不间断电源解决方案

1， 机房设备配置方案

1.1用户技术要求：

机房现在情况为已经有一套UPS，包括Hipulse80KVA主机一台，电池柜一台，内装12V100AH大力神电池32节，外置手动维修旁路配电柜和输入隔离变压器。

由于用户现在的负载量不断的上升，并且考虑到今后扩容的需求，与用户探讨使用需求后我们推荐使用Hipulse系列120KVA，12脉冲带输入滤波器的不间断电源系统，因为现在已经有一台80KVA的UPS，所以电池继续延用原来的电池系统，外置旁路柜也继续延用原有的系统，但是输入隔离变压器必须去掉，因为该隔离变压器的容量已经不足以为120KVAUPS所使用，另外120KVA，12脉冲的UPS内部也自带输入隔离变压器。

1.2 原来机房内设备的摆放示意图：

1.3现在机房内设备的摆放示意图：

1.5新120KVA UPS的输入输出电流：

最大输入电流为251A（380V时），这是在负载为满载前提下，并且同时电池在充电状态下的输入电流。

最大输出电流为182A（380V时）。

充电电流最大可以达到60A，意味着可以选择最大600AH的蓄电池组。但是该场地最大充电电流为10A。因为电池为100AH的容量。

1.6更换为120KVA后原有电池的后备时间：

以现有的电池组（12V100AH电池）计算，当UPS满载时电池的后备时间约为20分钟。

1.7新UPS换气量：

120KVA 12脉冲UPS的空气循环量为2750立方米每小时，在为其设计制冷系统是需要考虑一下此风量。

UPS的主机重量为1528Kg，表面负荷为2.5Kg/平方厘米。

2， 设备介绍

2.1设备介绍

Hipulse系列UPS是在艾默生大功率7000系列 UPS的基础上，于1999年初最新推出的高可靠机型，该机型除秉承7000系列高可靠性的技术优势外，特别在微处理器总线控制方式、系统监控软件以及并机应用技术上等有了较大改进。它采用真在线双变换工作原理，正弦脉宽调制及数字化技术，可向负载提供连续、稳定、纯净的正弦波电源。其主要结构如下：

整流器

6脉冲或12脉冲全控桥（6只或12只SCR可控硅）组成整流器，其作用是将输入交流AC380V整流为直流432V左右。控制特点为“斜坡”启动，即整流器输出电压在10秒钟内由0V至432V，对电网无冲击。再加上专用输入滤波器，可将输入谐波含量减小至4.5或9%以下，使UPS输入功率因数提高至0.95以上。

逆变器

由6只IBGT大功率管组成的SPWM（正弦脉冲调制）全控桥组成。其作用是将DC432V转换成交流AC208V，经特制的（△/U）零相移锯齿型升压隔离变压器，变为负载所需的AC380V；另外，该变压器具有消除来自如计算机类的非线性负载所反射的三倍次谐波电流的能力。控制特点采用“慢降栅压”保护技术，可大大减少逆变器扰动关断（逆变器与静态开关相互切换），并提高UPS整机过载能力，使其抗短路和抗过载能力优于一般机型。特别是其抗短路能力是同类设备无法比拟的。

双路静态开关

由12只SCR（可控硅）组成逆变器侧和旁路侧双路无触点静态开关。其作用是确保逆变器供电与旁路供电间的无间断切换，并确保输出电压波形的连续性和平滑性。控制电路采用了“过零点”切换技术，保证了UPS在同步锁相时切换时间为0ms，在与电网不同步时，切换时间小于4ms，即电网频率无论怎样变化，均可确保UPS输出电压、频率的稳定与不间断。

控制系统

采用微处理器总线控制技术，确保整流器、逆变器、静态开关的实时控制，以及各功率部分的协调，其特点是控制时效增加，可靠性加强，最终使UPS整机效率提高，各项输出技术指标均优于一般同容量设备。

专用电池开关

艾默生7000 Hipulse系列UPS电源所使用的电池开关均为专用“三位”开关，即UPS正常工作时为手动闭合状态，当电池组放电至下限保护电压值时，此开关自动由闭合状态跳为“0”位置，断开电池组供电，防止电池组因“涓流”小电流放电（对UPS控制电路提供电能）而影响电池的实际使用寿命，确保电池组的使用年限。另一方面，此专用开关可以避免由于误操作，即在整流器未启动（无DC电压）时，闭合电池开关（两位开关），而造成电池组正极直流经滤波电容对负端短路烧断电池保险，以及造成滤波电容或逆变器功率器件（IGBT）损坏。“三位”电池开关可很好地解决一般“两位”电池开关所造成的以上两个问题。

Hipulse系列UPS采用AC-DC-AC变换器，第一级变换（由AC-DC）采用三相全控SCR 桥式整流器，把三相输入电源变换成稳定的直流电压。直流母线电压同时为电池充电和逆变器提供电源。电池充电采用温度补偿充电系统，以延长电池寿命。逆变器采用最新IGBT功率开关器件及PWM（Pluse Width Modulation）技术，把直流母线电压变换成交流。在正常运行时，整流器和逆变器都工作，同时给负载和电池浮充供电。当市电断电时，整流器停止工作，由电池经逆变器向负载供电；若电池电压下降到放电终止电压，而市电还未恢复供电，UPS将关机。电池放电终止电压已预先设定（例如：对380VAC供电体制，电池放电终止电压为320VDC）。市电断电，电池维持UPS工作，直至电池电压降到电池放电终止电压UPS关机的时间，被称作“后备时间”。后备时间的长短取决于电池的容量和所带负载的大小。通常情况下，在重要场合，市电断电后，由发电机为UPS提供输入电源。一旦发电机为UPS供电后，整流器启动为（电池充电）及逆变器供电。现在通常采用的发电机在市电停电后，能自动启动，并很快带载这使得电池放电时间很短，相应缩短了电池充电时间。

图 UPS 电源开关配置

旁路电源

在下图中注有“静态开关”（STATIC SWITCH）的框的电子控制开关，使负载连接到逆变器的输出或旁路电源上。在正常情况下，负载通过电子开关K1（受静态开关电路控制）由逆变器供电：但过载或逆变器故障时， 负载自动切换到旁路电源。要实现逆变器与旁路电源间无中断切换，应先开静态旁路开关，由旁路电源向负载供电，再断开电子开关K1。而当负载从旁路切换回逆变器，首先要闭合电子开关K1，再关断静态旁路开关。在正常运行状态下，上述操作的实现必须是逆变器输出与旁路电源完全同步。当旁路电源频率在同步窗口内，逆变器控制电路总是使逆变器频率跟踪旁路电源频率。同步窗口设定为工作频率的2%，即±1Hz。当逆变器输出频率与旁路电源不同步时，操作显示面板上显示告警信息[INV:UNSYNCHRONIZED]。另外，在UPS设计中，设置了手动维修旁路开关Q3，用于当UPS因维护而需要关机时，由旁路电源通过旁路开关直接给负载供电。

2.2技术特性

Liebert Hipulse系列UPS其主要特性如下：

UPS双输入检测窗口（电压、频率）

大功率UPS电源均有两路输入，即主输入、旁路输入。UPS正常工作时由主输入给整流器提供能量，当逆变器出现故障或负载出现浪涌电流时，UPS会转旁路，由旁路输入对负载供电。现大部分UPS电源对输入只有主输入电压、频率检测电路，而旁路是同主输入检测窗口相同。一般该窗口检测指标为：电压380V±20%，频率50HZ±5%。这种单检测窗口设置的UPS对负载的供电会产生一定的问题。如果市电电压在456V时，而UPS在输出浪涌电流的作用下会转成旁路对负载供电，此时市电456V就会直接供给负载，此电压值会造成负载过电压保护，严重时可能会造成负载因过压而烧坏。这种情况在其它单输入检测窗口机型中出现过。而艾默生7000 Hipulse系列UPS为双输入检测窗口，主输入检测窗口：电压380V±15%~25%，频率50HZ±5%；旁路输入检测窗口：380V±10%~15%，频率50HZ±2%。从以上电压检测指标可以看出，此指标不是一个恒定值，是可以根据UPS使用电网情况而做适应调整。所以，此功能的设置不仅可以完全解决对负载供电的安全可靠；而且对单输入检测窗口的机型来说并非输入电压范围越宽越好。

逆变器抗过载能力和抗短路输出能力极强

设备标称逆变器过载：    

110%时可工作60分钟；

125%时可工作10分钟；

165%时可工作1分钟；

200%时可工作30秒（单相）

由于采用独特的限流输出调控技术，所以当用户因不慎造成UPS输出端严重过载或短路时，逆变器的输出电流不会无限增大，从而使该机型具有极强的抗短路和抗阶跃负载“冲击”的能力（注：每台UPS在出厂前均做过成功的输出短路测试）。所以，该UPS的逆变器的可靠性极高，一般其它UPS的该项指标仅为过载150%时可工作30秒。

具有优异的带三相不平衡负载的能力

带100%不平衡负载时，其三相相电压间的不对称度小于2%，三相相位移不对称度小于120°±1%。有的机型虽然可以带三相不平衡负载，但并未给出不对称度的指标，或不对称度较大。这种机型在长期带三相不平衡负载时，可能会因电压对称度飘移而造成负载电源故障。

可自动执行同步切换/不同步切换操作

当UPS电源执行市电交流旁路供电«逆变器供电切换时，可视市电电网频率波动状况，自动执行同步切换/不同步切换操作，决不会出现像有的公司的UPS那样，不能自动执行不同步切换的弊端。并且在切换时采用了“过零点”切换技术，即在电压、电流为“0”时切换，从而减少了因切换时造成的对逆变器的反向电流冲击，保证了逆变器的高可靠性。由于该型号UPS的逆变器与市电的同步范围较宽，并可根据用户要求可调，即0.5-2HZ；可减少设备的不同步运行，减少不同步切换。不同步切换往往会造成UPS输出大于10ms的间断，而造成负载供电间断。7000 Hipulse系列UPS由于采用过“0”切换技术，其最大间断时间只有4ms，所以不会造成对负载供电的间断。

采用独特的“母线”并机技术

“母线”并机技术即同步频率母线和均流母线调控技术，可将6台UPS直接并联而形成对负载的并机供电系统。由本公司所提供的所有并机系统，均采用所有各UPS都直接同步跟踪市电的方案，而不是象别的公司所采用的由“导航UPS”首先跟踪市电，再让余下的UPS跟踪“导航UPS”的串联型同步跟踪系统。显然，对于后者，它势必会造成UPS系统与市电同步跟踪的相位差增大，从而导致瞬态环流增大的弊端。基于上述原因，处于艾默生并机供电系统中的各台UPS总是处于同频率、同相位和均流供电状态，其环流几乎为零。在可并联UPS中为“环流”控制最好的技术。

另外，我们的并机系统的并机控制线也为冗余式的，即如有一条控制线出故障时，系统依然会正常运行，这就为并机系统运行的可靠性提供了极大保证。

并机运行时旁路具有“均流”装置

在每台UPS并机运行，如果UPS转旁路时，由于交流旁路通道上的静态开关器件可控硅参数离散必然会造成交流旁路供电不均流，即产生旁路“环流”，此“环流”严重时，必然会造成旁路静态开关可控硅的损坏，而影响设备的可靠运行，而7000 Hipulse系列UPS机型在旁路上特设置了“均流”电感，可保证旁路的静态开关的可靠性。

增设“ECO”节电模式

在控制电路上可由用户自由选择“ECO”工作模式，即当外电网质量较好时，UPS自动为旁路对负载供电，当电网电压或频率出现变化或波动时又可自动不间断转为逆变器供电。这种供电模式可把UPS整机效率提高到97%（注：此设置一般用于电网质量较好地区）。

完善的电池管理功能

   具有微处理器控制的功能完善的电池管理功能：它包括具有温度补偿功能的电池充电系统；电池充电器限流控制，防过压充电和过流放电自动保护功能；LCD实时显示电池充电容量百分比、放电时的实时后备供电时间，以及利用可编程自动测试软件对电池组执行定期放电功能。

远程开机、停机调控功能

    如用户需要，可增设远程报警装置以及时通知位于计算机房内的操作人员。

方便的维护

采用便于用户观察的平面直列式控制板结构设计，用户只需打开机柜门就可一目了然地观察至位于各UPS控制板上的“自诊断”状态监视器的工作状态，由此，用户可迅速获得近80种故障报警指示。

多种通讯功能

经RS232或RS485通讯接口，用户可在微机或网络终端上进入人机对话型菜单运行状态，在此条件下，借助于机内的自测试和自诊断调控功能，用户可将UPS运行或报警状态实时显示在远程终端计算机网络上，当遇到报警情况，可及时向用户发送E-mail，、呼叫BP机、拔号等方式报警。通过智能化“自诊断”管理系统可向用户提供80余条数据运行参数信息及报警信息（电压、电流、频率、中线电流及电池组的充放电电流和电压等）。以“堆栈”形式将上述400种电源运行参数自动存贮和显示。可自动存贮多达500条故障和报警信息，为用户提供故障分析和统计资料，从而可明显缩短现场维修时间。

SNMP网管监控系统

7000 Hipulse系列UPS可安装SNMP网卡上网监视，也可将整个UPS监控系统作为BMS楼宇监控系统中的一个子系统存在。所适合的网管操作系统是：

HP Openview on Windows95,98 or NT.

² IBM Netview AIX

² Novell Managewise

² Digital Polycenetre

² Sun Net Manager

² ModBus, Jbus, ProfiBus

2.3设备示意图（Hipulse120KVA，12脉冲UPS）：

                 顶视图

        1. 出风口  2. 顶部起重杆（可拆卸）

                   底视图

1.  Ø14地脚安装孔（如用户要求）

2. 地脚安装板8×70&2×45cm²，2.3Kgcm²

3. 底部入风口风栅  

4. 进线处（尺寸单位：mm）

2.4技术参数：

7000系列Hipulse 不间断电源系统