1.1簡介
FOLANNIC FD31系列UPS系工業級電廠型不間斷電源,是為重要負載提供不受電網干擾、穩壓、穩頻的電力供應的電源設備,在市電掉電后,UPS可給負載繼續提供一段時間供電,此系列UPS采用帶輸出隔離變壓器的高頻雙變換結構和先進的全數字控制技術,輸出穩定、潔凈、不間斷具備完備的網絡管理功能。
圖1-1 UPS原理框圖
- 2工作原理
如圖1-1所示,UPS主要包括由整流模塊(REC)和逆變模塊(INV)旁路靜態輸入開關SW2、維修旁路空開SW3、輸出隔離變壓器和逆變靜態開關、蓄電池組以及輸入SW1/輸出SW5空開等。單機主電路圖1-2所示
UPS單機系統主電路如圖1-2所示。
圖1-2 UPS單機主電路原理圖
主路輸入電源從空氣斷路器K1輸入,通過輸入電感和隔離變壓器進入整流單元,整流器將三相交流電變換為穩定的直流電源,整流器同時具有充電器的功能;該部分電路采用延時軟啟動和全相控制技術,提高了系統的抗沖擊能力和直流母線電壓的穩定性,可減小直流系統充電紋波。
直流系統通過K2及接觸器接入,只有在直流母線電壓達到一定閥值時接觸器才能將直流系統與直流母線接通,直流系統通過直流濾波電路向逆變器提供直流電源。
逆變器采用DSP、MCU和DDC實時處理的全數字矢量控制技術,通過數字正弦波脈寬調制DSPWM六只IGBT功率開關器件,把直流電源變換成三相交流。輸出經過△/Y0變壓器、靜態開關、空氣斷路器K4等功能單元,實現負載端與輸入側的隔離。
旁路輸入電源從空氣斷路器K3輸入,通過旁路靜態開關的控制后輸出。
UPS并機系統采用數字信號處理器DSP控制技術,獨立邏輯在線并聯技術。各臺UPS由并機板引入并機邏輯信號和環流檢測信號,可實現最多達8臺UPS的直接并聯。UPS電源能夠實現N+X冗余并聯、擴容并聯及串聯熱備份等多種工作方式。在線并機不需增加任何輔助設備,可縮短停電時間甚至無需斷電,從而提高系統可靠性。
- 3工作模式
1. 正常工作模式
在主路市電正常時,UPS給負載提供高品質純凈正弦波交流電源,原理框圖見圖1-3。
圖1-3正常工作模式
2.直流系統工作模式
當市電異常時,系統自動無間斷地切換到直流系統工作模式,由直流系統通過逆變器輸出交流電向負載供電。市電恢復后系統自動無間斷地恢復到正常工作模式。原理框圖見圖1-4。
圖1-4直流工作模式
3.旁路工作模式
UPS有兩種旁路工作方式,一種能自動恢復到正常工作模式;另一種需人工干預才能回到正常工作模式。
在逆變器過載延時時間到、逆變器受大負載沖擊情況下,系統自動無間斷切換到靜態旁路電源向負載供電。過載消除后,系統自動恢復正常供電方式。
當用戶關機,或發生嚴重故障情況下,逆變器關閉,系統會切換并停留在旁路工作模式。此后若需恢復到正常工作模式,則需要用戶重新開機。原理框圖見圖1-5。
圖1-5旁路工作模式
4.ECO工作模式
如果負載對電源的質量要求不是很高(如用戶設備允許斷電達到20ms),而對系統的效率要求較高時,可通過設置讓系統工作在“ECO工作方式”。這種方式下,旁路電源正常時系統通過靜態旁路給負載供電,當旁路電源斷電或超出允許范圍時,UPS會自動將負載切換到由主路或直流系統向逆變器供電(間斷時間<1ms。當旁路電源恢復正常后(在允許范圍內),系統會自動地切回到旁路供電,從而大大提高了系統的效率。原理框圖見圖1-6。
圖1-6 ECO工作模式
5.維修工作模式
對UPS系統及直流系統進行全面檢修或設備故障維修時,可以通過閉合維護開關SW3,將負載轉向維修旁路直接供電,以實現對負載不停電維護。維修時需要斷開UPS內部的主電源輸入開關SW1,旁路輸入開關SW2和電池輸入開關SW4以及輸出開關SW5,實現UPS內部不帶電而對負載仍然維持供電的維修工作模式。原理框圖見1-7。
圖1-7 維修工作模式
6.聯合供電工作模式
當市電無法供電,柴油發電機組輸出功率又不滿足負荷需求時,直流系統會自動輔助供電,實現柴油發電機組與直流系統聯合供電。聯合供電時間應當服從直流系統管理系統的設置。原理框圖見圖1-8。
圖1-8聯合供電工作模式
7.并機工作模式
多臺UPS(最多8臺)在冗余并機或擴容并聯的工作方式時,各臺UPS之間自動均分負載,如果其中一臺UPS出現故障,該臺UPS自動退出運行,剩余UPS均分負載;如果系統過載,則整個UPS系統轉旁路運行。并機工作又有正常工作模式、直流系統工作模式、旁路供電模式、維修工作模式和聯合供電模式等多種工作模式。
圖1-9 2臺UPS并機工作方式
1.4基本功能
【電池管理功能】UPS直流系統應具有先進的電池管理功能,主要包括電池故障檢測、電池放電后備時間預測及電池自檢等。
【延時軟啟動功能】UPS系統的延時軟啟動功能,能大大減小系統啟動過程中對設備和電網的沖擊。
【告警和保護功能】UPS系統具有多種告警方式,可通過聲、光、LCD、輸入輸出接點以及網絡傳輸方式對當前的告警進行及時、準確和詳細的提示。
【冷啟動功能】UPS系統在沒有交流電源輸入時用直流系統可直接啟動UPS。
【市電恢復自啟動功能】市電恢復自啟動功能是針對UPS設備接有后備直流系統的場合設計的,可以在后備直流系統實施欠壓保護后,輸入交流電恢復正常時,UPS電源自動啟動,按預先設定的工作模式選擇供電方式。
【監控系統功能】UPS系統的監控系統具有優異的本機監控功能支持靈活的網絡化監控,可以充分滿足不同用戶的應用需求。
【并機功能】UPS能夠并機冗余工作,可以組成最多達八臺UPS并機系統,滿足對負載的可靠度要求。
1.5性能指標
FOLANNIC FD31-UPS系統的特性參數
-
整流器輸入 見表1
表1
型 號 30KVA 40KVA 60KVA
標稱容量(KVA) 30 40 60
輸入單相最大電流 75 105 150
工作方式及原理 在線式供電,靜態旁路開關(無間斷切換),雙重轉換技術,輸出電源完全隔離。
相 數 三相+N+G
標稱電壓 380VAC±20%
標稱頻率 50Hz±10%,60Hz±10%
電壓諧波失真 <10%
軟 啟 動 0~100% 5sec -
整流器輸出 見表2
表2
型 號 30KVA 40KVA 60KVA
最大輸出電壓 280VDC -
直流系統 見表3
表3
型 號 30KVA 40KVA 60KVA
最大放電電流(A) 85 113 169
電 池 數 量 18節
標稱電池電壓 220VDC
浮 充 電 壓 240VDC -
逆變器 見表4
表4
型 號 30KVA 40KVA 60KVA
額定功率(KW)COSφ=0.8 24 32 48
相 數 L+N+G
標稱電壓 220VAC±1%(穩態負載),220VAC±5%(負載波動)
標稱頻率 50Hz±0.05%
頻率穩定度:不同步時 <±0.05%
頻率穩定度:同步時 <±2%
波峰因數 3:1
輸出波形 正弦波
總諧波失真 線性負載<3%;非線性負載<5%
動態負載電壓瞬變
(由0到100%躍變) <±5%
瞬間恢復時間 <10ms
平衡負載電壓 <±1%;<±5%(不平衡負載電壓)
過載能力 125% 10min,150% 1Min
5. 旁路 見表5
表5
型 號 30KVA 40KVA 60KVA
旁路輸入電流(A) 136 180 260
相 數 L+N
標稱電壓 220VAC±15%
標稱頻率 50Hz±5%
逆變器/旁路(轉換時間) (過載)0ms
- 系統 見表6
表6
型 號 30KVA 40KVA 60KVA
輸出單相旁路電流(A) 136 180 260
效率 負載100% >80%
計算機通訊接口 RS232
運行溫度 0~40℃
相對濕度(不凝結) 5%~95%
運行高度(最大) <1000米(每增加100米功率下降1%,最高4000米)
冷卻方式 強制通風
噪聲dB(根據負載和溫度)距離機器1M處 48~60 53~65
箱體顏色 灰色
輸入電纜 底部/背部
易維護 前面/上面/左右面
外形尺寸
W×H×D(mm3) 560×800×1400 950×1800×850 1200×1800×900
重量(kg) 400 480 600
輸入裝置 接線端子排
輸出裝置 接線端子排
*以上數據為參考數據,若有變動以實物為準。