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超前规划
由于供配电系统不易改造,机房在规划时会思索到将来3~5年的业务扩容,常常需求提早规划好扩容容量的供配电系统;图3给出了超前规划降低UPS负载率。
②冗余配置
为保证牢靠性,供配电系统需求冗余配置,常采用N+1配置,局部中心负载以至采用2N或2(N+1)配置,保证供配电系统任何一条线路呈现问题时都不会招致负载掉电;采用图4给出了冗余配置降低系统负载率。
③机房设计时不可能依照100%负载率停止设计,普通状况下,负载率不会超越80%。
由于以上所讲的三个缘由,普通状况下,UPS实践负载率低于40%,冗余越高的,负载率越低(见图4),一些机房UPS负载率会低到20%左右。
2 UPS损耗组成
如何提升UPS的效率?UPS的损耗由哪些局部组成?图5为UPS输入功率的zui终走向。
图5中深色局部为UPSzui终输出功率,即提供应负载的能量;淡色局部为UPS本身产生的损耗,zui终转化为热量或辐射等;图上方的折线图为效率趋向。从图5中能够看出UPS损耗并不是呈现线性增加,这是由于其损耗由多品种型组成。以下对空载时的损耗和满载时的损耗分别停止剖析,从中找出UPS损耗构成的根本规律。
(1)空载损耗
从图6中能够看出,UPS上电后,有一局部器件一直处于工作状态,其损耗即便在UPS空载时也是*的。这局部器件中,损耗zui大的是电感,占领了42%,其次是IGBT和SCR的驱动以及SCR自身的损耗,两者加起来大约占了26%左右,还有一些损耗比拟小的,比方泄放电阻,电容内阻等。普通占UPSzui大额定容量的0.5%~3%左右。
(2)满载损耗
图7为满载损耗散布图,能够看出,跟空载损耗相比IGBT与二极管损耗明显增大,从空载时的6.6%跃升至45.7%;电感损耗占比略有降落,但是依然占领了32.6%;SCR的损耗略有上升,从12.4%上升到14.4%。其他诸如风扇,监控,控制板等占比均有降落。
从以上的比照能够看出,IGBT、二极管、电感等的损耗是UPS损耗的大头,要想提升UPS的效率,一方面需求从降低这些器件损耗动手,另一方面,能够选择更优的拓扑构造。
3 如何降低UPS损耗
(1)降低器件损耗
高频UPS所用的半导体器件主要为IGBT、二极管以及MOSFET。由于本身构造和工作特性不同,器件损耗构成各有不同。
①IGBT
IGBT的损耗由导通损耗和开关损耗构成。
导通损耗等于导通电流ICE和正导游通压降UCE的乘积
开关损耗分为开通和关断损耗,能够用单次通断的能量损耗(Eon或Eoff)乘以开关频率Fsw来表示
降低IGBT损耗需求选择导通压降低、开关损耗小的型号。由于通常导通压降低和开关损耗小无法同时选择,所以需求判别实践电路中导通损耗比拟大还是开关损耗比拟大,然后选择收益zui大的一个方向选择IGBT。
随着半导体技术的开展,IGBT也逐步呈现高效化的趋向,新一代的IGBT通常比上一代损耗降低,所以优先选择采用技术的IGBT也是降低损耗的一个常用手法。华为UPSU5000在整流和逆变电路上选择了不同型号的IGBT以配合电路实践工作特性,以求到达损耗zui小。
注:局部电路中IGBT的反并联二极管也会产生损耗,选择IGBT时也需求留意二极管特性。
②二极管
在UPS中会运用较多的功率二极管,依照电路工作的频率,二极管分为高频二极管和整流(工频)二极管,两种二极管的损耗略有差别,本文主要讨论高频二极管的状况。
高频二极管的损耗主要由导通损耗和开关损耗构成,导通损耗等于正导游通电流IF和正导游通压降UF的乘积:
开关损耗主要是由二极管的反向恢复电流惹起的
式中,Udiode-REC为二极管的反向电压,Ileakage-diode-REC为二极管的反向恢复电流。
二极管的总损耗为:
如上式所示,假如要降低高频二极管的损耗,需求选择导通压降小和反向恢复快的二极管。
③功率电感
功率电感的损耗由磁芯损耗和线圈损耗组成。磁芯损耗分为磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。UPS普通工作频率不高,大局部在20kHz左右,磁芯损耗主要由磁滞损耗和涡流损耗构成,通常磁芯供给商的拟合损耗曲线会包含这些损耗。以CSC sendust26μ磁芯为例,图8中给出了损耗的拟合公式,先计算出B,再代入工作频率即可得到单位体积的损耗。降低B能有效降低磁芯损耗,即能够选择增大磁路截面积或进步频率、降低工作电压等措施来降低磁芯损耗。例如:以CSC铁硅铝26μ的磁芯为例,假如将磁芯的截面积增加25%,其他条件不变,则B会降低25%,磁芯损耗则会降低45%。
DAFER德富力蓄电池,其性能已达到较高水平。公司在生产过程中严格遵照ISO9001的质量标准,采用*的质量控制工艺,在原材料采购、制程控制、出货检测的整个过程中进行严格的质量控制。产品拥有可靠的性能,才获得了ISO9001、UL和CE等认证。
DAFER德富力蓄电池产品优势:
•安全性能好:正常使用下无电解液漏出,无电池膨胀及破裂。
•放电性能好:放电电压平稳,放电平台平缓。
•耐震动性好:*充电状态的电池*固定,以4mm的振幅,16.7HZ的频率震动1小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
•耐冲击性好:*充电状态的电池从20CM高处自然落至1CM厚的硬木板上3次无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
•耐过放电性好:25摄氏度,*充电状态的电池进行定电阻放电3星期(电阻只相当于该电池1CA放电要求的电阻),恢复容量在75%以上.
•耐充电性好:25摄氏度,*充电状态的电池0.1CA充电48小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常,容量维持率在上95%以.
蓄电池应用领域与分类:
◆ 免维护无须补液; ● UPS不间断电源;
◆ 内阻小,大电流放电性能好; ● 消防备用电源;
◆ 适应温度广; ● 安全防护报警系统;
◆ 自放电小; ● 应急照明系统;
◆ 使用寿命长; ● 电力,邮电通信系统;
◆ 荷电出厂,使用方便; ● 电子仪器仪表;
◆ 安全防爆; ● 电动工具,电动玩具;
◆ *配方,深放电恢复性能好; ● 便携式电子设备;
◆ 无游离电解液,侧倒仍能使用; ● 摄影器材;
◆ 产品通过CE,ROHS认证,所有电池 ● 太阳能、风能发电系统;
符合国家标准。 ● 巡逻自行车、红绿警示灯等。
阀控式密封免维护铅酸蓄电池规格型号参数:
电池型号 | 额定电压(V) | 容量(Ah) | 外观尺寸 | 端子类型 | ||
长 | 宽 | 高 | ||||
NP24-12 | 12 | 24 | 166 | 126 | 174 | T4 |
NP38-12 | 12 | 28 | 197 | 166 | 174 | T32 |
NP40-12 | 12 | 40 | 197 | 166 | 174 | T32 |
NP65-12 | 12 | 65 | 350 | 166 | 179 | T9 |
NP100-12 | 12 | 100 | 407 | 174 | 209 | T10 |
NP120-12 | 12 | 120 | 407 | 174 | 233 | T11 |
NP150-12 | 12 | 150 | 484 | 170 | 240 | T46 |
NP200-12 | 12 | 200 | 522 | 240 | 216 | T11 |
NP250-12 | 12 | 250 | 520 | 268 | 220 | T11 |
蓄电池全国销售网络:
【华 北】 北京市 天津市 河北省 山西省 内蒙古自治区
【东 北】 辽宁省 吉林省 黑龙江省
【华 东】 上海市 江苏省 浙江省 安徽省 福建省 江西省 山东省
【中 南】 河南省 湖北省 湖南省 广东省 广西壮族自治区 海南省
【西 南】 重庆市 四川省 贵州省 云南省 西藏自治区
【西 北】 陕西省 甘肃省 青海省 宁夏回族自治区 新疆维吾尔自治区
【港澳台】 香港特别行政区 澳门特别行政区 中国台湾省等
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线圈损耗是电流在导线上流过产生的。通常流过电感的电流包括直流或工频的低频电流和开关频率的高频电流。由于集肤效应的存在,开关频率较高时线圈的交流阻抗会大于直流阻抗,所以设计时假如开关频率较高,需求用多股细线并绕来降低集肤效应的影响。
④风扇
风扇的损耗主要来自电机,通常电机的损耗和转速的立方成正比,所以在不同负载段恰当调整风扇转速,能够降低各负载段的风扇损耗。
(2)优化拓扑构造,降低损耗
除了以上讨论的降低器件损耗外,经过优化UPS的拓扑构造也能够降低损耗。在UPS范畴,大量应用多电平拓扑。相关于以前运用的两电平拓扑,如今常用的二极管箝位型三电平拓扑与传统两电平拓扑逆变器相比,能够减小滤波电感的尺寸和损耗。
①三电平损耗剖析
图9给出二极管箝位型三电平逆变器拓扑。电路主要损耗为开关器件的导通损耗、开关损耗以及输出滤波电感损耗。因三相电路三个桥臂的损耗相同,为便于计算,基于A相单相桥臂停止损耗剖析。
如图10给出A相桥臂开关VT1~VT4的驱动信号ugVT1~ugVT4与输出电压uo、电流io关系表示图。开关动作状况可依据uo、io的方向分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域。
ugVT1~ugVT4与uo、io的关系由图10能够看出,在Ⅰ区域中,io方向为负,即流入变换器。当输出高电平常,VD1,VD2导通;当输出零电平常,VD5,VT3导通。疏忽io在一个开关周期中的变化,则Ⅰ区域中逆变器单相半导体器件损耗功率为
式中,EswⅠ为Ⅰ区域器件耗费的总开关损耗能量;EconⅠ+为Ⅰ区域输出高电平常,器件耗费的总导通损耗能量;EconⅠ0为Ⅰ区域输出零电平常,器件耗费的总导通损耗能量;f为输出电压频率。在Ⅱ区域中,io方向为正,即流出变换器。当输出高电平常,VT1、VT2导通,输出零电平常,VD6、VT2导通。Ⅱ区域导通器件表示图疏忽io在一个开关周期中的变化,则Ⅱ区域中逆变器单相半导体器件损耗功率为
式中,EswⅡ为Ⅱ区域器件耗费的总开关损耗能量;EconⅡ+为II区域输出高电平常,器件耗费的总导通损耗能量;EconⅡ0为Ⅱ区域输出零电平常,器件耗费的总导通损耗能量。剖析可知,Ⅲ区域与Ⅰ区域,Ⅳ区域与Ⅱ区域分别为对偶关系,所以Ⅲ区域的器件损耗与Ⅰ区域相同,Ⅳ区域的器件损耗与Ⅱ区域相同,故三电平逆变器三相半导体器件总损耗功率为
②两电平损耗剖析
两电平逆变器拓扑如图11所示。同样,依据uo和io的方向,将开关动作状况分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域,则两电平逆变器三相半导体器件总损耗功率可表示为
各重量计算与三电平对应,但需修正相应的损耗参数。
比照式(1)和式(2),用Mathcad软件可算出三电平和两电平逆变器在相同给定应用条件下的损耗和效率。
依照以下给定值计算:三电平逆变器以IGBT为开关器件,型号为2MBI 300U2B-060(600V/300A),二极管VD1~VD6型号为1FI150B-060(600V/200A);两电平逆变器所用IGBT型号为2MBI300UC-120(1200V/300A);两种拓扑逆变器驱动电阻Rg=5Ω,工作温度Tj=125℃。理论计算,当fs=10kHz时,三电平逆变器效率比两电平逆变器进步1.7%;当fs=20kHz,三电平逆变器效率可进步2.79%。能够看出,选择更优的拓扑能够显著进步效率。