艾力德6-GFM-65閥控密封式鉛酸蓄電池12V65AH

圖5  全橋逆變器UPS一個功率管穿通情況原理圖

并聯(lián)運行描述了這樣一種配置，即將兩個或兩個以上的不間斷電源模塊的輸出連接在一起，通過一個共同的交流母線，提供給負荷。為了能夠成功地做到這一點，每一個不間斷電源模塊必須能夠并聯(lián)運行，但并非所有的UPS都能夠并聯(lián)運行。要做到能夠并聯(lián)運行，模塊需要配備并行卡，然后通過線(光)纜連結，形成一個閉環(huán)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。這使得數(shù)據(jù)在不間斷電源的模塊之間進行交換。如果有需要，每個模塊仍然可以獨立運行，但這個并行卡將使并聯(lián)的整組不間斷電源模塊作為一個系統(tǒng)來運行。像這樣一組并聯(lián)的不間斷電源模塊被稱為一個UPS系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)有兩個基本的配置：并聯(lián)冗余系統(tǒng)和普通的并聯(lián)系統(tǒng)。

并聯(lián)冗余系統(tǒng)（N+X）

一種并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)是由一個或多個UPS模塊并聯(lián)運行，以一個所謂的N+X配置形式，這里X代表了額外的不間斷電源模塊的數(shù)量。例如，一個并聯(lián)的有兩個單位的UPS系統(tǒng)是一個N+1配置；三個單位的UPS系統(tǒng)就是N+2等等。每一個模塊都配有一個靜態(tài)旁路開關。所有模塊平均地分配負荷，但如果一個模塊出現(xiàn)故障（無論是正在形成的故障，還是已經(jīng)撤下去維修），其它模塊將接替它給負荷供電而不會間斷。

并聯(lián)冗余UPS是常見的可利用的并聯(lián)配置，它通常是用來保護要求高恢復性和高可用性的數(shù)據(jù)中心、工業(yè)用途和大型服務商的重要業(yè)務的應用。

每個UPS制造商的并聯(lián)運行不間斷電源模塊的數(shù)量是不同的，但一個共同的標準是最多只能是并聯(lián)8個UPS模塊。

并聯(lián)系統(tǒng)

一種并聯(lián)的不間斷電源供電系統(tǒng)，是由多個并聯(lián)工作的UPS組成，但沒有冗余，因此稱之為：并聯(lián)系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)并沒有增加系統(tǒng)的恢復能力，但可以花費較少的設備費用。然而，并聯(lián)冗余系統(tǒng)比普通的并聯(lián)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢，體現(xiàn)在維護/修理期間的不間斷供電（特別是針對一個重要業(yè)務的應用時）。一個并聯(lián)冗余的解決方案允許維修工作進行，而不中斷負載，而同樣的情況在一個普通的并聯(lián)配置中，整個UPS系統(tǒng)必須走旁路，只允許個別單元繼續(xù)工作。在一個普通的并聯(lián)系統(tǒng)中，UPS系統(tǒng)總的供電能力是這個系統(tǒng)中UPS模塊的總數(shù)。

在并聯(lián)配置中UPS的規(guī)模是至關重要的

設計一個并聯(lián)的UPS系統(tǒng)的關鍵是確定UPS的供電能力大小。整個系統(tǒng)需要確定規(guī)模，從而使任何一個模塊不應該因為超載而發(fā)生故障。但也將具有一定程度的超載能力，就是當UPS系統(tǒng)在接近設計極限值時候（UPS設計極限含有一定的超載能力）的運行。

在正常運行期間，當可以提供電網(wǎng)供電（或發(fā)電機供電）時，無論在一個并聯(lián)冗余或并聯(lián)容量系統(tǒng)中，每一個不間斷電源模塊將分擔同樣的負載。在電池模塊的運行狀態(tài)下，也是負載均分。每個模塊都有自己的一套電池，而不是共用電池。

如果任何一個UPS模塊檢測出發(fā)生內部故障，它將自動斷開共同的輸出AC母線，其余的不間斷電源模塊將平均分擔負荷，沒有任何供電中斷。

在系統(tǒng)中，如果第二個不間斷電源模塊同時發(fā)生故障，剩余的運行中的UPS模塊將被迫超載，負荷通過靜態(tài)開關轉移到旁路供電。這將同時迫使兩個發(fā)生故障的UPS模塊進入旁路，但可以確保負載自動地得到足夠的能源而沒有中斷。

當在旁路內，系統(tǒng)恢復能力降低，負荷將被連接到原始市電電源或替代的交流電源。在旁路上，每個UPS將產(chǎn)生報警通知，在本地網(wǎng)絡或遠程站點可以捕獲到這些警報。

雙輸入供電

采用雙輸入供電，并聯(lián)的UPS配置的恢復能力可以得到進一步加強。這里的UPS系統(tǒng)是通過不同的整流器和靜態(tài)開關來供電的。

不間斷電源安裝通常依賴于共同的市電電源供給UPS和靜態(tài)旁路。但是，這樣就產(chǎn)生了一個單點故障，對于那些重要業(yè)務的應用，這是不可接受的。采用雙輸入供電，從不同的市電電源（甚至不同的變電站）供電，就解決了這一問題。

蓄電池是UPS的重要部件，在為UPS選用蓄電池時，合理的配置會提升UPS的整體性能、降低UPS的整體成本，在此簡述選用鉛酸蓄電池的一些注意事項，使UPS與電池能夠達到最優(yōu)化配置，以滿足不同應用場所的需求。

一 鉛酸蓄電池種類的選擇

1 鉛酸蓄電池的種類及優(yōu)缺點[l1] 

 
鉛酸蓄電池從制造結構上分為兩類，第一類是開口電池（又稱富液電池），開口電池的極板均浸泡在電解液中，反應產(chǎn)生的氧氣、氫氣從電池蓋的開口處逸出。開口電池優(yōu)點是①電池的外殼透明，能夠觀察到極板、液體的工作狀況，便于及時深度維護，從而保證了最高可靠性；②由于便于深度維護（加液、更換落后電池），保證了整個電池系統(tǒng)能夠長時間服役，因而壽命長，開口電池一般設計壽命20年[l2] ；③浮充電流小，運營成本低；缺點是：①需要專業(yè)的維護人員；②體積大，能量密度低；③需要通風良好的專用電池室[l3] ；④由于有酸霧逸出，與其他電子設備適應性較差。
對于可靠性要求極高的場所，如核電廠核島一般都會選擇核級開口電池。
第二類是閥控式密封電池（又稱貧液式電池），閥控電池在電池蓋上裝有單向閥，電池內部無游離酸，內部反應形成氧循環(huán)，正常運行時，氣體不外泄。閥控電池又由于電解液的存在方式不同分為AGM和GEL兩種。兩類電池的優(yōu)缺點見如下比較表。
 
因此，AGM適合在溫度適宜、要求高功率放電的場合,而GEL適合于環(huán)境溫度變化較大，市電供電較差的場合。
二 蓄電池容量的選擇
蓄電池的容量不能簡單以蓄電池的AH數(shù)來確定，因為相同AH數(shù)的蓄電池，不同的放電時間，表現(xiàn)出來的能力有很大的差異。 
例如C&D 12-100 LBT蓄電池的容量C20=100AH，是指該電池在25攝氏度時，放電電流為5A，放到截止電壓為10.5V時停止，放電時間能達20H。即5A×20H=100AH。通過以上表述，可以清晰的看到通常意義上的C20為100AH，表明了這個電池的20小時小電流的放電能力，而UPS應用往往是2小時內的短時間、大電流放電，我們應該關注每款電池短時間的放電能力。
C&D 12-100 LBT的C20=100AH,15分鐘放電能力為308.8瓦特；
C&D 12-370 DNT的C20=102AH,15分鐘放電能力為369.7瓦特；
相同都是100AH的電池，DNT電池15分鐘放電能力比普通電池高近20%。以300KVA的UPS后備15分鐘為例，需要LBT系列100AH電池140節(jié)，而DNT系列100AH電池僅需要114節(jié)，差異26節(jié)。
所以，為UPS選擇蓄電池容量，科學準確的方式是恒功率計算方式 
1.蓄電池容量計算公式
恒功率模型，即按照UPS負荷有功功率計算電池容量，計算方法如下：
第一步：根據(jù)如下公式求出業(yè)主需求的單體功率數(shù)Pdc
 
第二步：蓄電池在某截止電壓（例如1.75V）時的放電功率應大于此Pdc;
2.蓄電池容量計算舉例
（1）UPS參數(shù)

	



	

		

			

UPS容量:
			
			

800KVA
			
			

負載率:
			
			

100%
			
		
		

			

輸出功率因數(shù):
			
			

0.8
			
			

逆變器效率:
			
			

0.95
			
		
		

			

串聯(lián)節(jié)數(shù):
			
			

38
			
			

并聯(lián)組數(shù):
			
			

4
			
		
		

			

單體截止電壓:
			
			

1.7V
			
			

運行環(huán)境溫度:
			
			

25℃
			
		
	

（2）計算過程
滿足此用戶要求，每單體電池需要的直流功率是：
 
（3）電池的選擇
電池型號為：C&D 12-775A DNT的電池，在25℃的環(huán)境溫度下運行,截止電壓1.7V：
狀態(tài)一 #1：在15分鐘時放電功率為776W; 
狀態(tài)二 #2：在20分鐘時放電功率為570W。
 
根據(jù)如下公式推算，該電池組的預計后備時間為
 
（4）計算結果
該800 kVA UPS 滿載配置C&D 12-775A DNT 電池共 38節(jié)×4組，運行在25℃環(huán)境中，預計后備時間超過15分鐘。
3．蓄電池容量計算中注意事項
輸出功率因數(shù)、逆變器效率、串聯(lián)節(jié)數(shù)、截止電壓均由[l6] PS參數(shù)決定；負載率、環(huán)境溫度都是由最終客戶決定。
如果環(huán)境溫度不是 25攝氏度，可根據(jù)如下公式折算（此公式適合15-30攝氏度計算）。
Ct=Ce[1+K(t-25)]
- Ce—25攝氏度基準溫度容量
- t--放電時環(huán)境溫度
- K--溫度系數(shù)（10h率K=0.006， 3h率K=0.008，1h率K=0.01）
例如一個100AH的電池，在15攝氏度環(huán)境下，在后備時間30分鐘情況下使用。
C=100×[1+0.01×(15-25)]=90AH
即這個電池在15攝氏，電池已經(jīng)折算為90AH，相應的放電功率表里的數(shù)據(jù)也要乘以0.9。
總之，每個應用現(xiàn)場都有不同需求和客觀情況，多用型、長壽命、高功率、前端子、深循環(huán)等越來越多種類的鉛酸蓄電池的應用，將為每[l7] 位客戶打造個性化方案，提升關鍵設備電源系統(tǒng)的高性能及高可靠性。
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