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山特UPS电源技术方案

UPS电源技术要求

30KVA UPS并机技术方案:

A)UPS解决方案:

UPS设备采用山特电子(深圳)有限公司生产的3C3EX系列UPS。3C3EX UPS系列UPS采用在线式(双转换)结构,即整流器总是将交流转换成直流,向电池充电并回馈逆变器。逆变器用恒定电压和频率持续向负载供电。当市电发生异常故障时,电池会自动供电给逆变器输出到负载。单台UPS的容量为40KVA,UPS系统由单机容量为40KVA 。

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3C3 EX系列UPS系统框图(输入变压器为选件)

系统的设计和工作原理:

3C3 EX系列UPS单机系统图

工作原理:

整流器总是将交流转换成直流,向电池充电并回馈逆变器。逆变器用恒定电压和频率持续向负载供电。当市电发生异常故障时,电池会自

动供电给逆变器输出到负载。

在正常运行时,整流器和逆变器同时工作,给负载供电的同时对电池浮充充电。当市电异常时,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,而市电还未恢复正常,UPS将关机。电池放电终止电压已预先设定(例如:对400VAC供电体制,电池放电终止电压为330VDC)。市电异常,电池维持UPS工作,直至电池电压降到电池放电终止电压而关机的时间,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。

技术特点:

Castle系列3C3 EX系列UPS 20kVA ~40 kVA

Castle系列3C3 EX (20kVA ~40kVA) UPS可以充分满足金融、电信、政府、国防、科研、教育、能源、交通、工农业生产等中小型企业数据网络中心的控制系统对电源的要求,并能为用户提供高性价比的解决方案。Castle系列3C3UPS采用的N+X并联冗余方案,它具有体积小、重量轻和支持热插拔的功能,提高了用户配电系统的可靠性与可用性,该系统又便于用户根据电源需要灵活地进行扩容。它的纯在线双转换结构设计,能满足用电设备对供电质量的高要求,并能有效地消除由电网和负载端带来的各种不良影响。在监控上可以提供基于Internet、局域网、电话线、RS232/485以及干接点的智能化网络管理方案,以满足用户的个性化管理需求。

城堡并联冗余系列, 3C3 UPS, 采用双转换纯在线式的架构,是有效解决所有电源问题的最佳架构设计。

山特UPS电源技术方案

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到负载

3C3 EX系列UPS并机原理图

该架构能够有效阻隔异常电源对负载的冲击,同时保证输出电源的稳定、精密、可靠,让负载安全的运行。该产品采用数字化控制技术,

能实现并联扩容和并联冗余的功能,为用户提供电源规划的弹性和更安全的保障。

Castle系列3C3 系列UPS 20kVA ~40 kVA的特点:

双转换纯在线3相输入、3/相输出UPS:3C3系列采用的是双转换的纯在线架构,如图1,经过滤波器后,再经PFC ( Power Factor Correction,功率因素修正器 ) 将交流转换成直流,最后经过逆变器 ( Inverter ) 将直流再转换成交流输出,这是目前解决电源问题的最佳架构。此架构几乎可以完全解决所有的电源问题,如断电、市电高、低压、电压瞬时跌落、减幅振荡、高压脉冲、电压波动、浪涌电压、谐波失真、杂波干扰、频率波动等电源问题。

此外,为提高维修保养的方便性,与兼顾成本、可靠度的考虑,3C3是采用类模块化的设计,将每相的功率部份,整合在同一块PC板上,但又不是全模块化的高成本及多接触点的设计,接触点一多,可靠度自然可能降低,因此,3C3扬弃全模块化的设计,而采用类模块化的设计。

山特UPS电源技术方案

安全的电网隔离:3C3 UPS在机器内均装有隔离变压器,除了滤波器的保护之外,更加强一层的保护,对于电网上的各种电源杂波干扰,可以更有效的保护,即使工作在旁路状态,用户也可以安心使用。

极小的安装空间:以3C3-20KS为例,主机的占地面积 ( foot-print )只要约1/4平米,高度只有约1米,如此小的体积可以占用很小的空间。在寸金寸土的大城市写字楼中,所需占地成本最低。

完善的 N+X 并机功能:无需特别机种,或是使用庞大的并机柜,只要每台3C3 UPS加装一块并机卡,就可以最多并接8台3C3 UPS,而且是直接将每台UPS输出并接在一起的真正并机,因为每一台都可以并机,而且不需要并机柜,所以就并机的弹性,时间或进度的配合,都是最方便的。同时每台UPS都是均流输出,所以非常适合使用在N+X冗余应用,或是扩充容量的应用上。

N+X是目前最可靠的供电结构,N代表总负载所需的最少UPS数,X 代表的是冗余的UPS数,也就是系统可以同时承受的故障UPS数,当X越大,系统的可靠度就会越高。同时先进的均流技术使得并联运行下的每一台UPS平均分担着负载电流,在提高系统可靠性的同时,也延长了UPS的使用寿命

例如有一客户的总负载为55KVA,采用3C3-20KS做N+X设计,N为3,X可以依可度或是成本要求选择,假设用户选择X=2,如图2,平时每台UPS均流供电11KVA。当有1台UPS故障,其余4台UPS将以近14KVA均流供电。当同时有2台UPS故障时,剩下3台UPS将以约18KVA均流供电。此系统的最大容许度是同时有2台UPS故障,这样的机会远小于1台UPS 故障,因此可以大大提高可靠度,对于讲究极高可靠度的使用场合,是最佳的方式以往,您会因为考虑到未来设备的扩充,而在初期就规划了大容量的UPS设备,这是一项很大的浪费。现在, 您只要考虑您实际的电力需求, 规划适当的UPS就可以了。未来如果因为设备的扩充而需要相应的电力扩充时, 只需要购买扩充部分的UPS, 将它并联到原有的电源系统就可以了。这增加了电源规划的弹性,并大大的减少了投资的浪费。

3C3 EX标配有并机模块,用户在以后的扩容时只需购买并机线即可。

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至于扩充容量的应用方面,例如有一单位最终的负载需求是

60KVA,但是初期的投资额不打算全部投入,希望随着规模逐渐扩大,逐渐投入。所以,此单位初期可以先只购买1台3C3-20KS,如图3,满足初期的负载需求。然后再依照规模增长,添购1台3C3-20KS,并且将输出与原3C3-20KS并接,提供40KVA的容量。最后阶段再购置第3台3C3-20KS,达成最后60KVA的设备供电。当然用户也可以将冗余与扩容合并在一起,这就是3C3系列提供并机的方便性与弹性。

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高可靠性:采取N+X供电系统设计,不是一个经济的方案,所以只有对可靠度极度要求的应用场合,或是非常重要的数据库保护,才值得如此做。至于一套N+X系统的可靠度,可以使用底下的方法来评估:3C3-20KS的市场年故障率为2%,推估其MTBF为50年,也就是438000小时。假设每次故障机器无法使用时间为48小时,包括叫修时间与修复时间。所以机器故障的时间概率为48 / 438000 = 1.096 x 10-4,也就是差不多万分之一,这是每台3C3-20KS以时间考虑的故障概率。以上一个例子说明,N+X为3+2总共5台,要使此供电系统出现问题的状况,只有同时出现3台或3台以上的UPS故障才有可能。同时出现3台故障的概率为1.316 x 10-11,同时出现4台故障的概率为7.212 x 10-16,同时出现5台故障的概率为1.581 x 10-20。所以供电系统出问题的概率为1.316 x 10-11,也就是千亿分之一,系统的可靠度可想而知。当然用户也许觉得不需要如此高的可靠度,以上述例子而言,改采3+1的系统设计,也就是说供电会有问题只在同时有2台或2台以上UPS故障的情况。同时出现2台故障的概率为7.206 x 10-8,同时出现3台故障的概率为5.265 x 10-12,同时出现4台故障的概率为1.442 x 10-16。所以供电系统出问题的概率为7.206 x 10-8,也就是不到千万分之一

清晰又操作简单的中文化LCD面板:3C3系列采用了简体中文的大尺寸LCD操作面板,清晰又操作简单。上排LED可以清楚显示当前的UPS工作状态,LCD则进一步提供完整的UPS运转资料,如输入、输出资料,以及操作参数设定与查询,甚至经由特殊密码的输入,专业的技术人员可以更进一步取得UPS的详细工作参数记录,使技术人员可以很容易的了解UPS的状况。

为方便用户查看面板资料,面板设计了一个小角度,用户可以很容易的自上而下观看。而且,若许久都没有人进行操作,3C3系列UPS会自行关闭LCD面板,除了省电外,主要是着眼于LCD寿命,此时若是需要进行操作,只要按任意键即可。

3C3系列的LCD是采用全中文显示,操作上可以依照面板上的提示进

行,简单又容易上手,而且为方便用户使用,大部份的UPS参数的出厂值都是考虑用户一般使用情况,无需用户进一步设定。同时有防止误设置的设计,所以用户可以放心使用。

由LED灯组成的系统框架图,能够很直观的让用户了解UPS的运行模式

智能化的快速充电器:透过CPU的智能化控制,3C3系列的充电器可以依据不同的环境条件,修正充电参数,提供最佳化的电池充电方式,使得电池寿命可以获得保障。同时,3C3系列的充电器采取两段式充电,先以定电流方式充电,后段再以定电压充电,回充时间较浮充减小一半以上。

高效能的DSP运算( 数码信号处理器——Digital Signal Processor):为了提高3C3系列系统控制的精密度、准确度与稳定度,在控制系统中,利用了DSP与CPU结合,形成了如图4 的控制核心。DSP利用高效能的运算能力,进行信号处理后,提供CPU做为系统控制,使得3C3系列的机器性能、保护性能、产品可靠度与工作稳定度都更加完备。

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智能电池管理功能:

智能充电:

符合电池最佳充电曲线的智能充电方式,为电池提供温度补偿。

智能放电:

根据电池的放电电流的大小,自动灵活调节放电截止电压。

当电池容量较低时,提供预警

后备时间显示:

市电模式下,可显示电池总的后备时间;

电池模式下,可显示电池的剩余后备时间。

注:当选择松下电池时,以上显示的精确度可达5%.(其它品牌的精确度无法保证)

电池节数可调:

用户可以在28~32节内,灵活的选择电池节数。

适应性强:

极宽的输入电压范围

增强了UPS适应电网的能力,减少了电池的放电次数,延长了电池的寿命

适合长时间放电,快速充电能力

可完美搭配发电机使用

直流开机(可以不需要市电输入

标配IP 21防护等级(可防垂直滴水)

加装防尘网后,UPS正面可达IP51的防尘等级

可适应工厂、隧道、能源等恶劣的工作环境

完备的监控通讯接口:

3C3系列提供了RS-232、RS-485、AS-400、智能插槽 ( Intelligent Slot )及技术人员专用的PPVIS等监控通讯接口。透过RS-232可以使用山特图形化管理的WinPower2000监控软件,智能插槽提供用户可以选购山特的远程监控管理卡WebPower。同时AS-400监控通讯接口提供AS-400用户,可以直接利用AS-400系统的UPS监控功能,做为电源的监控管理。而在并机使用时,必须透过RS-485进行UPS的监控管理,使得UPS的电源供应可以完全得到掌握。

PPVIS接口提供给专业技术人员使用,透过PPVIS技术人员可以对UPS

CASTLE EX 20 /30 /40 KVA 主要规格指标

输入特性

电压范围

210~475V (285V 以下减额)频率范围

40~70Hz 输入功因

>0.99THD.I

<3%输出特性

电压范围

208/220/230/240V ±2%(208V 时,减额到90%)频率范围

50/60 ± 4Hz (可调为± 1~5Hz )额定功率因数

0.8逆变过载能力

< 105%, 长期运行125%, 10min 整机特性

效率93% (ECO 模式,98%)进行更深入的参数设置,满足少数用户的特殊使用。也可以经由PPVIS 使技术人员获得进一步的UPS 工作参数资料,对于UPS 的状况可以更清楚的掌握

山特UPS电源技术方案

电气规格: >>>符合国际EMC 安全规定

电池电压(28~32pcs)×12VDC

噪音<55dB

外形尺寸(mm)420*630*880(20KVA) /

450*700*1150(30/40KVA) EMS IEC61000-4-2(ESD): 抗静电能力

IEC61000-4-3(RS): 抗辐射干扰能力