UPS系統及電池計算方法

UPS系統及電池計算方法

說到UPS有人會聯想到它,但此U非彼U,我們要說的UPS,Uninterruptible Power System 是不間斷電源系統的簡稱。作用是提供不間斷的穩定可靠的交流電源,在市電中斷(停電)時UPS能不間斷的供電。

在計算機和網絡系統應用中,主要起兩個作用:一是應急使用,防止電網突然斷電而影響正常工作,給計算機系統造成損害;二是消除市電網上的電湧、瞬間高電壓、瞬間低電壓、暫態過電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源汙染”,改善電源質量,為計算機系統提供高質量的電源。

UPS系統及電池計算方法

一.UPS的分類

常見有兩種UPS,後備式和在線式

一類是後備式UPS。這種UPS的工作方式與早期的後備電源類似,平時並不參與給負載的供電。當市電正常時,後備式UPS僅對市電進行穩壓,逆變器不工作,處於等待狀態,當出現突然斷電的情況時,後備式UPS會迅速起動逆變器,將電池電能逆變成為交流電對負載繼續供電,而在供電與起動之間,後備式電源會出現一小段電流空白期,雖然這隻有不到10ms,但對於一些大型商業用戶(如3D作圖機、大型程序演算)來講,極有可能造成機器的死機,因此這種後備式UPS並不為商業用戶所看好。但是,與之相對應的,這種UPS的成本比較低,因此更多的家庭用戶一般都選擇這類UPS。

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另一類是在線UPS。它與後備式的最大不同就在於,它從開機後逆變器始終處於工作狀態,因此在市電出現問題時,逆轉電池放電沒有中斷時間,即0中斷。所以,它更受商業用戶的喜愛。不過,它的成本相當高,因此它的價格也達到了後備式的N倍之多!

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二. UPS組成

從構造上來說,UPS電源主要可以由蓄電池、逆變器、整流器和靜態開關等主要的幾個部分組成。

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1、蓄電池:主要是作為UPS電源儲存電能的裝置,它有若干個電池串聯而成,它容量的大小決定了可應急用電時間的長短。它最主要的功能就是可以將電能轉化為化學能儲存在電池內部,當需要電源故障,又能將電池中的化學能逆變成電能提供給我們的用電設備。

2、逆變器:通俗來說逆變器就是將直流電轉化為交流電的一種裝置,它由濾波電路、控制邏輯和逆變橋三部分組成。

3、整流器:整流器和逆變器相反,是一個將交流電轉化為直流電的裝置,它主要有兩個作用,一是將交流電轉化為直流電經過濾波處理後提供給負載設備或是逆變器,還有一個作用就是為蓄電池起到一個充電電壓的作用,好比是一臺充電器。

4、靜態開關:又稱靜止開關,屬於無觸點開關的一種,由兩個可控硅方向並聯而成,並由邏輯控制器自由控制它的閉合和斷開。分為並機型和轉換型兩種,並機型開關主要用於並聯並聯逆變器和市電電源,或是多臺逆變器。而轉換器開關主要是用於兩路電源的供電,實現從一路到另一路的自動切換。

二.如何選擇 UPS

確認所需UPS的類型 對於金融、證券、電信、交通等重要行業,應選擇性能優異、安全性高的在線式UPS;對於網絡用戶,除考慮選擇在線式UPS外,還可選擇在線互動式UPS;對於家庭用戶,可選擇後備式UPS。

確定所需UPS的功率 計算UPS功率的方法是:UPS功率=實際設備功率×安全係數。其中,安全係數是指大設備的啟動功率,一般選1.5。

考慮發展餘量 除考慮實際負載以外,還要考慮今後設備的增加所帶來的增容問題,因此UPS的功率應在現有負載的基礎上再增加15%的餘量。

選擇品牌和售後服務 最好選擇保修期長,售後服務及時周到的UPS。這樣,產品供應商可以方便地對其產品及時進行維護和維修,從而保證用戶的正常使用。

三.如何計算電池數量

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所能供電時間的長短由蓄電池的容量大小決定。現將UPS蓄電池配置的計算方法介紹如下:

A、 影響備用時間的因素

1、負載總功率P總(W),考慮到UPS的功率因數,在計算時可直接以P總的伏安(VA)為單位計算。

2、V低是蓄電池放電後的終止電壓(V),2V電池V低=1.7V; 12V電池V低=10.2V

3、V浮是蓄電池的浮充電壓(V),2V電池V浮=2.3V;12V電池V浮=13.8V

4、Kh為電池容量換算係數(Ct/C10),10Hr放電率為1,5Hr放電率0.9,3Hr放電率為0.75,1Hr放電率為0.62

5、I為電池工作電流(A),T為連續放電時間(H),V為UPS外接電池的直流供電電壓(V)

B、 計算方法

1、12V單體電池的數量N:N=V÷12 12V單體電池的數量為6N

2、電池工作電流I:I=P總÷V

3、實際電池容量C:C=I×T÷Kh

例如:功率為1KVA的電源備用時間4小時,選擇科士達UPS的型號為HP9101H,V=36V,則:

N=36V÷12V=3節

I=1000VA÷36V=28A

C=28A×4H÷0.9=124AH

電池的配量可選用100AH一組3節,或65AH二組6節,選用的結果有偏離,這要看用戶的需求和成本的考慮.

注:12V蓄電池常用容量規格為7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、200Ah等。

UPS電池配置表

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說明:

1. 放電率以電池在常溫下計算,不同品牌的電池其放電率也不同,其值也應改變。

2. 請在藍色區域內填寫對應的參數,將光標移至對應的紅色單元格按下即可。

3. 理論電池容量=總功率*時間數/(11*電池數量*放電係數)。

4. 實際電池容量取理論電池容量的N倍(N可選0.6、0.7、0.8、0.9等)。

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C.專業的計算方法

1.恆電流計算

根據能量守恆原理,按如下公式計算:

C=(PL×T)/(Vbat×η×K)

其中:

C 為蓄電池容量(Ah),

PL 為UPS輸出功率(W);

T 為電池後備時間(h);

Vbat是電池組電壓(Vdc)

η―UPS電池逆變效率(0.90-0.95,根據機型選取)。

K―電池放電效率(係數)。

K的選取按照下表:

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計算結果,確定電池的Ah數,分別根據不同品牌電池選取合適的配置。

2.恆功率計算方法

W = PL÷(N*6*η)(watts/cell)

其中,

PL為UPS額定輸出的有功功率(KW);

N為12V的電池數量;

Vf為電池組額定電壓,

η為逆變器效率。

即先計算出單體電池所需功率,再通過電池廠家提供的恆功率放電錶查找可滿足要求的電池型號。

終止放電電壓按照1.75V/cell確定。通常電池廠家給出的功率表為單體2V/Cell的功率,定義為watts/cell。

部分廠家給出的功率表為watts/block,則需要再乘6這個係數。

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