艾默生UPS电源UHA1R-0010代理商

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UPS电源系统容量配置的考虑因素

      UPS电源的带载能力是用户选择UPS电源时首先要考虑的问题，即需要一个多大容量的UPS电源，被选中的UPS电源在各种情况下带负载的能力又如何，都是需要认真对待的。UPS电源不像变压器那样，只要负载功率不超过其额定输出容量(kVA)数值，无论什么负载都行，UPS电源的输出容量不仅与负载大小有关，还与负载的性质有关。合理配置系统容量既可保证UPS电源的供电质量，降低故障率，又可节省投资，提高经济效益。
 
    1、根据负载大小选择UPS电源的系统容量
 
      选型时必须充分注意，不能为追求UPS电源运行的高可靠性，片面地认为UPS电源的容量越大可靠性就越高。若UPS电源长期处于轻载运行，虽然有利于降低逆变器的损坏概率，但却增加了UPS电源内部蓄电池失效的可能性。因为蓄电池的放电电流过小而放电时间偏长，容易造成深度放电，遭永久性损坏。若UPS电源长期处于重载运行，这样虽可节省一部分投资，但由于逆变器处于重载运行，其输出波形将发生畸变，输出电压幅值抖动过大。这样既不能为负载提供优质电源，还极易造成UPS电源逆变器的本级驱动元件损坏，所以，即使从经济角度讲也是得不偿失。根据目前一些UPS电源厂家推荐，UPS电源单机按带载量60%～80%来配置，并机按每台带载35%～40%来配置为佳。
 
      另外在UPS电源选型时还要考虑负载系统的扩容问题，其预增加带载量为20%左右。对于通信机房面积较大，负载不断分期扩容的情况，在首期配置UPS电源容量时，应适当考虑中远期发展趋势，并在选型中挑选可并机或多机运行的机型，以使中远期负载容量增大时，通过UPS电源并机扩大其输出容量。相应地，配置UPS电源输入输出配电屏时，应预留多台UPS电源的输入开关和中远期的负荷分路开关，以便今后扩容。例如，UPS电源的实际负载量为60kVA，则UPS电源的较小选择容量可估算为：(60kVA+60kVA×20%)/60%=120kVA。
 
    2、根据负载性质选择系统容量
 
      负载性质一般分为线性负载（包括阻性负载或功率因数已校正负载、感性负载、容性负载）和非线性负载（即带有电解电容的整流滤波型负载）。
 
      大多数计算机设备的输入功率因数为微容性0.7，而UPS电源主要针对的负载正是这些智能精密设备，基于这样的原因，所有的UPS电源设计均需采用输出功率因数匹配为0.7～0.8的参数，从而较大限度地发挥UPS电源的带载能力。在功率因数匹配的情况下，即计算机负载的输入功率因数为微容性0.7，而UPS电源标定的输出功率因数也为0.7时，负载的VA数与UPS电源的VA数比值为1：1。也就是说1VA容量的UPS电源在不考虑冲击、增容等余量因素时可带1VA的此类负载。若功率因数不匹配，例如电阻负载，1VA容量的UPS电源只能带0.7VA的电阻负载，否则UPS电源会出现过载现象（即使UPS电源的VA数大于负载此时的VA数）。
 
      选择负载容量还应考虑不同负载的冲击电流，通常UPS电源的峰值因数为3：1，适合电脑等非线性负载在正常工作中的峰值因数要求。但当冲击较大时，UPS电源等供电设备的电流容量乘以3后还不足以满足负载的瞬间电流要求。在这种情况下需要考虑增加供电设备的容量，从而提高电流提供能力。通常计算机负载在开机时会产生超出平常多倍的大冲击电流。通常超过UPS电源的峰值因数提供能力，因此在选择UPS电源容量时需要考虑负载波动及冲击余量，适当增大UPS电源容量以抵御负载的波动，选择UPS电源容量余量为：UPS电源容量（VA数）：计算机负载容量（VA数）=1：0.7

1、负载装置的特性
 
      交流负载的供电方式一般分为单相和三相两种。小功率负载，功率从几百VA到100KVA，一般采用单相供电方式,选用单相输出的UPS电源；而大功率的负载，功率从几十KVA到1000KVA，多采用三相供电方式，因此需选用三相输出的UPS电源。
 
      负载类型一般可分为电阻性、电感性、电容性等线性负载与内含整流电路的非线性负载（又称整流性负载）。电脑及其外围设备多为非线性负载。UPS电源适用于电阻性负载及带容性的整流性负载。感性、容性负载等非线性负载启动都有冲击电流，电脑等整流性负载即使是在正常运行时，其峰值因数也有2~3,即电流的峰值为其有效值的2~3倍，因此在选用UPS电源时应考虑到这一特性，应给UPS电源留一定的余量。对于某些功率因数较低的感性负载如空调机等，因其启动电流相当大，可达其额定值的5~7倍，并且频繁启动，因此一般中小型UPS电源不适用，除非留有足够的余量。
 
    2、负载大小与UPS电源容量计算
 
      一般电器负载都会标称其额定功率或额定电流及功率因数等参数，但由于不同类型的负载差异较大，而总功率不能够差异较大，故总功率不能够简单的相加而应该求其矢量和。好在一般情况下，用户 负载大多为电脑设备，其功率因数在0.65~0.7之间，因此可以将各个负载的额定功率累加求出总功率,而个别其他类型的负载如打印机等,可以按启动大小将其额定功率乘以一系数再计算进去。根据负载总容量的UPS电源，一般可以按以下公式选择:
 
    UPS电源容量>= 负载容量÷0.8

     艾默生传统UPS供电系统结构的特点

①艾默生传统的UPS电源具有不停电供电功能的UPS设备配置在交流供电系统中;

②选用直流电池做备用能源,电池需要AC/DC变换充电和DC/AC变换供电;

③能源多次变换:艾默生UPS设备AC/DC和DC/AC两次变换,还包括IT设备内部开关电源的AC/DC和DC/DC两次变换;

④两个谐波电流源:UPS设备AC/DC变换和IT设备开关电源AC/DC变换;

⑤交流输入能源和备用能源(电池)都要经过UPS向负载供电,其供电可靠性取决于UPS系统可靠性;

⑥系统复杂,维护难度大,存在多环节串联形成单路径故障点,可靠性差。

(2) 当前的技术发展状况

从当前用户关注的焦点和UPS厂家技术改进的重点来看,要解决的问题和技术措施归纳起来有以下三点:

① 艾默生UPS不间断电源提高系统可用性

?提高设备可靠性;

?增大成本,对设备采用冗余配置,使其有容错功能;

?对系统采用双总线冗余配置,不但UPS有容错功能,还可较大限度地减少整个系统的单路径故障点;

?配置模块化UPS,有冗余功能,并大幅度降低故障修复时间;

?提高设备智能监测和管理功能,便于维护,提前消除潜在的故障隐患;

?采用集成化系统设计,解决系统中各类设备阻抗和连接方式的匹配问题,提高系统集中管理功能,并较大限度地减少安装和维护中的人为错误。

②艾默生UPS电源抑制系统中谐波电流的产生及其治理问题

?加大零线规格和前端设备(变压器、油机、配电开关、转换开关等)容量,以便降低谐波电流的影响;

?6脉冲整流前加5次无源滤波器,PF=0.9,THD≤20%;

?输入改为12脉冲整流+11次无源滤波器,PF=0.95,THD≤10%;

?6脉冲整流前加有源滤波器,输入电流成正弦波,PF=0.99,THD≤5%;

?输入改为PFC高频整流,PF=0.99,THD≤5%;

?要求负载(IT设备)输入开关电源采用PFC整流。