UPS电源(60Kw)设计方案.doc
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1、word格式-可编辑-感谢下载支持UPS60KW解决方案 目 录1. 简介22. 产品介绍22.1 产品概述22.2 产品展示52.3 外观结构53. 工作原理63.1UPS框架结构63.2正常供电模式73.3电池供电模式73.4旁路供电模式73.5维修旁路供电模式84. 功能单元84.1 整流器84.2 逆变器94.3 静态开关104.4 主控制单元105. UPS电源参数116.1 环境要求126.2 现场搬运136.3 安装位置布局136.4 电缆规格选择136.5 UPS系统配电图156.6 功率电缆连接156.7 电池组的连接166.8 UPS信号电缆的安装176.8.1 RS232
2、监控系统的安装与使用176.8.2 SNMP卡及其网络管理的安装与使用176.9 发电机与UPS的匹配设计196.10 UPS与电机匹配设计196.11 降低UPS输出零-地电压设计206.12 UPS交流输入回路冗余供电设计方案217. 使用与维护237.1 开机前的检查事项237.2 第一次上电开机237.3 工作模式测试247.4 操作界面介绍247.5 日常运行管理287.6日常维护288监控管理308.1.单机近程监控管理308.2多计算机监控管理308.3UPS网络化管理318.4网络监控组网拓扑图319. 设备容量估算3110. 服务承诺321. 简介致力于电源产品配套的研发、生
3、产及销售,是国内少数能提供全系列工频纯在线式UPS及逆变电源的厂家之一;产品广泛应用于银行、证券、电信、航天、交通、税务、医疗、教育、部队、政府机关、科研机构和厂矿企业。公司广纳电源界技术精英和专家,加强技术研发,同国外知名品牌建立了良好的技术交流合作关系,不断开展科技创新,研制具有国际先进水平的电源产品,提高本公司产品知名度,塑造企业在国内外的良好形象。2. 产品介绍2.1 产品概述采用IGBT高频正弦脉宽调制技术,电源输出品质好、功耗小、噪音低、体积小、寿命长、抗冲击能力强。高速数字信号处理器(DSP)、16-BIT专用CPU和可编程逻辑器件(PLD)等数字化技术应用于本系列UPS中,简化
4、了传统的复杂的模拟控制电路及减少了零件数目,提高了系统的可靠性。图型化大屏幕全中文液晶显示,让使用者操作简易快捷,准确无误;弹出式告警窗口凸显UPS当前异常状况,让用户在第一时间直接了解故障原因,同时采取相应的措施。同时LCD显示系统状态图和UPS状态显示让用户直接了解UPS当前工作模式和运行状况。用户通过RS232通讯接口直接与电脑连接或通过网络实现远程监控,使UPS的当前运行状况和各种参数直接在电脑上显示。用户使用随智能网络管理监控卡(SNMP)配置的监控软件,可以同时监控多台UPS。100%的数码技术采用三块高速微控制器来实现电路控制、参数设定、运行程序管理,先进的自检和自侦测功能,可对
5、电路板上的所有独立电路连接进行自检和故障分析。IGBT的卓越性能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,只需要很小的驱动功率;工作效率高(低损耗和低发热量);驱动电路小型化,可靠性高。完全满足从0到100%负载的跃变完全满足瞬间满负载冲击的要求,无需切换到旁路,保持输出稳定可靠。采用瞬时波形控制方式,输出电压波形失真小瞬时波形控制,实现了以瞬时过载平衡度的控制;电流局部循环控制,使逆变器可对负载启动时的冲击电流,以及电涌时的过电流等进行高速控制;前馈控制可使UPS对负载变动进行快速响应。三相分调,平衡稳压在三相输入电压或负载严重不平衡时,也能完全确保三相输出电压的平衡
6、。冷启动功能在无市电的状态下,可直接用电池启动UPS,满足用户的应急需求,可在满载的情况下进行冷启动操作。延时软启动功能完备的延时软启动功能,能大大减小系统启动过程中对设备和电网的冲击。市电恢复自启动功能 UPS可以在后备电池实施欠压保护以后,交流输入恢复正常时,UPS电源自启动,恢复到正常工作模式。该功能与网络监控一起实现无人值守场合的UPS自启动功能。密码权限保护可设置使用者管理权限密码,以防非法操作修改相应的设置。完善的防瞬态浪涌保护内置D级防雷装置,可承受8/20us,6KV/20KA 的浪涌冲击, 可有效抑制市电输入端由于感应雷击或电网内大型的感性设备(如空调、电梯、电焊机、空气压缩
7、机、水泵、开关电源等)启动或停止所产生的浪涌电压,将市电输入端钳制在额定范围之内,保证UPS和后端的重要设备不会因为过高的浪涌电压而损坏。超低温升设计功率部件采用超低温升设计,大大提高了系统的环境适应能力和可靠性。温控式风冷模式 功率器件采用温控式强制风冷模式,可有效延长散热风机的使用寿命,同时降低UPS运行时所产生的噪音,提高设备的可靠性。完善的保护与告警功能具有交流输入过、欠压保护;输出过、欠压保护;输出过载、短路保护;逆变器过温保护、电池欠压预警、电池低压保护功能、电池过充电保护等多功能保护于一体,极大地保证了系统运行的稳定性和可靠性。具有多种告警方式,可通过声、光、LCD和网络传输方式
8、对当前发生的告警进行及时、准确和详细的提示,在提高系统可靠性的同时,帮助维护人员准确快速地定位及排除故障。友好的人机界面大屏幕高清晰中文液晶显示界面,简易的操作界面,可方便快捷的了解系统当前运行状态和各项性能参数。智能监控功能通过RS232接口,配合UPS智能监控软件可与电脑进行通讯,UPS的各种参数一目了然地显示在通讯界面上。通过外置网络管理(SNMP)适配器,UPS具有直接上网功能,提供即时的UPS资料和电源讯息,通过各种网络管理系统进行通讯、管理,使UPS即刻成为网络中的一员。完善的电池管理技术在市电正常时,无需电池即可启动UPS,既满足用户的应急需求,也可在最大限度内修复损坏的电池;根
9、据负载的容量自动调整电池放电的终止电压,有效地延长了电池的使用寿命;采用先进的均浮充自动转换的充电技术,节省充电时间,从而延长电池的使用寿命。可设置的充电电流 根据系统配置电池规格,通过操作界面可以设置相应的最大充电电流,避免由于固定的充电电流所引起的电池过充或欠充现象,最大限度的利用电池。历史事件记录功能针对重要历史事件,如旁路,电池放电次数等记录在内置EEPROM存储器中,以供使用或维护时查询。2.2 产品展示 3C3-60KVA 2.3 外观结构3C3-60KVA外观结构图3. 工作原理3.1UPS框架结构UPS系统主要包括由整流模块(REC)和逆变模块(INV)组成的AC-DC-AC变
10、换主回路、由可控硅组成的旁路静态开关和逆变静态开关、输出隔离变压器、蓄电池组以及输入输出配电开关等。系统组成如图3-1所示,其中,整流开关控制主路交流电源输入,整流器将交流电源变换成稳定的直流电源,逆变器进行DC/AC变换,将整流器和蓄电池组提供的直流电源变换成交流电源,经过隔离变压器输出。蓄电池组在交流停电时通过逆变向负载供电。输入电源也可以通过旁路静态开关从旁路回路向负载供电。如需对负载供电不间断而对UPS内部进行维修时,使用维修旁路开关。3.2正常供电模式在整流输入正常时,UPS一方面通过整流器、逆变器给负载提供高品质交流电源;另一方面通过整流器为电池充电,将能量储存在电池中。原理框图见
11、图3-2。图中粗线表示电流路径,以下表示方法相同,不再另行说明。图3-23.3电池供电模式当整流输入异常时,系统自动无间断地切换到电池工作模式,由电池组通过逆变器输出交流电向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式。原理框图见图3-3。图3-33.4旁路供电模式旁路供电工作方式有两种:一种可以自动恢复到正常工作模式;另一种需人工干预才能恢复到正常工作模式。在逆变器过载、逆变器承受大负荷冲击等情况下,系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。过载消除后,系统自动恢复正常供电方式。当用户关机,或主路市电异常且电池储能耗尽,或发生严重故障等情况下,逆变器关闭,系统会切换并停留在旁路供
12、电工作模式。在电池耗尽的情况下,如果主路市电恢复正常,系统可自动恢复到正常工作模式,其它情况需恢复到正常工作模式,则需要用户重新开机。原理框图见图3-4。图3-43.5维修旁路供电模式对UPS系统及电池进行全面检修或设备故障维修时,可以通过闭合维修旁路开关,将负载转向维修旁路直接供电,以实现对负载不停电维护。维修时需要断开UPS内部的整流输入开关、旁路输入开关和电池输入开关以及输出开关,实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式。原理框图见图3-5。图3-54. 功能单元4.1 整流器 整流器是将输入的交流电源整流成直流电源的变换器,本系列UPS采用双向可控硅(SCR)构成整流器,
13、如图4-1所示,其输出的直流电压可受SCR导通角调整控制,可得到较小的失真率和较高的效率。整流器同时作为电池组充电器,具有过电压保护,过电流保护,保证整流器在任何情况下正常工作。整流器的SCR触发控制信号直接由DSP(CPU)产生,相对于由复杂硬件电路构成整流触发控制板而言,只需极少的元件数目,即可完成整流控制、过压、过流保护和相序检测等功能。具有极高的可靠性,即使交流输入电压或整流器负载产生阶跃变化,也不会损坏整流器。图4-14.2 逆变器本系列UPS逆变器采用三菱原装进口IGBT模块,其抗冲击能力强,保护速度快,可靠性更高,极大限度的保证了UPS核心功能部位的可靠度。1.IGBT功率模块I
14、GBT功率模块全称绝缘栅型双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor),具有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,只需要很小的驱动功率;导通电压低,工作效率高(低损耗和低发热量);驱动电路小型化,可靠性高。2. 逆变器逆变器采用IGBT功率模块构成的全桥式结构,采用正弦脉宽调制技术(SPWM)将直流电源变换成交流电源输出。如图4-2所示,图中仅表述一相逆变桥,其余两相相同。IGBT功率模块上安装有浪涌吸收电路,用来抑制IGBT模块开通和关断时产生的浪涌电压,保证逆变器的可靠工作。逆变器具有短路、过载和过温保护,如逆变器输出电压超出
15、设定范围,会将交流输出自动切换到旁路。三相输出的UPS采用三个独立控制的逆变桥,输出电压可自动独立调整,三相输出接100不平衡负载,不影响UPS正常工作,同时仍可保证输出性能指标在标称范围之内。图4-24.3 静态开关静态开关采用SCR元件反向并联连接而成,如图4-3所示,当给SCR施加触发信号时,静态开关导通;撤消触发信号,静态开关截止。当逆变器输出异常时,静态开关自动切换到旁路供电工作模式,等待逆变器输出正常之后,再切换回逆变器端。无论是将输出由静态开关旁路输入端切换到逆变器端,还是反向操作时,间断时间为数小于1.5ms,所以切换时,不存在断电的危险。本系列UPS的静态开关和整流器单元采用
16、德国西门康原装进口可控硅模块,其抗冲击能力强,可靠性高,最大限度的保证了UPS核心功能部位的可靠度。 图4-34.4 主控制单元高速数字信号处理器(DSP)、16-BIT专用CPU和可编程逻辑器件(PLD)等数字化技术应用于本系列UPS中,简化了传统的复杂的模拟控制电路及减少了零件数目,提高了系统的可靠性。 所有相关模拟量信号经过高速微处理器控制中心运算处理后,控制相应的功能模块实现其功能。微处理器直接输出数字信号,直接控制整流器、逆变器、静态切换开关的工作状态,同时实现交流输入过、欠压保护;输出过、欠压保护;输出过载、短路保护;逆变器过温保护、电池欠压预警、电池低压保护功能、电池过充电保护等
17、功能。图4-4 5. UPS电源参数标称容量KVA3C3-60KK60交流输入额定电压380V输入方式三相四线+G电压范围20%频率范围50Hz5%功率因数0.8(满负荷)旁路输入额定电压380V输入方式三相四线+G电压范围20%频率范围50Hz5%电池标称电压384VDC电池节数32节12Vdc电池或32节2Vdc电池充电电压405Vdc关机电压315Vdc充电电流10A输出输出电压380V稳压精度2%动态电压瞬变10%(0100%负载变化)动态电压恢复时间100ms波形正弦波电压畸变线性负载,THD3%; 非线性负载 THD5%功率因数0.8(滞后)频率同步范围50Hz2.5Hz频率精度0
18、.1%逆变器过载能力105%负载125%时,可长期带载;125% 负载150%时,200ms后转旁路输出旁路过载能力135%额定电流以下可长期过载输出电流峰值比3:1切换时间0系统满载效率91%92%92%93%93%93%93%95%95%95%96%96%显示LCD+LED通讯接口RS232接口、SNMP卡(选配件)噪音2M(500VDC)绝缘强度(输入、输出对地)2820Vdc,1min无飞弧。空载环流1A(并机系统)电流不平衡度1% (并机系统)机械尺寸(WDH)mm700*853*1600机柜重量475505547501 电池特点:采用电池槽盖、极柱双重密封设计,确保不漏酸。吸附式的
19、玻璃的氧复合效率有效地控制了电池内部水分的损失,因此在整个电池的使用过程中无需补水或补酸维护。安全可靠,特殊的密封结构,阻燃单向排气系统,在使用过程中不会产生泄漏,更不会发生火灾。使用计算机精设计的低钙铅合金板栅,最大限度降低了气体的产生,并可方便循环使用,大大延长了电池的使用寿命。粗壮的极板、槽盖的热封黏结,多元格的电池设计使电池的安装和维护更经济。 体重比能量高,内阻小,输出功率高。充放电性能高,自放电控制在每个月2%以下(20)。恢复性能好,在深放电或者充电器出现故障时,短路放置30天后,仍可充电恢复其容量。温度适应性好,可在-4050下安全使用。无需均衡充电,由于单体电池的内阻、容量、
20、浮充电压一致性好,确保电池在使用期间无需均衡充电。电解液被吸附于特殊的隔板中,不流动,防涌出,可坚立、旁侧、或端侧放置。满荷电出厂,无游离电解液,可以以无危险材料进行水、陆运输使用范围:UPS不间断电源、警报系统、应急照明系统、邮电通信、电力系统、电厂电站的开关控制及事故处理、银行不间断系统、电话和电讯设备、电动玩具、消防,安全防卫系统、医疗设备、太阳能系统、船舶设备、控制设备、电子仪器及其它备用电源。电池特点:采用电池槽盖、极柱双重密封设计,确保不漏酸。吸附式的玻璃的氧复合效率有效地控制了电池内部水分的损失,因此在整个电池的使用过程中无需补水或补酸维护。安全可靠,特殊的密封结构,阻燃单向排气
21、系统,在使用过程中不会产生泄漏,更不会发生火灾。使用计算机精设计的低钙铅合金板栅,最大限度降低了气体的产生,并可方便循环使用,大大延长了电池的使用寿命。粗壮的极板、槽盖的热封黏结,多元格的电池设计使电池的安装和维护更经济。 体重比能量高,内阻小,输出功率高。充放电性能高,自放电控制在每个月2%以下(20)。恢复性能好,在深放电或者充电器出现故障时,短路放置30天后,仍可充电恢复其容量。温度适应性好,可在-4050下安全使用。无需均衡充电,由于单体电池的内阻、容量、浮充电压一致性好,确保电池在使用期间无需均衡充电。电解液被吸附于特殊的隔板中,不流动,防涌出,可坚立、旁侧、或端侧放置。满荷电出厂,
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