《10KUPS方案设计.docVIP

10KVA UPS 电源设计 摘要：UPS不间断电源按照工作方式分为在线式和后备式的，后备式UPS中实际电路也含有各种保护、告警等控制回路，比较复杂，一般采用在线式的。在线式的不仅能对负载不间断供电，还实现了对负载的抗干扰供电，具有优良的瞬时特性，较高的工作可靠性。 关键字：UPS 储能电池；UPS电池放电功率；逆变器； 引言 保证任何情况下的正常供电，是冶金行业的重要基础。为此,除工业电网正常供电外，还需配备UPS供电系统。UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备，因其主要机智能化程度高，储能器材采用免维护蓄电池，使得在运行中往往忽略了对该系统的维护与检修。其实维护的好坏，对电源的寿命和故障率有很大影响，下面根据我们使用中的具体情况和维护经验介绍UPS电源的使用注意事项和日常维护要求。 虽说各企业配置的UPS供电系统设备型号及系统容量有所不同，但其原理和主要功能基本相同。在UPS电源类型选择上各站都选择了在线式，这时因为在线式UPS电源系统具有对各类供电的零时间切换，自身供电时间的长短可选，并具有稳压、稳频、净化的特点。 当UPS电源系统本身出现故障时有自动旁路功能，当需要检修时可采用手动旁路，使检修、供电互不影响。在功率选择上，莱钢中小型棒材生产线选用了中功率系统。 1 设计目的 随着电子计算机在国防、科研、生产自动化、管理等领域的广泛应用，近二十几年里在我国如雨后春笋般地建成了很多大、中、小各种规模的计算机机房，为计算机寻求和建造一个合适的工作环境以确保计算机可靠，充分发挥其设计性能，延长机器的使用寿命以及确保工作人员身心健康的问题越来越受到建设方的重视，并成为追求目标。 2 设计任务与要求 2.1 设计任务 设计一个10K UA 不间断电源，不仅能够不间断供电，还要能够对负载实现抗干扰供电，工作稳定性高，电路中含有保护电路。 2.2 设计要求 说明电路的工作原理，原理图，以及参数的选择和相关参数计算，参数计算中包括P－电池放电功率，UPS电池放电功率，A－UPS功率因数，电源逆变效率。 3 UPS设计方案 3.1 电路工作原理 按UPS的工作方式来分，可分为在线（on－line）式UPS和离线（off－line）式UPS。离线式UPS又称后各式UPS，它还可分为正弦波输出、方波输出、带稳压的或不带稳压的。 （1）后各式UPS 后各式UPS是指UPS中的逆变器只在市电中断或欠压失常状态（欠压值约在170V，即UPS投人电压）下才工作，向负载供电，而平时逆变器不工作，处于各用状态。 图1为后备式UPS电能流程图。市电供电正常时，市电一方面直接通过交流旁路支路转换开关，经滤波器输出至负载；另一方面通过电源变压器，经整流后变成直流电，再经充电回路向蓄电池组充电。当市电供电中断时，蓄电池储存的电能通过逆变器变成交流电，经滤波器继续向负载供电。 　　图1 后备式UPS电能流程图 　　在后各式UPS中实际电路也含有各种保护、告警等控制回路，比较复杂。 　　（2）在线式UPS 图2为在线式UPS电能流程图。市电供电正常时，市电经过电源变压器、整流器后，一路经逆变器、滤波器输出至负载；另一路经充电回路向蓄电池组充电。当市电中断，蓄电池组端电压低于设定值或逆变器故障时，市电就通过旁路支路经转换开关、滤波器向负载供电。由此可见，不管市电正常或中断，在线式UPS的逆变器总是在工作。 图2 在线式UPS电能流程图 　　（3）UPS的主要组成部分 UPS主要由逆变器、蓄电池、整流器／充电器和转换开关等组成。逆变器主要由晶体三极管、变压器和控制回路等组成，其作用是变直流为交流输出，它是UPS的核心部分，UPS的技术性能、质量主要取决于它。蓄电池是UPS储能装置。UPS中的蓄电池应具有良好的大电流放电特性，能经得住反复地充放电，寿命要长，目前UPS常用的是免维护密封式铅酸蓄电池。整流器／充电器是把市电变成直流电，为逆变器和蓄电池提供电能的装置。转换开关（静态开关）的作用是通过瞬时的高速检测回路，当市电有干扰或出现大的浪涌时，把UPS迅速转到旁路输出，以保护UPS；它的第二个作用是提供维修通道。对转换开关要求切换时间快、过载能力大。 　　（4）各类UPS的特点 　　①在线式UPS的特点 　　a．在线式UPS都为正弦波输出，其最显著的特点是实现了对负载的真正不间断供电。 　　b．在线式UPS实现了对负载的抗干扰供电。因为在线式UPS无论由市电或蓄电池对负载供电，都要通过逆变器进行，这就可能从根本上消除来自市电电网上的所有电压波动和电干扰对负载的影响，UPS始终向负载提供一个稳压稳频的高质量交流电源。而且，在线式UPS的正弦失真系数最小。 　　c．与后各式UPS相比，在线式UPS具有优良的瞬时特性时，它在100％负载加载或减载时，其输出