Eaton 9395 UPS技術(shù)方案

1、Eaton 9395技術(shù)方案目錄1系統(tǒng)原理圖21.1單機(jī)系統(tǒng)圖21.2并機(jī)系統(tǒng)圖32UPS工作原理42.1單機(jī)工作原理42.2并機(jī)工作原理939395系列UPS產(chǎn)品介紹133.1產(chǎn)品概述133.2產(chǎn)品技術(shù)特點143.39395產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)273.4建議的開關(guān)規(guī)格及線纜要求291 系統(tǒng)原理圖1.1 單機(jī)系統(tǒng)圖1.2 并機(jī)系統(tǒng)圖2 UPS工作原理2.1 單機(jī)工作原理PW9395系列UPS是一個理想的可連續(xù)運(yùn)行的固態(tài)無變壓器三相在線（雙變換）系統(tǒng)，它能向UPS 系統(tǒng)的輸出和關(guān)鍵負(fù)載提供可調(diào)的不間斷交流電源。UPS 基本系統(tǒng)包括整流器、電池變流器、逆變器、監(jiān)視/操作控制面板、集成通信服務(wù)器以及數(shù)字信號

2、處理器（DSP）邏輯電路。圖6-1 示出的是UPS系統(tǒng)的主要元件。如果市電中斷或超出 “產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)”中規(guī)定的參數(shù)，在指定的一段時間內(nèi)或市電恢復(fù)之前，UPS 將使用備用電池電源來保持到關(guān)鍵負(fù)載的電源。如果停電時間過長，UPS 可轉(zhuǎn)入另一電源系統(tǒng)（例如發(fā)電機(jī)）供電，或者以有序的方式關(guān)閉關(guān)鍵負(fù)載。緊急旁路由一個可連續(xù)運(yùn)行的靜態(tài)開關(guān)和反饋保護(hù)接觸器K5 組成，反饋保護(hù)接觸器安裝在與靜態(tài)開關(guān)串聯(lián)的位置。對手動轉(zhuǎn)換到旁路的情況，也要使用靜態(tài)開關(guān)。在兩種轉(zhuǎn)換中，都配備靜態(tài)開關(guān)，并且可隨時使用。模式PW9395系列UPS 以三種不同的運(yùn)行模式為關(guān)鍵負(fù)載供電，根據(jù)需要，UPS 可以自動使用這三種模式。一般的運(yùn)

3、行模式為：1) 在“正?！蹦Ｊ较?，關(guān)鍵負(fù)載由逆變器來供電，逆變器從整流過的交流市電來獲得電能。在這種模式下，如果需要的話，電池充電器也能為電池提供充電電流。2) 在“電池”模式下，電池提供直流電源以保持逆變器工作，由電池為關(guān)鍵負(fù)載供電。3) 在“旁路”模式下，直接由市電為關(guān)鍵負(fù)載供電。以下各小節(jié)將說明了三種UPS 運(yùn)行模式的區(qū)別，并使用結(jié)構(gòu)圖顯示各運(yùn)行模式中的電能流向。正常模式圖 6-2 顯示示當(dāng)UPS 在“正常”模式下運(yùn)行時，電能通過UPS 系統(tǒng)的路徑。在正常的 UPS 運(yùn)行中，系統(tǒng)電源通過整流器輸入接觸器K1 取自市電輸入電源。面板顯示“Normal（正常）”，表示輸入電源在電壓和頻率容許

4、范圍之內(nèi)。三相交流輸入電源通過使用IGBT 裝置轉(zhuǎn)換成直流電，并在逆變器中產(chǎn)生一個穩(wěn)定的直流電壓。根據(jù)本裝置上所標(biāo)的系統(tǒng)電壓和電池串的規(guī)格的不同，電池通過一個降壓或升壓直流變流器直接從穩(wěn)定的整流器輸出充電。電池變流器從整流器的穩(wěn)定直流輸出獲得輸入，并向電池提供升高或降低的穩(wěn)定直流電壓充電電流。電池始終被連接到UPS，一旦市輸入無法使用時，隨時可用來支持逆變器。無需使用變壓器，逆變器就可以傳輸一個三相交流輸出到用戶負(fù)載。逆變器從整流器獲得穩(wěn)定的直流電并通過使用IGBT 裝置和脈寬調(diào)制（PWM）來產(chǎn)生一個穩(wěn)定的經(jīng)過濾波的交流輸出，此交流輸出通過輸出接觸器K3 傳遞到系統(tǒng)輸出。如果市電中斷或超出規(guī)定

5、范圍，UPS 將自動切換到“電池”模式以支持關(guān)鍵負(fù)載，使其供電不中斷。當(dāng)市電恢復(fù)后，UPS 回到“正常”模式。如果UPS 過載或無法使用，它將切換到“旁路”模式。當(dāng)過載條件清除且系統(tǒng)運(yùn)行恢復(fù)到規(guī)定的范圍內(nèi)時，UPS 自動回到“正?！蹦Ｊ健Ｈ绻鸘PS 遇到內(nèi)部故障，它將自動切換到“旁路”模式，并在故障消除且UPS 恢復(fù)使用之前一直處于“旁路”模式。旁路模式如果 UPS 檢測到過載、負(fù)載故障或內(nèi)部故障，它將自動切換到“旁路”模式，旁路源直接向負(fù)載提供交流電源。圖6-3 表示在“旁路”模式下運(yùn)行時，電能通過UPS 系統(tǒng)的路徑。注意當(dāng)UPS處于“旁路”模式時，關(guān)鍵負(fù)載不受保護(hù)。在“旁路”模式下，系統(tǒng)輸

6、出由來自系統(tǒng)輸入的三相交流電源直接提供。在此模式時，系統(tǒng)輸出將不會免受電源引起的電壓或頻率波動或停電的影響。在“旁路”模式中運(yùn)行時，對負(fù)載提供一定的電源線路濾波和尖峰保護(hù)，但沒有有源電源調(diào)節(jié)或電池支持。內(nèi)部旁路由一個固態(tài)可控硅整流器（SCR）、靜態(tài)開關(guān)（SSW）和一個反饋保護(hù)接觸器K5 組成。靜態(tài)開關(guān)可被當(dāng)作一個連續(xù)運(yùn)行裝置，用在任何逆變器不能支持外加負(fù)載的時候。用導(dǎo)線將靜態(tài)開關(guān)與反饋保護(hù)接觸器串聯(lián)，再將它們一起與整流器和逆變器并聯(lián)。靜態(tài)開關(guān)是一個電子控制裝置，當(dāng)逆變器輸出接觸器K3 斷開以隔離逆變器時，靜態(tài)開關(guān)會立刻打開，以支持來自逆變器的負(fù)載。反饋保護(hù)接觸器是常閉的，除非旁路輸入電源無效，

7、否則它可以隨時用來支持靜態(tài)開關(guān)。電池模式如果發(fā)生停電或市電不符合規(guī)定的參數(shù)，UPS 將自動轉(zhuǎn)換到“電池”模式。在“電池”模式下，由電池提供緊急直流電源，逆變器將此直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源。圖6-4 顯示在“電池”模式下運(yùn)行時，電能通過UPS 系統(tǒng)的路徑。停電期間，整流器不再具有可以向逆變器提供其所需的直流輸出電流的交流有效源，輸入接觸器K1 斷開，電池立即向電池變流器供電。變流器降低或升高電壓，使得逆變器無需中斷就可支持用戶負(fù)載。如果旁路和整流輸入接在一起，反饋保護(hù)接觸器K5 也會斷開。開關(guān)K1 和K5 斷開可以防止系統(tǒng)電壓通過靜態(tài)開關(guān)和整流器緩沖部件逆向且重新回到輸入源。如果輸入源不能恢復(fù)或不

8、在正常運(yùn)行所要求的容許范圍內(nèi)，電池將繼續(xù)放電，直到直流電壓等級達(dá)到逆變器輸出不能再支持所連接的負(fù)載，當(dāng)發(fā)生這種情況時，UPS 將發(fā)出另一套表示即將停機(jī)的音頻和視頻報警。除非整流器立刻得到有效交流輸入，否則在系統(tǒng)輸入停止之前，輸出僅能支持兩分鐘。如果旁路源可以利用，那么UPS 將會轉(zhuǎn)換到旁路而不停機(jī)。在電池放電的任意時刻，如果輸入電源再次可用，那么開關(guān)K1 和K5 閉合，整流器開始向變流器和逆變器提供直流電流。這時，設(shè)備恢復(fù)到“正?！蹦Ｊ健Ｒ暱傌?fù)載和電池放電時間的長短，可能由于電池再充電所需要的電流而短時間發(fā)出電池電流極限報警。2.2 并機(jī)工作原理伊頓9系列UPS采用伊頓公司自有的HotSync

9、并機(jī)專利技術(shù)，簡稱“熱同步”無數(shù)據(jù)通信線并機(jī)技術(shù),具有多臺N+X并聯(lián)冗余工作及負(fù)載均分性能，各單機(jī)負(fù)載電流不平衡度2%(額定輸出電流)，最多可并機(jī)數(shù)量為 8 臺。該技術(shù)與其它廠家仍在廣泛采用的傳統(tǒng)有數(shù)據(jù)線通信、模擬設(shè)置與控制并機(jī)技術(shù)相比，不僅在技術(shù)上跨越了一代，領(lǐng)先10年，更重要的是消除了并機(jī)的公共瓶頸故障點，降低了并機(jī)系統(tǒng)的環(huán)流，完全采用全數(shù)字化設(shè)置與控制，極大地提高了并機(jī)系統(tǒng)的可靠性和可用性，是目前電源領(lǐng)域，乃至在整個電力電子領(lǐng)域都是獨一無二的革命性技術(shù)變革的領(lǐng)先技術(shù)。熱同步并機(jī)系統(tǒng)的工作原理描述如下：1）熱同步并機(jī)的物理架構(gòu)及優(yōu)勢眾所周知，并機(jī)系統(tǒng)必須解決單機(jī)之間的輸出同步和負(fù)載均分的問

10、題，傳統(tǒng)UPS并機(jī)系統(tǒng)都是采用在UPS單機(jī)之間增加并機(jī)板并通過并機(jī)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過反饋控制和計算并結(jié)合環(huán)流的模擬量設(shè)置，達(dá)到輸出同步和負(fù)載均分，這一技術(shù)被其它UPS廠家沿用至今。然而，普通UPS增加的并機(jī)通訊系統(tǒng)又成為并機(jī)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和單點故障。熱同步并機(jī)技術(shù)的最大特點是通過采用自適應(yīng)控制算法讓每臺單機(jī)不需要數(shù)據(jù)通訊就可以并聯(lián)起來，同時實現(xiàn)輸出同步和負(fù)載均分。在并機(jī)系統(tǒng)工作的初期，每臺單機(jī)都和旁路同步，確保輸出頻率一致和相位的初步同步。采用HotSync技術(shù)的UPS，此時不需要和其它UPS通訊，只需要調(diào)整自己的相位，確定相位的變化量和自身負(fù)載的變化量之間的關(guān)系，通過調(diào)整以后，達(dá)到負(fù)載均

11、分的效果。所有控制與設(shè)置完全數(shù)字化。這一技術(shù)的特點是簡單，可靠。采用輸出波形矢量跟蹤和比對技術(shù)，高速調(diào)整輸出相位，達(dá)到負(fù)載均分。其調(diào)整速度可以達(dá)到每個波形調(diào)整60次，采用HotSync技術(shù)的并機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載均分偏差可以達(dá)到小于1的水平。2）Hot SyncTM熱同步并機(jī)技術(shù)的工作原理A、Hot SyncTM并機(jī)原理：UPS采用了一種更加先進(jìn)的并機(jī)技術(shù)：熱同步并機(jī)技術(shù)。多臺UPS在并機(jī)時，不需要互相獲取對方的實時頻率、相位、電壓 、電流等參數(shù)信息，就能達(dá)到同步并均勻分擔(dān)負(fù)載電流。這種技術(shù)在強(qiáng)大的微處理器的直接數(shù)字合成技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)控功能的支持下，只需要自己關(guān)注自己的輸出電壓、電流及相位，就可達(dá)到輸

12、出同步并均分負(fù)載及故障UPS快速脫機(jī)等調(diào)控功能，將UPS并機(jī)概念提高到一個嶄新的高度。該技術(shù)的好處在于，由于沒有UPS之間的信號通訊電纜，完全避免了傳統(tǒng)技術(shù)中所常見的公共故障點型的“瓶頸”問題，大大提高了并機(jī)系統(tǒng)的可靠性。B、并機(jī)同步功能的實現(xiàn)單機(jī)輸出電壓可精確到380±2VAC，UPS逆變器電源的相位與市電電源的相位差小于1度。當(dāng)并機(jī)時，兩臺UPS均會同步跟蹤交流旁路電源的頻率和相位，由于所有UPS的旁路電源是同一電源，因此這時每臺UPS的逆變輸出的電壓、頻率和相位方面已經(jīng)非常接近了，但UPS還會小幅度地快速調(diào)整輸出電源的相位，以使得可能出現(xiàn)在UPS 并機(jī)系統(tǒng)中的各臺UPS之間的“

13、環(huán)流”盡可能地減小，理想情況下，環(huán)流為零。為提高調(diào)節(jié)精度。在伊頓UPS并機(jī)系統(tǒng)中，采用“高頻度小步長”的調(diào)控法，它在1秒內(nèi)對UPS的逆變器執(zhí)行3000次同步跟蹤調(diào)節(jié)。當(dāng)UPS之間出現(xiàn)相位差時，會產(chǎn)生環(huán)流，通過各自的電流監(jiān)測電路，當(dāng)某臺UPS發(fā)現(xiàn)電流增大時，它的CPU會控制輸出電源的相位向相反方向移動，減少環(huán)流，反復(fù)多次，直到找到一個最小的電流值點，這就是同相點。C、并機(jī)工作的某臺或多臺UPS出現(xiàn)故障時的工作原理在正常情況下，并機(jī)UPS的電源輸出具有同頻率，同相位和同電壓幅值的特性，并均分負(fù)載。當(dāng)負(fù)載突然變大時，會引起UPS輸出電流加大(I>0)，而輸出電壓降低(V<0)，電壓及電流

14、的變化值之乘積為負(fù)(I*V<0)。當(dāng)負(fù)載減少時，會引起UPS輸出電流減少(I<0)，而輸出電壓升高(V>0)，電壓及電流的變化值之乘積為負(fù)(I*V<0)。當(dāng)一臺UPS出現(xiàn)故障時，該UPS的輸出電壓在升高或降低的同時，反而會引起它的輸出電流同樣升高或降低，即I*V>0。因此通過分析I*V的正負(fù)，即可判斷出這臺UPS是否正常工作，并立即采取相應(yīng)的處理措施。利用這一判據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)某一臺或多臺UPS單機(jī)發(fā)生故障時，發(fā)生故障的模塊可以自動診斷出故障并脫離系統(tǒng)，退出運(yùn)行。全部負(fù)載由另外性能依然正常的UPS并聯(lián)承擔(dān)。只要最大負(fù)載不超過余下并機(jī)系統(tǒng)的總?cè)萘?，依然正常的UPS并機(jī)系統(tǒng)

15、逆變器供電就可以一直維持連續(xù)工作，直到故障UPS修復(fù)并恢復(fù)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。若由于實際負(fù)載容量大于余下正常工作的并聯(lián)系統(tǒng)供電容量之和，則逆變器過載，系統(tǒng)會自動切換到靜態(tài)旁路供電。與傳統(tǒng)并機(jī)技術(shù)相比，熱同步并機(jī)技術(shù)具有如下優(yōu)點：l 兩機(jī)之間沒有數(shù)據(jù)通信用的電纜，減少故障率l 兩套UPS均獨立工作，無主從關(guān)系l 當(dāng)多臺UPS的交流旁路同時工作時，提供更大的故障清除能力l 單機(jī)系統(tǒng)可以很容易的擴(kuò)展至直接并機(jī)系統(tǒng)l 當(dāng)一臺UPS的輸入電源發(fā)生故障時，另一臺UPS的輸出電源可對這臺出故障的UPS的電池進(jìn)行充電.確保電池組永遠(yuǎn)處于滿充狀態(tài)。D、并機(jī)工作方式：（1）并機(jī)供電系統(tǒng)的正常工作方式：數(shù)臺UPS的輸入電

16、源及旁路電源均正常，UPS無故障，負(fù)載無過載，則多臺UPS均由逆變器輸出，平分負(fù)載電流。（2）冗余供電系統(tǒng)的故障工作方式：當(dāng)并機(jī)系統(tǒng)有冗余時，只要負(fù)載沒有過載，當(dāng)一臺UPS出現(xiàn)故障，逆變器不能正常工作時，該UPS會立即脫離并機(jī)系統(tǒng)，由剩下的UPS繼續(xù)給負(fù)載供電。（3）并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)中的某臺單機(jī)無市電輸入的工作方式：當(dāng)其中一臺UPS的主輸入電源發(fā)生故障時，這時該機(jī)的整流器不能正常工作，一般UPS只能采用由電池支持逆變器繼續(xù)運(yùn)行。伊頓UPS采取了獨特的調(diào)控方式，可以使該臺故障UPS的電池不進(jìn)入電池放電工作，而是將其逆變器的輸出相位逐漸調(diào)整到和市電供電正常的其余UPS的逆變器輸出處于鎖相同步狀態(tài)，

17、使其余UPS來承擔(dān)負(fù)載，并且還通過它們的逆變器給故障UPS中的電池組充電，保持電池滿容量，這樣就減少了電池使用時間，保證了并機(jī)系統(tǒng)隨時能使用滿容量電池，預(yù)防真正的市電故障出現(xiàn)時，系統(tǒng)具有充足的，達(dá)到設(shè)計預(yù)期的后備電池供電時間。而在其它公司的傳統(tǒng)的并機(jī)中，在這種情況下都是讓電池供電給逆變器工作，直至這臺UPS的電池組被耗盡能量停機(jī)為止，使得系統(tǒng)在真正需要用到后備電池時，不能提供足夠的支撐時間。（4）并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)，遇到無市電輸入的工作方式：當(dāng)UPS的主輸入電源均有故障時，所有UPS的電池組均各自向其逆變器提供能量，并機(jī)UPS平分負(fù)載，直至電池的能量被耗盡，并機(jī)UPS同時跳到交流旁路供電狀態(tài)。同

18、時跳轉(zhuǎn)旁路，依靠每臺UPS中的CANBUS卡和與之相互連接狀態(tài)雙絞線實現(xiàn)。（5）并聯(lián)增容供電系統(tǒng)的正常工作方式：當(dāng)并機(jī)系統(tǒng)處于增容工作方式時，并聯(lián)UPS平分負(fù)載，并機(jī)報警提示處于增容方式。（6）增容供電系統(tǒng)遇到單機(jī)故障時的工作方式：當(dāng)一臺UPS出了故障后，該機(jī)首先從并機(jī)系統(tǒng)中脫開，由另一UPS工作以過載方式運(yùn)行，當(dāng)過載超出所規(guī)定的時間后，兩臺機(jī)器同時轉(zhuǎn)到交流旁路，由兩套UPS的交流旁路給負(fù)載供電。（7）增容供電系統(tǒng)遇到單機(jī)無市電輸入時的工作方式：當(dāng)一臺UPS沒有市電輸入電源后，該臺UPS的電池會供電給逆變器工作，與另一UPS平分負(fù)載，直至進(jìn)入因“電池電壓過低”而自動關(guān)機(jī)，并脫離并機(jī)系統(tǒng)，由另一

19、UPS工作在過載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)超出過載時間后，兩機(jī)同時轉(zhuǎn)旁路，由兩套UPS的靜態(tài)旁路給負(fù)載供電。靜態(tài)旁路供電時，負(fù)載仍然保持均分性能。（8）增容供電系統(tǒng)遇到無市電輸入時的工作方式：當(dāng)多臺UPS電源整流器均沒有市電輸入后，所有UPS的電池支持逆變器工作，平分負(fù)載，直至進(jìn)入因“電池電壓過低”而自動關(guān)閉逆變器。若靜態(tài)旁路依然有電，則在關(guān)閉逆變器之前系統(tǒng)無間斷轉(zhuǎn)靜態(tài)旁路繼續(xù)供電；若靜態(tài)旁路也沒有供電，則系統(tǒng)自動關(guān)機(jī)停止輸出供應(yīng)，整個UPS供電系統(tǒng)進(jìn)入完全關(guān)機(jī)狀態(tài)，此時會造成負(fù)載供電中斷。為避免發(fā)生此類事故，當(dāng)用戶在聽到“電池電壓偏低報警”的喇叭信號后，應(yīng)執(zhí)行有序的關(guān)閉用戶負(fù)載的操作。3 9395系列U

20、PS產(chǎn)品介紹3.1 產(chǎn)品概述 9395系列是伊頓愛克賽公司推出的第五代大功率UPS電源，單機(jī)容量從200KVA至1200KVA。它由伊頓愛克賽位于美國和芬蘭的工廠聯(lián)合研發(fā)，是美國軍方指定的UPS產(chǎn)品。9395系列采用當(dāng)今最先進(jìn)的電力電子技術(shù)，充分考慮新時代用戶負(fù)載的實際使用環(huán)境和使用特點，并且集其在電源系統(tǒng)設(shè)計方面40余年的先進(jìn)技術(shù)與豐富經(jīng)驗，全力打造出的一款為最關(guān)鍵負(fù)載提供高可靠供電保護(hù)的、具有創(chuàng)造性的不間斷電源系統(tǒng)?？梢匀鏉M足大型數(shù)據(jù)中心、通訊中心、機(jī)房、工廠自動化、大型醫(yī)療系統(tǒng)或大型辦公等應(yīng)用場所的電力保障要求。 隨著集成電路、各種高精密設(shè)備和儀器的廣泛應(yīng)用，用戶對于電源產(chǎn)品的質(zhì)量與品

21、質(zhì)也提出了更高的要求，UPS不但要解決停電影響，還要能消除各種高頻雜波、突波、電壓下陷、瞬間斷電等電力干擾對信息設(shè)備的危害，以確保信息網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。伊頓愛克賽在充分結(jié)合自身優(yōu)勢和廣泛聽取用戶的意見后，在保證產(chǎn)品優(yōu)秀品質(zhì)的同時融入更多更具人性化的設(shè)計。3.2 產(chǎn)品技術(shù)特點伊頓愛克賽9395系列的卓越性能包括：ü 全I(xiàn)GBT設(shè)計，輸入功率因數(shù)>0.99，輸入THDI<3%ü 高達(dá)0.9的輸出功率因數(shù)ü 全球最高的整機(jī)效率，即使在半載時依然可達(dá)95%ü ABM智能化電池管理系統(tǒng)，延長電池使用壽命50%ü 32位DSP數(shù)字控制技術(shù)&#

22、252; 整流器和逆變器的一體化、通用化、模塊化設(shè)計ü Hot-Sync熱同步并機(jī)專利技術(shù)，模塊化冗余并聯(lián)設(shè)計ü 風(fēng)道式冷卻系統(tǒng)，冗余風(fēng)扇，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速檢測技術(shù)ü 冗余邏輯電源設(shè)計ü Easy-Load負(fù)載測試專利技術(shù)ü 簡潔方便的可操作維護(hù)性ü 強(qiáng)大的監(jiān)控通訊能力1) 全I(xiàn)GBT設(shè)計，輸入功率因數(shù)>0.99，輸入THDI<3%9395系列UPS采用了全I(xiàn)GBT結(jié)構(gòu)，即UPS的整流器和逆變器均采用IGBT作為功率開關(guān)元件。IGBT作為當(dāng)今最先進(jìn)的、技術(shù)成熟的功率電子元件，已經(jīng)被所有的UPS廠商用于逆變器電路，而伊頓愛克賽更是自

23、2000年起開始將IGBT成功用于UPS的整流器，并成功造就了81200KVA的綠色電源系統(tǒng)。IGBT整流器所帶來的結(jié)果是將UPS對電網(wǎng)的電力諧波污染降至前所未有的水平，9395系列UPS的輸入電流諧波總失真度<3%，輸入功率因數(shù)高達(dá)0.99以上，對電網(wǎng)而言UPS相當(dāng)于純阻性設(shè)備，電壓和電流之間無任何相位差，真正實現(xiàn)了綠色環(huán)保電源的理念。隨著越來越多的大功率開關(guān)電源的使用，注入市電的諧波電流也越來越多，諧波電流和電壓導(dǎo)致的惡劣后果包括：u 導(dǎo)致電氣開關(guān)誤動作和跳閘u 導(dǎo)致計算機(jī)、無線電通訊設(shè)備、監(jiān)視器、電子測試設(shè)備工作異?；蛩罊C(jī)u 占用大量的電網(wǎng)KVA資源，導(dǎo)致電力變壓器發(fā)熱燒毀u 產(chǎn)生

24、電網(wǎng)諧振u 電力電纜發(fā)熱，功率損耗u 影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，發(fā)電機(jī)被迫嚴(yán)重增容方能與UPS匹配在當(dāng)今電力污染日益加重的今天，伊頓愛克賽一直在全球積極倡導(dǎo)綠色環(huán)保節(jié)能的理念，以下是當(dāng)今市面上各種形式的UPS整流器的輸入電流失真度比較：整流器方式輸入電流諧波失真度（滿載時）6脈沖整流器30%6脈沖整流器+輸入濾波器10%12脈沖整流器8%12脈沖整流器+輸入濾波器57%6脈沖整流器+有緣濾波器310%IGBT整流器3%傳統(tǒng)的12脈沖整流器采用可控硅作為功率元件，其開關(guān)頻率僅為50Hz，僅僅是為了達(dá)到5%的輸入電流失真度要求，就需要為此加裝沉重的移相變壓器、輸入濾波器。然而即便如此，5%的諧波失真也只有

25、當(dāng)12脈沖UPS滿載時候才能達(dá)到，而實際情況是絕大多數(shù)UPS的負(fù)載率不到50%或更輕載，此時12脈沖UPS的輸入電流諧波失真度將高達(dá)15%以上。無論是采用12脈沖整流器，還是采用6脈沖整流器加輸入濾波器，或是采用6脈沖整流器加有源濾波器的方式，其處理方式都是：先是由于UPS的可控硅整流電路不可避免的產(chǎn)生大量電流諧波污染，然后用戶被迫再花費大量金錢去治理諧波污染，因此這些處理方式都屬于被動式治理。在上述表格中的輸入諧波失真度還都是指在滿載時的效果，當(dāng)負(fù)載半載或更輕時，諧波污染將更加嚴(yán)重。此外在加裝大量的變壓器和濾波器后，UPS的整機(jī)效率將下降57%，從而浪費了更多的電能。而伊頓愛克賽的IGBT整

26、流器，則是從根本上解決問題，即UPS從源頭上抑制了諧波的產(chǎn)生源，因此也無需再進(jìn)一步花費來抑制。這屬于超前的主動式治理。以下是伊頓愛克賽UPS的輸入電壓電流波形（示波器抓拍）IGBT整流器帶來的好處包括：ü 對電網(wǎng)中的其他設(shè)備無任何干擾污染ü UPS輸入端的線纜,保險,空開等容量可以減小，從而降低了用戶的投資成本ü 與發(fā)電機(jī)的容量能得到最佳匹配ü 不會因加裝濾波器而降低整機(jī)效率造成能量損失ü 機(jī)器重量輕(易于安裝和運(yùn)輸)2) 全球最高的整機(jī)效率，即使在半載時依然可達(dá)95%在當(dāng)今機(jī)房供電系統(tǒng)中，80%的UPS帶載率都小于50%。由于并機(jī)、雙總線冗余

27、系統(tǒng)的大量使用，分?jǐn)偟矫颗_UPS的實際負(fù)載非常小，幾乎所有的UPS的應(yīng)用現(xiàn)狀都是大馬拉小車， 因此對于用戶而言，UPS在半載或更輕負(fù)載時的整機(jī)效率才真正具有實際意義。以下圖表為愛克賽9395的整機(jī)效率圖：由上圖可見，即使在半載情況下，9395整機(jī)效率依然可達(dá)95%。而競爭對手的UPS在半載時效率僅為9192%。此外要達(dá)到輸入功率因數(shù)>0.95，輸入諧波失真<5%的國家電力標(biāo)準(zhǔn)要求， 所有的競爭廠商都必須選裝有源輸入濾波器或12脈沖選件才能實現(xiàn)，而這將進(jìn)一步降低UPS整機(jī)效率34%，如此以來UPS的整機(jī)效率將只有88%左右。效率對于用戶而言就意味著金錢。與12脈沖整流+11次濾波器的

28、UPS（一般僅88% 的效率），9395 超過7% 的效率差異將為用戶帶來顯著的收益，以200kW的負(fù)載為例：效率差異每小時每天每年 14kW14度336度122640度每度電（工業(yè)）為¥0.8每年： ¥98,112UPS壽命為10年：10年：¥98,1120再加上為了抵消UPS散熱而花費的制冷空調(diào)電耗，在10年間伊頓愛克賽9395將為用戶節(jié)省近200萬元的電費！3) ABM智能化電池管理系統(tǒng)，延長電池使用壽命50%對于占系統(tǒng)成本很大部分的電池，愛克賽公司9395系列的機(jī)器采用了ABM智能化“三階”式電池充放電管理系統(tǒng)和DC-Expert電池診斷系統(tǒng)。在線對電池進(jìn)

29、行診斷，并可對電池系統(tǒng)故障提前報警，提高了系統(tǒng)的可靠性。ABM(Advance Battery Management)：ABM智能電池管理系統(tǒng)在充電過程中采用了三段式充電方式：1) 限流均衡充電2) 恒壓浮充3) 電池自放電狀態(tài)的停止充電利用“均衡充電”及時消除位于電池組中的各個單元電池所可能發(fā)生的電池端電壓的不平衡度，并縮短電池的充電時間。電池并非一直處于浮充狀態(tài)，電池充滿后從直流母線上脫開，此時注入電池的充電紋波電流為零，消除了電池極板的“鈍化”和腐蝕現(xiàn)象。延長了電池50%的使用壽命與傳統(tǒng)的永遠(yuǎn)浮充相比，愛克賽ABM電池管理帶來的好處是：項目傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)果ABM結(jié)果浮充長期浮充極板鈍化90休

30、息極板不鈍化過充電長期充電，存在可能90休息，不可能電流紋波長期充電，影響很大90休息，不可能熱失控長期充電，存在可能90休息，不可能電池檢測強(qiáng)制放電，影響整流器工作電池自放電，不影響整流器電池壽命無法延長電池壽命延長電池壽命達(dá)50為確保電池的安全，9395還配備了完善的電池在線檢測軟件，具有可編程定時“自診斷”測試電池容量和自動計算電池的實時后備供電時間的調(diào)控功能。由于采用恒功率放電( 0.25C恒放電速率)及小容量定量放電(自診斷測試時，僅釋放10%電池安時容量)雙控技術(shù)。其計算結(jié)果不僅精度高 (誤差<±3 )，而且與用戶的操作水平無關(guān)。由于整流器未關(guān)斷，負(fù)載不會有任何危險

31、電池恒功率放電，使得計算出的電池后備時間精度為±3%該過程完全自動進(jìn)行，毋需人工干預(yù)根據(jù)UPS的實際負(fù)載量自動調(diào)整它的“電池電壓過低”自動關(guān)機(jī)電壓值，可防止在小電流放電時，電池被深度放電的事故發(fā)生電池測試期間運(yùn)行情況整流器/逆變器同時向負(fù)載提供電源整流器降低直流電壓電池保持恒定放電(0.25C)，電池放電功率與實際負(fù)載無關(guān),不足部分由整流器提供(動態(tài)調(diào)節(jié))4) 32位DSP數(shù)字控制技術(shù)伊頓愛克賽9395系列UPS采用32為的DSP數(shù)字信號處理器，比傳統(tǒng)的CPU速度快50倍以上，大大縮短了閉環(huán)控制時間，提高UPS輸出電壓的精確性和穩(wěn)定性及對故障的快速處理能力。由于采用了DSP芯片，大大

32、減少控制板數(shù)量(整機(jī)只有2塊控制電路板)和控制板之間的傳輸連接線。確保UPS具有高可靠性和高一致性。9395系列UPS整機(jī)內(nèi)部無任何電位器，避免了模擬控制固有的硬件差異及參數(shù)漂移等缺陷；整機(jī)系統(tǒng)的集成度高，減少板件，簡化電路連接，降低故障率；處理速度快，事件處理及時、準(zhǔn)確。實現(xiàn)對輸出電壓、頻率及相位的精確控制。l 電壓經(jīng)輸出濾波后成為波形畸變率小于2的正弦波電源。l 輸出電壓的穩(wěn)壓范圍380VAC±1。l 頻率窗口為0.5HZ-3.0HZ可調(diào)，逆變器同步跟蹤市電電源的相位角差在1度之內(nèi)。l 允許三相負(fù)載100%不平衡度在發(fā)生下列情況之一時，逆變器的輸出電壓瞬態(tài)值變化不超過±

33、3：l 100階躍負(fù)載的增加或減少l 任何一臺冗余機(jī)的UPS出故障l 逆變器滿負(fù)荷切并換到旁路5) 整流器和逆變器的一體化、通用化、模塊化設(shè)計為了使9395 UPS 的制造、維修部件更加通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，減少器件的數(shù)量和種類，縮短故障的分析及維修時間，9395 UPS采用了獨創(chuàng)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，其整流器與逆變器采用完全相同的電路原理，完全相同的、可互換的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如下圖所示：整流器及逆變器原理結(jié)構(gòu)圖與傳統(tǒng)UPS必須從整流器、逆變器兩類部件中查找分析故障相比，這種設(shè)計使維護(hù)人員對設(shè)備故障的查找分析簡化為一種，加快了故障判斷速度；同時也使備品備件的儲備種類下降為原來的一半，減少了可能因個別備件儲備不

34、足而影響修復(fù)時間的可能性，從而提高了用戶的設(shè)備使用率。6) Hot-Sync熱同步并機(jī)專利技術(shù)，模塊化冗余并聯(lián)設(shè)計愛克賽9395采用專利的熱同步并機(jī)技術(shù)，徹底拋棄了傳統(tǒng)UPS并聯(lián)所需要的通訊線，消除了單點故障，提高了系統(tǒng)的可靠性。充分發(fā)揮了數(shù)字控制軟件的功能，控制UPS的并聯(lián)運(yùn)行，將環(huán)流降到最小，負(fù)載的均分不平衡度<2%。UPS在并機(jī)時，不需要互相獲取對方的實時頻率、相位，電壓，電流等參數(shù)信息， 就能達(dá)到同步并均勻分擔(dān)負(fù)載電流。這種技術(shù)在強(qiáng)大的數(shù)字處理器的直接數(shù)字合成技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)控功能的支持下，只需要自己關(guān)注自己的輸出電壓，電流及相位，就可達(dá)到輸出同步并均分負(fù)載及故障UPS快速 脫機(jī)等

35、調(diào)控功能，將UPS并機(jī)概念提高到一個嶄新的高度。該技術(shù)的好處在于，由于沒有兩臺UPS之間的信號通訊電纜，完全避免了傳統(tǒng)技術(shù)中所常見的“公共故障故障點”型的“瓶頸”問題。 熱同步并機(jī)帶來的優(yōu)點在于：l UPS之間無需數(shù)據(jù)通訊電纜，消除單點故障隱患l UPS單機(jī)均完整并獨立工作，無任何主從關(guān)系l 在并機(jī)系統(tǒng)中，采用“高頻度,小步長”的調(diào)控法，它在1秒內(nèi)對UPS的逆變器執(zhí)行3000次同步跟蹤調(diào)節(jié)。FnFn-1l 采用自適應(yīng)算法進(jìn)行同步跟蹤和負(fù)載均分l 單機(jī)的并機(jī)參數(shù)在線調(diào)試，不需要轉(zhuǎn)旁路l 負(fù)載不平衡度<2%7) 風(fēng)道式冷卻系統(tǒng)，冗余風(fēng)扇，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速檢測技術(shù)風(fēng)扇作為易損件，在UPS各部件中占有非

36、常重要的地位，一旦風(fēng)扇出了故障，UPS主機(jī)輕則因溫度過高而導(dǎo)致元器件老化性能下降，重則會因過熱而停止工作造成負(fù)載斷電。按照IEEE及歐洲電子電工協(xié)會統(tǒng)計，電子器件在工作溫度每升高10時，壽命會下降50，同時電氣性能會大大下降。9395采用特殊的電路和機(jī)械設(shè)計，將UPS中的功放器件IGBT的溫升降到很低水平(僅58)；在此基礎(chǔ)上，可得到極高的可靠性，預(yù)期的平均無故障工作時間(MTBF)高達(dá)50萬小時。9395采用風(fēng)道式冷卻方式，前進(jìn)風(fēng)、上出風(fēng)，風(fēng)扇位于UPS中部，向外吹風(fēng)，UPS進(jìn)風(fēng)口設(shè)有除塵過濾網(wǎng)，避免將灰塵抽入UPS機(jī)內(nèi)。9395的風(fēng)扇為冗余設(shè)計，采用N+1冗余設(shè)計，風(fēng)扇為24V直流設(shè)計，可

37、在線熱插拔更換。此外，傳統(tǒng)的UPS對于風(fēng)扇故障是無法監(jiān)測的，它們的做法是監(jiān)測散熱片溫度，當(dāng)散熱片溫度超過90度時發(fā)出過溫度告警，而對風(fēng)扇故障沒有告警。因此只有當(dāng)UPS因過熱而關(guān)機(jī)時，用戶才會覺察到可能是有風(fēng)扇故障了，而此時為時已晚，因為整個UPS系統(tǒng)已經(jīng)故障停機(jī)，從而釀成重大事故。愛克賽9395則是利用霍爾傳感器對于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時檢測，UPS的LCD面板可監(jiān)測每個風(fēng)扇故障，并通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聲光報警。8) 冗余邏輯電源設(shè)計邏輯電源是UPS的核心控制電源，一旦出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致UPS整流逆變電路無法工作，因此每臺9395 UPS都采用了兩塊冗余的邏輯電源板，同時采用三路取電方式，邏輯電源板的獲電

38、來自市電輸入，旁路輸入，逆變器輸出。這種冗余設(shè)計保證了主機(jī)控制電路在任何情況下都能正常工作。9) Easy-Load負(fù)載測試專利技術(shù)當(dāng)UPS系統(tǒng)安裝完畢后，通常用戶需要租用昂貴的假負(fù)載對系統(tǒng)進(jìn)行加電實驗，此時會產(chǎn)生大量的散熱和功耗。而9395采用專利的EASY-LOAD負(fù)載測試技術(shù)，這是一種完全綠色的測試，無需外部負(fù)載箱，無需相應(yīng)的電纜安裝工程，UPS自己在內(nèi)部即可產(chǎn)生一個滿負(fù)載，可以對對UPS內(nèi)的所有功率部件及連接件進(jìn)行滿載測試，測試UPS, 旁路, 電纜，開關(guān)設(shè)備上的發(fā)熱現(xiàn)象，并可以進(jìn)行滿載電池放電測試。10) 簡潔方便的可操作維護(hù)性9395標(biāo)配上進(jìn)線和下進(jìn)線走線方式，無需額外的上進(jìn)線柜，

39、可靠墻或并排擺放。預(yù)置式電纜連接，在進(jìn)行擴(kuò)容時無需復(fù)雜的二次電纜布線，從而為用戶節(jié)省了大量工程開支。內(nèi)置的構(gòu)件化冗余設(shè)計, 系統(tǒng)無須轉(zhuǎn)旁路，就能完全隔離地執(zhí)行模塊維護(hù)，剩余模塊將承擔(dān)全部負(fù)載。與普通UPS廠家采用的字符LCD顯示屏不同，9395采用易看和易操作的大屏幕圖形化液晶顯示屏，借助于人機(jī)對話型的菜單操作隨機(jī)記錄UPS運(yùn)行狀態(tài)，提供可靠的原始數(shù)據(jù)，便于分析故障原因，使UPS有極好的可操作性。用戶可以獲得如下信息：l UPS實際運(yùn)行參數(shù) (輸入/輸出的電壓、電流，KVA，KW和功率因數(shù)，電池電壓和電流等)l UPS運(yùn)行狀態(tài)的 “大事記 (記錄500多條報警/故障/提示性操作信息)l UPS各關(guān)鍵部件的運(yùn)行統(tǒng)計資料(電池放電次數(shù)及放電容量AH數(shù)，逆變器電源，交流旁路電源及柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時間統(tǒng)計值)l UPS工作狀態(tài)的模擬流程圖及UPS三相負(fù)載電流的不平衡度。9395標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置了SNMP網(wǎng)絡(luò)適配器，此外還有：Ø 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置RS232接口Ø 環(huán)境輸入節(jié)點煙霧、濕度、溫度等Ø