FOLANNIC FD31 UPS工作原理介绍_单相ups电路

1．1简介
FOLANNIC FD31系列UPS系工业级电厂型不间断电源，是为重要负载提供不受电网干扰、稳压、稳频的电力供应的电源设备，在市电掉电后，UPS可给负载继续提供一段时间供电，此系列UPS采用带输出隔离变压器的高频双变换结构和先进的全数字控制技术，输出稳定、洁净、不间断具备完备的网络管理功能。

                          图1-1  UPS原理框图
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1. 2工作原理
   如图1-1所示，UPS主要包括由整流模块（REC）和逆变模块（INV）旁路静态输入开关SW2、维修旁路空开SW3、输出隔离变压器和逆变静态开关、蓄电池组以及输入SW1/输出SW5空开等。单机主电路图1-2所示
   UPS单机系统主电路如图1-2所示。

图1-2 UPS单机主电路原理图
主路输入电源从空气断路器K1输入，通过输入电感和隔离变压器进入整流单元，整流器将三相交流电变换为稳定的直流电源，整流器同时具有充电器的功能；该部分电路采用延时软启动和全相控制技术，提高了系统的抗冲击能力和直流母线电压的稳定性，可减小直流系统充电纹波。
直流系统通过K2及接触器接入，只有在直流母线电压达到一定阀值时接触器才能将直流系统与直流母线接通，直流系统通过直流滤波电路向逆变器提供直流电源。
逆变器采用DSP、MCU和DDC实时处理的全数字矢量控制技术，通过数字正弦波脉宽调制DSPWM六只IGBT功率开关器件，把直流电源变换成三相交流。输出经过△/Y0变压器、静态开关、空气断路器K4等功能单元，实现负载端与输入侧的隔离。
旁路输入电源从空气断路器K3输入，通过旁路静态开关的控制后输出。
UPS并机系统采用数字信号处理器DSP控制技术，独立逻辑在线并联技术。各台UPS由并机板引入并机逻辑信号和环流检测信号，可实现最多达8台UPS的直接并联。UPS电源能够实现N+X冗余并联、扩容并联及串联热备份等多种工作方式。在线并机不需增加任何辅助设备，可缩短停电时间甚至无需断电，从而提高系统可靠性。

1. 3工作模式
   1． 正常工作模式
   在主路市电正常时，UPS给负载提供高品质纯净正弦波交流电源,原理框图见图1-3。

图1-3正常工作模式
2．直流系统工作模式
当市电异常时，系统自动无间断地切换到直流系统工作模式，由直流系统通过逆变器输出交流电向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式。原理框图见图1-4。

图1-4直流工作模式
3．旁路工作模式
UPS有两种旁路工作方式，一种能自动恢复到正常工作模式；另一种需人工干预才能回到正常工作模式。
在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。过载消除后，系统自动恢复正常供电方式。
当用户关机，或发生严重故障情况下，逆变器关闭，系统会切换并停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机。原理框图见图1-5。

图1-5旁路工作模式
4．ECO工作模式
如果负载对电源的质量要求不是很高（如用户设备允许断电达到20ms），而对系统的效率要求较高时，可通过设置让系统工作在“ECO工作方式”。这种方式下，旁路电源正常时系统通过静态旁路给负载供电，当旁路电源断电或超出允许范围时，UPS会自动将负载切换到由主路或直流系统向逆变器供电（间断时间＜1ms。当旁路电源恢复正常后（在允许范围内），系统会自动地切回到旁路供电，从而大大提高了系统的效率。原理框图见图1-6。

图1-6 ECO工作模式
5．维修工作模式
对UPS系统及直流系统进行全面检修或设备故障维修时，可以通过闭合维护开关SW3，将负载转向维修旁路直接供电，以实现对负载不停电维护。维修时需要断开UPS内部的主电源输入开关SW1，旁路输入开关SW2和电池输入开关SW4以及输出开关SW5，实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式。原理框图见1-7。

图1-7 维修工作模式
6．联合供电工作模式
当市电无法供电，柴油发电机组输出功率又不满足负荷需求时，直流系统会自动辅助供电，实现柴油发电机组与直流系统联合供电。联合供电时间应当服从直流系统管理系统的设置。原理框图见图1-8。

图1-8联合供电工作模式
7．并机工作模式
多台UPS（最多8台）在冗余并机或扩容并联的工作方式时，各台UPS之间自动均分负载，如果其中一台UPS出现故障，该台UPS自动退出运行，剩余UPS均分负载；如果系统过载，则整个UPS系统转旁路运行。并机工作又有正常工作模式、直流系统工作模式、旁路供电模式、维修工作模式和联合供电模式等多种工作模式。

图1-9 2台UPS并机工作方式
1．4基本功能
【电池管理功能】UPS直流系统应具有先进的电池管理功能，主要包括电池故障检测、电池放电后备时间预测及电池自检等。
【延时软启动功能】UPS系统的延时软启动功能，能大大减小系统启动过程中对设备和电网的冲击。
【告警和保护功能】UPS系统具有多种告警方式，可通过声、光、LCD、输入输出接点以及网络传输方式对当前的告警进行及时、准确和详细的提示。
【冷启动功能】UPS系统在没有交流电源输入时用直流系统可直接启动UPS。
【市电恢复自启动功能】市电恢复自启动功能是针对UPS设备接有后备直流系统的场合设计的，可以在后备直流系统实施欠压保护后，输入交流电恢复正常时，UPS电源自动启动，按预先设定的工作模式选择供电方式。
【监控系统功能】UPS系统的监控系统具有优异的本机监控功能支持灵活的网络化监控，可以充分满足不同用户的应用需求。
【并机功能】UPS能够并机冗余工作，可以组成最多达八台UPS并机系统，满足对负载的可靠度要求。
1．5性能指标
FOLANNIC FD31-UPS系统的特性参数

1. 整流器输入 见表1
   表1
   型 号 30KVA 40KVA 60KVA
   标称容量（KVA） 30 40 60
   输入单相最大电流 75 105 150
   工作方式及原理 在线式供电，静态旁路开关（无间断切换），双重转换技术，输出电源完全隔离。
   相 数 三相+N+G
   标称电压 380VAC±20%
   标称频率 50Hz±10%，60Hz±10%
   电压谐波失真 ＜10%
   软 启 动 0～100% 5sec

2. 整流器输出 见表2
   表2
   型 号 30KVA 40KVA 60KVA
   最大输出电压 280VDC

3. 直流系统 见表3
   表3
   型 号 30KVA 40KVA 60KVA
   最大放电电流（A） 85 113 169
   电 池 数 量 18节
   标称电池电压 220VDC
   浮 充 电 压 240VDC

4. 逆变器 见表4
   表4

型 号 30KVA 40KVA 60KVA
额定功率（KW）COSφ=0.8 24 32 48
相 数 L+N+G
标称电压 220VAC±1%（稳态负载），220VAC±5%（负载波动）

标称频率 50Hz±0.05%
频率稳定度：不同步时 ＜±0.05%
频率稳定度：同步时 ＜±2%
波峰因数 3：1
输出波形 正弦波
总谐波失真 线性负载＜3%；非线性负载＜5%
动态负载电压瞬变
（由0到100%跃变） ＜±5%
瞬间恢复时间 ＜10ms
平衡负载电压 ＜±1%；＜±5%（不平衡负载电压）
过载能力 125% 10min，150% 1Min
5. 旁路 见表5
表5

型 号 30KVA 40KVA 60KVA
旁路输入电流（A） 136 180 260
相 数 L+N
标称电压 220VAC±15%
标称频率 50Hz±5%
逆变器/旁路（转换时间） （过载）0ms

6. 系统 见表6
   表6

型 号 30KVA 40KVA 60KVA
输出单相旁路电流(A) 136 180 260
效率 负载100% ＞80%
计算机通讯接口 RS232
运行温度 0～40℃
相对湿度（不凝结） 5%～95%
运行高度（最大） ＜1000米（每增加100米功率下降1%，最高4000米）
冷却方式 强制通风
噪声dB（根据负载和温度）距离机器1M处 48～60 53～65
箱体颜色 灰色
输入电缆 底部/背部
易维护 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
输入装置 接线端子排
输出装置 接线端子排

*以上数据为参考数据，若有变动以实物为准。