定要在UPS在逆变输出状态下。

3 结束语

随着UPS应用的日益普遍, 作为维护技术人员很有必要了解UPS的原理和常见的故障处理方法, 这样既能更好的维护设备, 降低故障率, 又提高了应对突发故障的能力, 更好的保障UPS供电设备稳定运行。

摘要：文章从UPS概念入手, 详细分析了其原理以及常见故障的处理方法。通过文章的分析, 希望能够对相关工作提供指导依据。

关键词：UPS,原理,故障分析

参考文献

UPS不间断电源的原理简介第2篇

UPS是不间断电源 (Uninterruptible Power System) 的英文名称的缩写, 它伴随着计算机的诞生而出现, 是计算机常用的外围设备之一。实际上, UPS是一种含有储能装置, 并以逆变器为主要组成部分的恒压不间断电源。UPS在其发展初期, 仅被视为一种备用电源, 后来, 由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题, 使计算机等设备的电子系统受到干扰, 造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果, 引起巨大的经济损失。因此, UPS日益受到重视, 并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统。

1 UPS不间断电源技术特点

随着UPS不间断电源地发展, UPS全面突破了模拟电路时代的技术瓶颈, 已发展为控制器件和最先进软件完美结合的全智能数字化结构, 具有32位DSP高速微处理器 (MCU) 、可编程逻辑器件 (CPLD) 、第六代低损耗大功率IGBT和静态开关, 演绎了数字时代的经典传奇, 容量之大、可靠性之高、性能之稳定的数字化控制技术与高精度SMD技术为一体的电源产品。

1.1 全数字化控制技术

1.1.1 先进的数字电路系统超稳定运行

UPS突破了行业的技术瓶颈, 以先进的数字电路系统替代了传统的模拟电路, 实现了非凡的创新。在数字电路模式下, 高速微控制器和可编程逻辑器件对电路控制、参数设定和运行管理更加完美, 自检和自侦测功能更加强大。全程采样技术不仅有利于对电路板上的所有独立电路连接进行自检和故障分析, 更能经数码变换为纯正和稳定的正弦波电压, 确保系统稳定运行。

1.1.2 电池智能化管理, 耐用省心

UPS导入了先进的智能化电池管理系统, 可根据用户的电池配置自动调整电池的充电电流参数, 并会根据供电环境对电池进行均充浮充转换、温度补偿充电和放电管理。此外, 还可通过监控界面对电池运行状态进行侦测管理, 确保电池高效运行。智能化电池管理系统不仅减少了管理员的负担, 更能延长电池的使用寿命达55%以上。

1.1.3 智能侦测系统全程守护

该系统的微处理器不间断地对所有的电源状态、断路器状态、熔断器状态和所有的电路工作状态进行在线侦测。出现故障时, 侦测系统会即时报警通知管理员, 同步启动UPS全面保护功能。

1.1.4 智能通讯工具远程监控

1) RS232和RS485通讯端口真正实现多用途通讯和远程监视;

2) 标配的SNMP卡, 100%实现远程监控和网络管理;

3) 采用无源接点有效实现了对UPS的状态监控。

1.2 高精度SMD技术

改变了传统的插入式电路处理工艺, 全部采用高精度SMD技术, 既省空间, 又彻底消除传统UPS电路中的脚刺, 便于提高集成电路的安全运行, 同时提高可靠性和运行精度。

采用多层电路板设计和高精度SMD元件完全清除了由芯片自身产生的各种高频信号对其他芯片的干扰, 从而让各个芯片模块能够不受干扰的正常工作, 抗干扰性大为改善。

全面采用SMD技术, 耐高温、准确度高、滤波性能极好, 整机性能更加稳定, 更牢固耐用, 使用寿命增加了80%。

1.3 第六代IGBT逆变技术

IGBT良好的高速开关特性;具有高电压和大电流的工作特性;采用电压型驱动, 只需要很小的控制功率。第六代IGBT具有更低的饱和压降, 逆变器的工作效率更高, 温升低, 可靠性更高。

1.4 超清晰界面信息处理技术

1) 人性化的触摸式大屏幕LCD中英文显示, 流程图运行状态直观显示, 智能图标的触摸按钮, 表格式的数据资料、事件记录显示, 中英文可选菜单操作。

2) 直观的LED状态指示:工作流程式状态指示, 一目了然。

1.5 环保节能关键性技术

经科学的生命周期评价, 采用了抗老化性能优异的触摸屏面板和经氟碳工艺处理的机箱外观, 环保耐用, 历久如新;采用先进的电路设计, 易维护并高度节约资源;采用新型涡流风扇, 散热性能优异, 高度节能;采用无环流控制电路, 节电性能良好;采用绿色整流和逆变技术, 为用户提供清洁的能源;采用先进的数字电路及高精度SMD技术, 整机寿命同比延长了80%。

1.6 其他性能优点

1.6.1 优越的负载特性

完全满足从0到100%负载的跃变, 而无需切换到旁路, 并保证输出稳定可靠。

1.6.2 完善的保护功能

具有优异的输入输出过欠压保护、输入浪涌保护、相序保护、电池过充过放保护、输出过载短路保护、温度过高保护等多种系统保护和报警功能。

1.6.3 高性能的动态特性

采用瞬时控制方式和有效值等多种反馈控制, 实现了高动态调节, 减小输出电压失真度。

1.6.4 三相分调, 平衡稳压

三相独立控制, 实现了以瞬时过载平衡度的控制, 可实现输出100%的负载不平衡。

1.6.5 可选的电池巡检模块

可对单个的参数进行测量, 并在显示板上显示出来。如有电池故障立即报警, 通知管理员。

1.6.6 个性化的设置

可根据用户设备用电要求对UPS进行工作状态设置, 用户可选UPS工作模式、ECO节能工作模式。每年可节省电费10%以上。

2 UPS不间断电源工作原理

UPS是一个多重保护的交流供电设备。当主电正常时, 主电输入经整流开关控制, 首先经谐波滤波器, 再经主电整流变换成纯净的直流电, 滤除主电中的干扰, 然后通过逆变器将直流电变换成纯净的正弦交流电输出, 同时给蓄电池充电;当UPS连接上电池组时对电池组的电压和电池进行测量, 整流器进入电流和电压双环控制, 当电池电压低时为恒流模式充电, 当电池电压达到浮充电电压时, 自动转为恒压充电模式。当主电异常时, 则将蓄电池储存的直流电逆变成交流输出, 保证用户负载长期处于不断电高质量电源下可靠运行;当逆变器关闭或故障时则自动转为旁路供电。手动维修旁路保证在不断电的情况下对UPS进行维护或检修。

2.1 微处理器控制中心

微处理器 (MCU) 将输入、输出、电池、环境等数据经高速运算, 然后控制整流器、逆变器、静态开关的运行和保护并响应外部的操作指令。

2.2 整流和充电单元

主电输入检测电路将主电输入电压频率和相位信息送到MCU进行运算, 主电的电压、频率、相位在正常范围内时, MCU送出整流控制信号, 整流电压从0VDC缓慢的上升到额定电压, 减小对输入的浪涌电流冲击。由于电池组和直流总线并联运行, 整流器同时对电池进行充电, 当电池电压低于浮充电压时, 整流器工作在恒流模式, 此时MCU将电池的充电电流反馈和用户设置的电池容量信息进行计算控制;当电池充至浮充电压时, 转为恒压充电模式。同时MCU还根据电池的温度信息对电池进行温度补偿充电, 还根据电池的使用情况对电池进行定时维护管理 (当电池长时间没有充放电时, MCU自动转为均充模式来激活电池的活性) , 以延长电池的使用寿命和减少用户的管理负担。

2.3 IGBT逆变单元

在直流总线正常时, MCU发出逆变控制信号, 逆变电路通过SPWM驱动信号驱动IGBT逆变桥, 经变压器隔离变压、滤波后, 输出纯净的正弦交流电。逆变器通过调整驱动信号的脉冲宽度使输出电压从0VAC缓慢的上升到额定电压, 通过输出反馈控制使输出稳定;同时检测输出电压、电流对逆变器进行保护。

2.4 自动和手动旁路单元

旁路电路即是将输入通过开关电路直接转换到输出供电。当逆变器关闭或故障时, MCU高速控制静态开关自动切换到旁路供电 (<1mS) , 而不会间断负载的供电。手动维修旁路为在线维修设备时使用, 可在设备不断电的情况下对UPS进行检修。

2.5 显示通讯单元

显示单元是将整机的运行状态和数据通过LED和LCD显示出来, 同时还通过RS232、RS485、干接点信号、SNMP卡等, 配合后台软件实现远程监控。

3 结束语

UPS电源的基本原理与维护第3篇

1基本原理组成及分类

1.1 UPS在新疆广电的发展概括

新疆广电局传输机房从90年代就开始使用UPS,第一代国产UPS可以待机30民min,带载1kVA;之后又配备了后备式;到08年升级为2台秀康10kVAUPS(三进三出)并机给设备供电;2014年又更换为2台科华10kVAUPS (三进两出)并机给设备供电。UPS发展至今越来越向智能化、专业化、成熟化和免维护方向发展。随着UPS在广电行业的发展进程,广播电视技术人员只有不断地学习和掌握UPS知识,才能使其更有效地在广播电视行业发挥它应有的贡献。

1.2 UPS基本原理

从原理上说,UPS是一种集数字和模拟电路,自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备,是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源。UPS电源系统主要由4部分组成:整流模块、储能、逆变器和开关控制。

广播电视行业一些重要的信号播出机房和上载机房一般采用在线式UPS比较符合工作实际。由图1可以看到,在线式UPS的供电方式是在外电正常情况下,经滤波整流稳压后,转变成直流电压,并分成两路,一路直流电通过充电器给蓄电池浮充供电。另一路直流电压通过UPS变换器把直流电转换能交流电,并输出稳定的交流电压。当外电中断时,蓄电池组输出的直流电压送给逆变器,逆变器把电池组送来的直流电转换成交流电,向负载继续提供220V交流电。所以在线式UPS在外电正常和中断其输出功率总是由逆变器提供。在线式UPS不管外电有无逆变器都始终保持着工作状态,外电与电池组进行零切换,保持不间断地给用电设备提供安全、优质地电源。当逆变器出现故障或过载时改由市电旁路供电,采用静态开关,切换时间达微秒级。

1.3特点及分类

在线式UPS的特点是有很宽的输入电压范围,输出电压零切换时间,而且输出电压稳定精度性特别高。在线式UPS的控制电路中,采用输入变压器、输出变压器及光电耦合器件等将“强电”驱动部分与“弱电”控制线路部分从电的角度隔离开来,因而电路的可靠性得到了极大的改善和提高,事故的故障率一般都非常地低。另外在线式UPS输出正弦波的波形失真系数最小,一般小于3%。

UPS的分类方法很多,若按工作原理分为静态式和动态式。动态式UPS由引擎与发电机组构成。动态式UPS现在在各领域中使用得较少。用静态式UPS比较普遍,静态式UPS按电路的结构形式可分为在线式、后备式(或称离线式)及线上交互式三类。

UPS的供电方式又可分为集中供电方式和分散供电方式两种。集中供电方式是指由1台UPS向整个线路中各个负载装置集中供电,其特点是便于管理,布线要求高,可靠性低,成本高。分散供电方式指多台UPS电源对多路负载装置分散供电,特点是不便于管理,布线要求低,可靠性高,成本低。新疆广电局机房UPS供电方式就属于集中供电方式。

2维护

UPS电源系统主要分两大部分:主机和储能电池。

2.1 UPS主机现在一般都是智能型的,它对环境温度要求不是很高,一般环境温度在18-22度为宜。主机设备间要求室内清洁卫生,在新疆气候干燥、风沙大的环境下要对UPS定期进行除尘,否则主机原器件会沉积很厚的灰尘,产生静电,造成设备不正常工作。

主机中的参数在工作状态中不能随意改变,一般在设备安装后由厂家技术人员根据用户的需求设定好各参数的数值。还需注意的是在UPS停机断电时重新启动时,不可带负载启动UPS电源,应先关闭负载空开,等UPS启动正常后在合负载开关,否则会有多个负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载,严重时会损坏变换器。另外不能让UPS电源经常处于满载或过载(总的负载最好保持在60～80%效率)。如果长时间超载使用,时常会击穿逆变三极管。

另外工作中的UPS切勿带感性负载,因为其启动功率较大,会造成UPS过载。还有一点要注意的是UPS主机自身会产生大量的热能,这就增加了空调系统的负荷,所以要经常检查主机的风扇,如果风扇坏了,UPS机身产生的热能不能有效地循环,对主机的正常工作带来很大的隐患,还会引起用电量的增加,产生用电浪费。

2.2不间断电源(UPS)系统中,蓄电池是整个系统的支柱,没有电池的UPS只能称作稳压、稳频电源。在市电异常时,逆变器直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去,使用电设备得以连续工作。如果工作人员对UPS电池疏于照料,通常的后果是电池使用寿命会大幅度缩短,要想延长电池的寿命需要做以下工作。

电池组一般环境最佳温度为21℃。如环境温度值长时间为30℃以上,会影响电池的寿命,因为环境温度的提高,会导致电池内部化学活性增强,从而产生大量的热能,又会反过来促使周围环境温度升高,这种恶性循环,会加速缩短电池的寿命。温度过低将影响电池的输出能力。所以在工作中的UPS电池要求值班人员定时对电池间的环境温度进行巡查。

另外UPS电池平时工作长期处于浮充电状态,时间长了就会造成电池的化学能与电能的转换效率降低,新疆广电局机房每个月对UPS放电2 h。这样做可以防止电池的电解液沉淀,并延迟电池的寿命,电池的最佳使用年限一般为3～5年。

还要注意的是当UPS带载的功率过小时,电池放电不充分或造成深度放电,对电池很不利。还要定期对电池进行检查、测量端电压及单节电压,并做好记录。一旦出现电池电压异常、物理损伤、连接线松动、电解液泄漏等,应及时找出原因并更换出现问题的电池。

3结语

只有在平时的工作中不断学习和维护好UPS,才能使其在工作中发挥它本身的效率。

摘要：本文介绍了UPS电源系统的基本组成、原理,并对如何维护做了详细的阐述。

浅析UPS的工作原理及维护方法第4篇

目前, 各个领域的供电系统正在大量的采用不间断电源UPS (Uninterruptible Power Supply) 供电, 防止因市电突然断电而影响后端用电设备的正常工作。它的主要工作方法有:在市电供电的时候对市电进行稳压;UPS逆变器在市电异常时将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去, 从而使后端用电设备得以连续运行下去。

1 UPS工作原理

UPS电源一般是由常用电源和备用电源通过转换开关组合而成, 它们之间由逻辑电路进行控制, 以保证在电网正常或停电状态下, 整个系统都能可靠地工作。当市电正常时, UPS相当于一台交流稳压电源, 它将市电稳压后再供给计算机, 与此同时, 它还向UPS内蓄电池充电。当市电突然中断时, UPS立刻转为逆变工作状态, 容量根据用户需求设备, 保证后端设备的持续供电。图1为UPS电源原理图。

整流器:简单的说就是将交流 (AC) 转化为直流 (DC) 的装置。它有两个主要功能:第一, 将交流电 (AC) 变成直流电 (DC) , 经滤波后供给负载, 或者供给逆变器;第二, 给蓄电池提供充电电压。

逆变器:通俗的讲, 逆变器是一种将直流电 (DC) 转化为交流电 (AC) 的装置, 将整流器提供的直流电源逆变成稳定、纯净的交流电源。

静态开关:静态开关又称静止开关, 主要为提高系统的可靠性, 当UPS发生故障、负载过载或放电结束时, 使负载能无中断的自动切换到静态旁路, 有市电供电。

2 UPS的分类

2.1 后备式。

UPS在市电正常时直接由市电向负载供电, 当市电超出其工作范围或停电时, 通过转换开关转为电池逆变供电。没有稳压, 有切换时间, 且输出波形一般为方波。

2.2 在线互动式。

UPS在市电正常时直接由市电向负载供电, 当市电偏低或偏高时, 通过UPS内部稳压线路稳压后输出, 当市电异常或停电时, 通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:有稳压, 但同样存在切换时间。

2.3 在线式UPS在市电正常时, 由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作, 由逆变器向负载提供交流电, 在市电异常时, 逆变器由电池提供能量, 逆变器始终处于工作状态, 保证无间断输出。其特点是, 有极宽的输入电压范围, 基本无切换时间且输出电压稳定精度高, 特别适合对电源要求较高的场合, 但是成本较高。目前, 市场上应用较多的的UPS大多是在线式UPS。

3 UPS的容量选择及及电池配备

3.1 UPS的容量选择

首先计算前端的负载功率, 为确保UPS系统高效率和尽可能的延长UPS使用寿命, 一般负载功率应满足UPS额定功率的60%-70%。计算前端的负载功率时, 要明确UPS配电系统的供电范围, 根据机房内设备数量进行容量综合考虑。其次, 要根据机房内机柜布局规划进行设计, 在条件允许下, 则尽量考虑未来机房发展供电冗余, 为今后负荷的扩展提供方便。一般可以按照每个机柜的实际用电量进行核定, 预留机柜一般设计为1.5KVA。

3.2 电池配备

电池供电时间主要受负载大小, 电池容量, 环境温度, 电池放电截止电压等因素影响, 根据延时要求, 确定所需电池的容量大小, 用安时AH值来表示, 以给定电流安培数时放电的时间小时数来计算。

一般UPS电池配置公式如下:

UPS电源功率 (VA) *延时时间 (小时数) /UPS电源启动直流=所需蓄电池安时数 (AH) 。

以某品牌20KVA UPS延时半小时为例:其启动直流为:96V (UPS在出厂时的标准直流电压) , 则20000伏安*0.5小时/96V=104AH, 结果是需要, 104AH的电池才能满足半小时的供电, 但是普通蓄电池没有容量为104AH的电池, 一般蓄电池为12V直流, [96V/12V=8], 所以8只电池为一组。我们可以选择100AH电池来对其进行配置;其延时时间为:[100AH (蓄电池容量) *96V (UPS启动直流电压) /3000VA (UPS电源功率) =3.2小时, 也可以选择2组 (16只) 65AH的电池并联配置, 其延长时间为: (65AH*2) *96V/3000VA=4.16小时。

4 UPS电源的使用和维护

4.1 一般设备的使用说明书都清楚的给出了详细的使用说明, 其中最大启动负载应控制在80%之内, 将负载控制在30%~60%额定输出功率范围内是最佳工作状态, 如果超载使用在逆变状态下, 有可能击穿逆变三极管, 造成严重后果。

4.2 UPS电源在使用时, 应避免因负载突加和突减时其电压输出波动异常, 导致无法正常工作, 因此要按正常的开关机顺序进行操作。

另外, 如果频繁快速地开机会造成UPS电源进入“启动失败”的状态, 其后果是:UPS电源既无市电输出, 又无逆变输出, 因此关掉电源后, 通常要等6s后在开启。

4.3 蓄电池的维护:

(1) 保持机房环境温度的适宜性。影响蓄电池使用寿命的重要因素是环境温度, 一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是20-25℃。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高, 但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。环境温度一旦超过25℃, 每升高10℃, 电池的寿命就要缩短一半。这是由于环境温度的提高, 会导致电池内部化学活性增强, 产生大量的热能, 从而又会促使周围环境温度升高, 这种恶性循环, 会加速缩短电池的寿命。低温下铅酸电池内阻值明显增加, 严重降低放电容量, 特别是大电流放电性能严重缩短, 因此为获得蓄电池的最佳容量和较长的使用寿命, 应尽可能的保持机房温度在20-25℃。

(2) 定期对电池组性能进行评估。整组蓄电池中若有个别电池失效, 那么恒电流充电时可能会导致以下两种结果:一是电压会迅速升高, 即在整组电池尚未充足电时失效电池已处于过充电状态, 并导致整组电池充电电压升高;二是会引起整组电池充电电流下降, 延长充电时间。若个别电池出现内部短路时, 其充电电压就低于其他电池, 当整组电池已充足电时, 该落后电池却尚未充好。长此下去就会出现恶性循环, 影响整组电池性能。因此, 在日常维护中, 要做好整组电池合单体电池的性能分析。

(3) 3.2建立健全蓄电池使用与维护措施。UPS电源中的浮充电压和放电电压, 在出厂时均已调试到额定值, 而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的, 一般要求不大于2C, 如100Ah的电池放电电流应不大于20A, 故使用中应合理调节负载。一般情况下, 负载不宜超过UPS额定负载的60%, 在这个范围内, 电池的放电电流就不会出现过度放电;UPS因长期与市电相连, 在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中, 蓄电池会长期处于浮充电状态, 日久就会导致蓄电池内部产生大量的硫酸铅, 并吸附到蓄电池阴极上, 形成所谓的阴极“硫酸盐化”, 结果造成了电池内阻增大, 电池化学能与电能相互转化的活性降低, 加速老化而缩短使用寿命。因此建议每季度或半年放电一次, 放出额定容量的30%~40%, 放电过程中记录电池单体电压和电池组总电压变化情况, 并及时处理故障单体电池。

5 结束语

综上所述, UPS的应用, 不仅改善了电网质量, 同时也提高了用电系统的可靠性。因此用户在选择UPS电源上应系统的分析, 合理选择, 以适应不同工作环境的实际要求:同时对UPS的维护应制定并严格遵循一套科学有效的方法, 才可能避免各种故障, 使UPS的故障率降低到最小程度, 真正做到不间断地为设备提供安全、可靠的洁净电源。同时, UPS蓄电池使用和保养中, 要做好蓄电池的日常运行维护, 定期进行活化充放电, 严格控制好蓄电池运行温度, 做好蓄电池故障分析以及发现问题及时处理等, 保证供电系统的安全运行。

摘要：本文旨在简述UPS的基本原理, 对UPS的分类、容量、电池选择等进行了分析, 结合实际工作对UPS和蓄电池的合理使用和维护进行了论述, 旨在提高UPS的可用性和可靠性, 使其电池寿命接近设计寿命, 确保供电系统的运行安全。

关键词：UPS,容量,寿命,维护

参考文献

[1]李理.阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理及使用维护[J].武警工程学报, 2005 (5) .

浅析UPS不间断电源的原理及维护第5篇

UPS (UNINTERRUPTED POWER SUPPLY) 电源包括两部分, 主机和蓄电池;按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式UPS电源在交流市电正常输入电源由整流逆变器转换为直流电源, 逆变器将此直流电源或来自电池的直流电源转换为交流电通过输出配电模块提供给负载。交流旁路通道直接向负载供电, 同时给蓄电池充电, 此时主机上的逆变器不工作, 只是在市电停电时才有蓄电池供电, 经逆变器驱动负载。因此, 它对市电品质基本没有改变;在线式UPS电源却有所不同, 在市电正常时, 它首先将交流电变成直流电, 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, 一但市电中断, 立即改为蓄电池逆变器对负载供电。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, 大大改善了供电的品质, 保护了负载安全有效的工作。

二、UPS额定输出容量的选择

首先计算前端的负载功率, 为确保UPS系统高效率和尽可能的延长UPS的使用寿命, 一般负载功率应满足UPS额定功率的60-70%。例如我们气象楼需要不间断供电的设备有自动观测系统、雷达系统、数据库系统, 统计总功率为18KVA, 因此我们选择18KAV÷75%=24KVA, 考虑气象设备的增加和扩容, 我们选择了60KVA的UPS。

UPS供电范围和容量估算

1、UPS配电系统的供电范围是计算机设备、通信设备、网络设备、服务器、监控设备、保安监控系统小型机/服务器、网络主交换机等重要设备。所以要根据机房内设备最终数量考虑。

2、在初步设计阶段, 考虑UPS容量的计算, 会感到比较繁琐, 因此经常用估算的方法, 一般是按350W/m2估算。当用户能够提供用电设备规划时, 则可以按每个机柜的实际用电量1.5k VA左右进行核定。则配电池的数量与容量大小及支持时间长短有关。在考虑规范的前提下, 支持时间的长短还要依机房设备的运行需要而定。

另外, 在确定UPS容量时, 若条件允许, 则尽量使其输出功率大于用电设备额定功率之和的1.3~1.5倍, 作为一种冗余, 为今后负荷的扩展提供方便。

三、配线选择

合理选择配线是很重要的, 线径太细, 电路太大容易发热而引起火灾, 线径太粗则造成浪费, 根据金属导线的电器特性, 一般多股铜芯线热量为6A/MM, 铝线容量为4A/MM, 确定主机功率后, 可以参考下表选择配线和空气开关。

四、UPS系统维护

1、主机的维护及注意事项

UPS主机一般是智能型的, 它对环境温度要求高, 温度过高会导致UPS系统但要求室内清洁卫生, 否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱, 主机中的参数在使用中不能随意改变。在断电时, 应避免带负载启动UPS电源, 应先关掉负载, 等UPS启动后再启动负载, 否则, 会有多负载的冲击电流和供电流, 造成UPS电源瞬间过载, 严重时会损坏变换器, 不能让UPS经常处于满载或过载。

2、蓄电池的维护

在UPS系统中, 可以说蓄电池是这个系统的支柱, 没有电池的UPS只能称作稳压、稳频电源, UPS之所以实现不间断供电就是因为有了蓄电池, 在市电异常时, 蓄电池直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去, 使用电设备得以连续运行下去, 目前, 总小型UPS电源广泛使用免维护密封、铅酸蓄电池, 占据UPS电源总成本的1/4至1/2之多。不仅如此, 实际维修也表明, 约有一半以上的电源故障与蓄电池有关。UPS蓄电池的实效主要表现为端电压不够, 容量不足或瞬间放电电流不能满足带负载启动要求等。一般正常使用的UPS其正常寿命在5年左右, 但目前, 国内有相当部分UPS电池在投入使用不到一年就开始出现问题, 更有甚者, 有些进口品牌的国产电池刚买来就失效的情况也并不罕见。这一方面由于蓄电池在制造工艺上存在先天的不足;另一方面使后天缺乏必要的维护造成的, 值得注意的是, 许多使用单位缺乏必要的测试维护手段, 根本不清楚自己系统UPS蓄电池的健康状况, 为UPS系统正常工作留下隐患。UPS蓄电池的维护与一般低压系统蓄电池维护类似, 当引进新电池时, 要求工程验收, 进行深度放电, 当新电池投入使用后, 要求保持适宜的电池工作环境温度。要求定期测量各电池端电压, 当各电池压差过大时, 要进行匀充, 要求定期对电池进行试探性容量测试或深度放电, 以便检查电池组的性能优劣以及保持电池的活性。

五、气象楼串联冗余示意图

六、结论

UPS原理第6篇

关键词：UPS电源,工作原理,蓄电池,配置

0 引言

随着信息技术的飞速发展和现代煤矿企业面临的安全生产、经营形势的需要, 建设数字化企业成为各级领导的共识。在数字化矿山建设过程中, 为各类信息系统提供优质电源环境, 确保系统数据和硬件设备的安全以及系统在突然断电后的持续工作, 必须为系统配置UPS电源。了解和掌握UPS电源的基本工作原理、分类, 主机及蓄电池延时配置方法。为不同功能信息系统配置合适UPS电源及后备蓄电池, 无论对管理人员还是维护人员来讲都具有重要的意义。

1 UPS电源基本工作原理

经过输入滤波器, 将市电中的高频电磁干扰、射频干扰、尖峰脉冲等干扰进行吸收、抑制处理, 分成四路分别进入以下处理:

(1) 送到具有“功率因数校正功能”的整流器输入端进行整流处理。

(2) 进入UPS同步锁相电路, 提取同步信号以便逆变器在市电停电时将蓄电池组产生的直流电进行瞬时同步逆变, 保证负载侧供电的同步连续性。

(3) 经充电器对UPS所配置的蓄电池组进行“浮充”式充电, 其浮充电压应为电池组标称端电压的1.125倍。

(4) 直接经交流旁路供电通道馈送到切换开关的常闭触点上。在当逆变器或微处理器发生故障时由市电直接向负载供电, 避免负载供电中断。

整流器将输入的带有干扰的市电整流为幅值稳定的直流电源送到逆变器的直流总线输入端。当市电正常时, 整流器输出电压高于直流变换器输出的直流电压, 在微处理器的控制下, 蓄电池不向逆变器提供逆变电源。逆变器在微处理器提供的正弦脉宽调制脉冲的控制下, 将整流器输出的高压直流电逆变成标准的50 Hz的正弦波电源。当市电中断或市电过高过低时, 在微处理器的控制下, 直流变换器将蓄电池的直流电压提升到符合逆变器输入所要求的电压水平, 经逆变器向负载输出电源。

2 UPS电源的特点

(1) 同步锁相功能。同步锁相电路除了实现主备电源的同步切换外, 还能使逆变器输出的电压、频率保持在所要求的误差范围内。当市电频率超过误差范围时, 逆变器输出电压频率不再跟踪市电频率, 而是同步于本机石英晶体振荡频率50 Hz±0.5%, 从而确保逆变器输出电压、频率的稳定。输入功率因数校正电路的作用是使进入整流器的输入电流和电压保持良好相位一致的关系。

(2) 自动保护功能。自动保护电路具有两种主要的保护功能:一是逆变器负载过载或短路的自动保护, 可以有效防止逆变器中的IGBT等大功率开关元件在负载短路时被烧毁。二是电池电压过低自动保护。UPS电源在市电中断或不正常时会将蓄电池组的能量立即提供给逆变器, 随着蓄电池放电时间的延长, 电池所存贮的能量逐渐释放出来, 电池的电压也随之降低, 当下降到阈值电平时, 为防止电池组因过度放电而损坏, 保护电路会立即停止逆变器的工作, 中断电池组的放电过程。

(3) 稳压精度高。逆变器输出电压负反馈电路的功能是:在逆变器输出电路中, 通过建立“逆变器输出微处理器逆变器PWM调节逆变器输出”这样一个电子负反馈闭环控制回路, 可确保UPS向负载提供高精度稳压电源 (±2%) 。

3 UPS电源的分类

UPS电源分为离线式、在线式和在线互动式三类。

(1) 离线式UPS电源。该类UPS电源平时处于蓄电池充电状态, 市电断电时逆变器紧急切换到工作状态, 将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出, 切换时间一般介于2~8 ms, 不适合用在关键性的供电不能中断的场所。因多数微电子设备本身的交换式电源供应器在断电时可维持10 ms, 所以该部分设备一般不会因为这个切换时间而出现问题。

(2) 在线式UPS电源。该类UPS电源逆变器始终处于工作状态, 通过电路将市电转变为直流电, 再通过逆变器将直流电转变为高质量的正弦波交流电输出, 市电断电时无切换时间, 适用于对电源有严格要求的场合。

(3) 在线互动式UPS电源。该类UPS电源是一种智能化电源, 可自动侦测市电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, 提供稳定的正弦波输出电压。与计算机之间可以通过数据接口进行数据通讯, 通过监控软件, 用户可直接从电脑屏幕上监控UPS电源状态。

4 UPS电源配置方法

4.1 UPS电源容量数配置方法

通常情况下, 负载设备提供标称电压和标称电流, 负载容量数如下:

负载容量数=电压数电流数

特殊情况下, 负载设备只给出了功率W数的信息, 容量数如下:

负载容量数=功率1.4

应配UPS电源容量数=负载容量数÷0.7

4.2 后备延时蓄电池配置方法

(1) UPS蓄电池的主要技术指标。UPS蓄电池的额定电压和额定容量是两个最常用的技术指标, 额定电压指UPS蓄电池正负极间的电压, 也称端电压。额定容量是指充足电的蓄电池放电到终止电压时输出的电量。在恒流放电的情况下, 容量

式中Q电池放出的电量, AH;