UPS电源全国一级总代理

应用领域:

数据处理中心、主机系统、集成计算机网络、ISP服务商、电信、计算机房等

 

主要性能特点

1.微机控制

以创新的软件程序控制方式，优化UPS实时控制功能，硬件线路简捷，可靠性高

2.集中控制面板

一目了然的控制面板将UPS的运行状况、负载状况、电池供电状况等清晰地显示在面板上，让用户随时掌握UPS供电质量及应用环境的变化

3.开机自诊断功能

上电及开机时，UPS即开始对关键工作电路（逆变器、电池、负载等）进行检查，便于及时发现问题，避免产生任何损失

4.高输入功率因数

电源输入端采用功率因数校正技术（PFC）使输入功率因数≥0.95，消除UPS对市电电网的污染

5.消音装置

面板上有警报消声功能键可免除不必要的尖锐报警声，电池低压时，报警声恢复

6.冷启动功能

独特的直流（DC）开机，可在市电中断时用电池组直接启动UPS，充分发挥UPS的紧急备用功能

7.输入零火线侦测功能：

为了避免UPS市电输入零火线反接，1~3KVA机器均具备零火线反接侦测功能

8.可支持软件系统

NOVELL、Netware、Netlite、LANtasic、MS-DOS、WINDOWS、WINDOWS Nt、lan Manager、HP-UX、SUN OS、UNIX、WENIX等

9.远程监控功能

UPS备有SNMP插槽，以实现UPS远程监控功能

10.RS232通讯接口

通过RS232数位通讯接口，搭配随机监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，极大地简化了网络管理工作，并有效地提高了计算机系统的可靠性

11.自动以电子邮件方式发送警讯

12.自动以呼叫器方式传警讯

13.可通过TCP/IP或Internet进行UPS网络远程监控

14.自动开关机

15.电源状态分析

16.监视UPS实时状态

17.执行UPS自我诊断测试

18.自动存储历史档案

 

1.通信用UPS指定的负载类型

 

我国原信息产业部发布的UPS标准“通信用不间断电源—UPS”YD/1095-2008,属于通信行业标准,“通信用”三个字,更明确一点就是“通信机用”(而不是指“通信局站”应用UPS的全部范围),强调出适用的“行业”和技术上的“专业”性。当前发展得很快的是绿色数据中心,采用的是信息和通信技术(ICT),含有大量的服务器、联网和通信设备,以微电子、计算机技术为核心,普遍采用低压直流电源,即由交流电源经整流器来供电;所以“通信用”UPS要满足通信用整流器的输入特性的要求,通信用UPS的标准中两类典型的负载:非线性负载(非线性的等效阻性负载)和阻性负载(线性的阻性负载),对应于以下说明的两类常用的整流器的输入特性(不考虑用于其他类型的性能差别甚大的非线性、线性负载,如:非线性感性负载、线性感性负载等),具体说明如下:

 

1.1电容滤波的单相整流器(无功率因数校正)

 

其典型电路是单相桥式二极管整流,直流输出侧由直流电容滤波。此类整流器的输入特性在通信用UPS标准中称为非线性负载(必须注意:不是指其他的非线性负载):

 

(1)输入电流波形的时间范围(波形宽度)

 

稳定运行时,输入的正弦波电压瞬时值增大到其峰值电压附近时,二极管才通过正向电流向电容器充电,二极管每一次的导通时间通常约占半周期的1/3(约60°)。

 

(2)输入电流的峰值

 

在较短的时间内,要使电容器充入足够的电荷,需要相对很大的电流瞬时值,例如,约为输入电流有效值的3倍。

 

(3)输入电流的相位

 

由于电流出现在电压的峰值附近,所以此电流的基波基本上与电压同相位。

 

(4)整流器输入侧的功率因数

 

由于以上分析的电流波形,可用频谱分析,含有基波、3次、5次、7次等谐波,总电流的有效值明显大于基波电流的有效值,两者数值之比的临界值取为1:0.7,这两个电流分别乘以同一个正弦电压有效值,就可得到视在功率和有功功率,相对应的功率因数也为0.7。这是通信用UPS标准中选定的临界值。实际上,较高电压(如220V)输入的整流器,其等效串联内阻明显相对较小,电流的峰值相对较大,功率因数明显较小(<0.7)。

 

1.2有源功率因数校正的整流器

 

(1)市电供电系统在现有供电设备额定容量(额定视在功率)的条件下,为了输出尽可能大的有功功率,要求负载(用户)有较高的功率因数。

 

由于大功率半导体器件和电子电路的发展,通信用整流器的设计生产单位,设计和制造出有源功率因数校正的单相整流器。其输入电流接近于正弦波,基波相位与电源电压近于同相位。谐波含量很小,使输入功率因数很高,很接近于极限值1,如:0.98、0.99、大于0.99等。此特性非常接近于(线性的)阻性负载。

 

(2)谐波含量很小,对输入电压波形畸变的不良影响极小。

 

(3)输出直流电压标称值为48V、24V的(有源功率因数校正的)通信用(单相)整流器,在通信系统生产中可靠运行,技术成熟。其产品可直接选用,其技术便于推广到各种规格的产品。

 

2.通信用UPS输出端适应的负载功率因数范围与额定输出功率

 

电源设备与负载是相辅相成的。交流电源提供稳定的交流电压有效值、频率和波形,而电流和功率因数与负载阻抗相关。但电源设备要对其所能承担的各参数的变化范围作出规定,UPS输出端与功率因数有关的特性,对负载的工作范围至关重要。若负载在运行时的相应参数超出电源设备规定的范围,而进入不安全区域时,电源设备应有相应措施,如:告警、限流、转旁路、停机等,以保护电源设备自身的安全。各种UPS输出端口的参数范围关系到它的使用范围和经济性。

 

2.1功率因数有其复杂性

 

(1)针对UPS输出端与负载的不同,例如:普通(无输入功率因数校正)输出侧电容滤波的整流器的功率因数以0.7为分界线,也就是说,UPS输出额定容量时,若某UPS设计在输出端能承受功率因数为0.7的负载。实际的UPS不但要能承受功率因数为0.7和<0.7的负载,若UPS输出端承受的功率因数的能力能高一些,即≥0.7,则会安全些。

 

负载的视在功率增大到UPS的额定容量时,功率因数应不超过0.7,负载的功率因数若低一些,即≤0.7,是安全的。

 

只有同时满足上述两方面的条件下,才能保证UPS中逆变器的功率半导体开关器件的功率损耗、发热、温升不进入危险状态。

 

(2)此UPS能否向高功率因数的负载供电呢?

 

此UPS能否向功率因数=1(或近于1)的负载供电呢?1远大于0.7,是不好办了吗?退一步讲,负载功率因数若是0.9、0.8又如何呢?实际上,无论功率因数多大,只要将对应于该功率因数时的允许电流值作相应的调整(例如:相应减小),都能找到安全的工作范围。因此,要用许多数据(如用表格、曲线等方式)来表示,才能表达清楚。

 

2.2额定输出功率

 

(1)额定输出功率作为技术指标,甚为直观

 

对于通信用UPS来说,目前标准中采用额定输出功率作为技术指标。这就是,不论功率因数大小,只要在运行时同时注意:视在功率不超出该UPS的额定容量,输出的有功功率不超出该型号的通信用UPS所规定的额定输出功率,就可以了。

 

(2)额定输出功率的确定

 

额定输出功率应在输出有功功率规定的范围内确定:在通信用UPS标准中,具有输出有功功率指标,也可用不等式表示为

 

输出有功功率≥额定容量×0.7(kW/kVA)

 

此式若改变形式,将“额定容量”移到不等式的左下方,得到(输出有功功率/额定容量)≥0.7(kW/kVA)

 

可见,不等式的左边就是功率因数的计算关系(其中:输出有功功率含有其单位kW,额定容量含有其单位kVA),不等式的右边就是功率因数的最小值和功率因数的单位(即输出有功功率的单位kW与额定容量的单位kVA之比)。

 

当输出额定容量时,功率因数≥0.7,就是要求通信用UPS最低能承担功率因数为0.7;则额定输出功率=额定容量×0.7(kW/kVA)。不同型号的通信用UPS，设计生产单位可按UPS实际性能，若可承担较大的输出有功功率时，可提出数值，定为额定输出功率，也就是鉴定时要达到的输出有功功率上限。若告知在额定容量时能承担的最大功率因数(例如:0.8、0.9、1)，也可算出额定输出功率。

 

到目前为止,通信用UPS的标称值中,能做到“额定输出功率=额定容量”的产品,也已通过鉴定;这种UPS在以输入功率因数近似为1(输入功率因数校正)的整流器为负载时,不需增大UPS的容量,发挥了整流器功率因数校正的优点。

 

2.3影响额定输出功率的机理

 

对某一机型的通信用UPS来说,其额定输出功率为何是常数,而不随功率因数的不同而改变呢?

 

(1)通信用UPS的输出端有谐波电流的滤波电容,用来减小逆变器输出的谐波电流。理想条件认为:已使逆变器输出电流不受谐波电流的影响。

 

通信用UPS负载的基波电流(即有功电流)与电压是同相位的,即相位不变。负载的基波电流大小一定时,电流矢量图不变。若此电流所对应的输出功率仍定为额定输出功率,则额定输出功率不受负载功率因数变化的影响。

 

(2)理想状态的优点

 

不同型号不同设计的通信用UPS的测试,不致过份繁杂。

 

(3)各设计生产单位要注意的问题

 

与理想状态的偏差是明显的,逆变器中功率半导体器件的结温在各代表性工作状态下,差别甚大;在额定输出功率与额定容量同时达到时,结温升高最多,但仍应保持在安全范围。在谐波电流较小的工作状态下,可允许输出功率大一些。

 

对于额定输出功率等于额定容量的通信用UPS机型来说,额定输出功率结温升高达到最大,理论误差已不存在了,可改善鉴定的准确性和提高运行的可靠性。

 

3.适用于感性和阻性负载UPS的优化选择或协调

 

上面已经谈到,通信用UPS(通信行业标准)的负载为“通信机”,不考虑用于电感性负载。但是,通信局站中还有些UPS的负载是电感性负载,应用最普遍的是(感应式)异步电动机,例如:大型计算机的硬盘驱动器、空调、水泵、电梯等设备中常用异步电动机来传动。要注意,应该选用能用于电感性负载的UPS,UPS的国家标准中有相关内容。

 

异步电动机虽因其硅钢片铁心的磁通与磁势之间有饱和特性,但磁通要通过空气隙,空气隙的磁阻是线性的,使总磁阻的非线性程度减小,其谐波电流不太大,不足以使正弦波电流专用的矢量图分析方法产生大的误差,所以近似分析,可以当作线性负载来分析。

 

异步电动机的转速、转矩都进入稳态后的运行情况下,额定功率时功率因数在0.8左右。但在起动过程中,若是全电压起动,电流要大到额定电流的数倍,而功率因数很低,仅约0.2～0.3;若是大功率异步电动机,则可能影响UPS的正常运行,应有相应的起动设施来限制起动电流。这里只分析稳态情况。

 

同样用于感性负载的UPS,还需考虑到某种UPS是只有利于某一指定的功率因数的电感性负载呢?还是也要用到电阻性负载。

 

下面根据三种典型的用途,作三种典型的设计方案思考,获得三种典型的性能,以利于大家认识到一种特定类型UPS的某一性能,不能代表所有UPS种类的相关性能,也有利于从性能的不同,追索到设计方案思考的不同。

 

3.1输出端简单的UPS分析

 

在正弦波电压下,线性的阻性负载电流是正弦波、是与电压同相位的有功电流,功率因数为1。理论上没有谐波电流和无功电流。因此,高频开关的工频逆变器的输出端只需要高频滤波器,而不需要滤除工频的谐波滤波电容和补偿功率因数的电容。若忽略高频滤波器对输出特性的影响,则逆变电路输出电流与负载电流相同,依此可确定这种UPS,在功率因数为1时,输出有功功率可达到该UPS的额定容量,这是其优点。

 

另一方面,这种UPS的缺点是,如果用在非线性负载时,非线性电流在UPS内阻抗上的压降,*输出电压,使电压波形变坏。

 

3.2“优化”于感性负载的UPS的分析举例

 

所谓“优化”,只能在特定条件下,对特定参数进行“优化”;对其他条件及参数不但不能一起“优化”,通常还要作出让步或牺牲。

 

UPS的负载为线性感性负载时,电流为正弦波(或近似),电流的相位滞后于电压,可分解为与电压同相位的有功电流和滞后于电压90°的无功电流(感性电流),其等效电路是,等效电阻负载与等效电感负载相并联。

 

(1)某种UPS所适应的负载功率因数的优化选择:UPS输出端并联有功率因数补偿电容,电容的电流为超前于电压90°的无功电流(容性电流)。

 

①优化()条件为,电容电流完全补偿负载电流中的感性电流分量,也就是等效的L与C处在并联谐振状态,这时UPS的逆变器仅供出负载电流的有功分量,功率因数为1。

 

②UPS中的逆变器输出的允许电流,也利用这个优化条件,取为负载电流的有功分量,小于负载的总电流,使逆变器的成本降低。

 

例如:针对功率因数为0.8的线性的感性负载做以上优化设计时,则逆变器输出的允许电流仅为负载电流的80%,减小了20%。降低了成本、减小了功率损耗,是有利的。

 

(2)功率因数补偿的优化设计,有好的针对性,但适应性下降。以上举例优化的UPS,在阻性负载时能供出的有功功率就小多了,例如:只能输出额定容量53%的有功功率。远远达不到通信用UPS额定有功功率为额定容量70%的最低要求,原因是:

 

①优化在感性负载的逆变器的输出电流允许值已设计得小多了。

 

②而优化的能补偿感性负载时电感电流分量的电容电流相当大,该电容的电流在纯阻负载时不但用不到它来提高功率因数,反而还成了累赘,也就是电容电流占用了逆变器电流容量中相当大的份额,降低了功率因数,可供给阻性负载的电流就小多了。

 

可见,相当大的电容电流,优点和缺点有明显的对比。为发挥其优点,这种UPS应该是功率因数范围较窄的专用UPS。若取用更大容量余量的UPS,则可以扩大其应用范围。

 

此外,在非线性负载时,由于大容量电容能吸收谐波电流,输出电压的波形畸变得到抑制,这是有利的因素。

 

3.3感性和阻性负载折中设计的UPS举例

 

考虑到UPS的负载可能是线性的感性负载,又可能是线性的阻性负载时,可采取两者兼顾的设计方案,就是以上两种举例的折中(协调)。

 

例如:功率因数补偿电容相应减小,使电容电流只补偿功率因数为0.8的负载电流感性电流分量的1/2(或较小),为UPS额定电流容量的30%(或更小)。此条件下,逆变器输出的允许电流为UPS额定电流容量的85%(或更大)。

 

当阻性负载时,根据矢量分析(从略),纯理论计算,可输出有功电流80%(或更大),所对应的有功功率也是额定容量的80%(或更大),不会再小。

 

这种UPS对负载功率因数的适应性比功率因数补偿电容量大的UPS加宽了。可见,参数的选择,可以满足相应的设计要求。

 

但要注意,在非线性负载时,由于电容量的减小,电容能吸收谐波电流的能力减小,抑制输出电压波形畸变的能力减小,输出电压波形畸变,(失真度)增大,这是不利的因素。

 

4.结束语

 

与UPS负载功率因数相关的问题不是简单的,需要认真关注。各种UPS的标准、产品、性能及负载性质都有各自的适应范围,不要用混,不要用错。