UPS系统中电池后备时间的计算方法

在整个UPS系统中, 蓄电池是其后备电力的来源.所以其后备时间的计算在整个UPS系统的设计规划中就显得尤其的重要.目前而言一般计算蓄电池后备时间的常规方法有:

1.更据蓄电池厂商提供的蓄电池恒流放电电流表查表计算

2.更据蓄电池厂商提供的蓄电池恒功率放电表查表计算

由于UPS系统的放电特性是功率恒定,而电流会由于电压的降低而不断变化,且一般而言电池提供的恒流放电电流表一般都比较粗,所以在实际运用中, 恒流计算的方法都有一定的困难. 而恒功率的计算方法更加符合UPS系统的特性.以下对其作详细的介绍.

UPS的恒功率计算法的关键就在于计算出UPS放电的直流功率Pdc,其计算公式如下: 

Pdc=Q*cosΦ/ η

Q:  UPS的额定容量

CosΦ: UPS的输出功率因数

η: DC整机效率

在这3个参数当中Q和CosΦ可以直接从UPS的资料上获得,而UPS的资料上提供的一般都是AC状态下的整机效率. 而和DC整机效率有所不同,而不同结构的UPS又有所不同.以下对不同结构UPS的DC整机效率作一详细分析:

1. 

以上是在线式1~3KVA小型UPS的结构图,在DC状态下电池通过DC/DC转换器升压,再通过逆变器产生220V交流电压. 

故其DC整机效率=DC/DC转换器效率*逆变器效率,一般都比AC整机效率低,以台达N1~3K UPS为例为83%~86%.

2.  

以上是在线式6~30KVA中型UPS的结构图,在DC状态下电池通过和交流共享DC/DC转换器升压,再通过逆变器产生220V交流电压. 

故其DC整机效率=DC/DC转换器效率*逆变器效率,一般都比AC整机效率略低,以台达N7~11K UPS为例为88%~%, H系列为%~90%.

3. 

.

以上是在线式大型3相UPS的结构图,在DC状态下电池直接再通过逆变器产生220V交流电压.

故其DC整机效率基本等于逆变器效率, 一般都比AC整机效率略高,以台达NT系列 UPS为例为92%~96%.

通过上式的计算所得到得UPS的直流功率Pdc,考虑到每台UPS接一组蓄电池,所以单颗蓄电池的额定放电功率=Pdc/每组电池的颗数.  然后更据客户要求的后备时间查电池厂商提供的恒功率放电表在截止电压下(N,H: 9.6V , NT: 10.5V)的额定功率得到所需电池容量

据例: 台达NT40K配中达蓄电池,电池后备时间1小时的电池计算方法.

Pdc=Q*cosΦ/ η=40000*0.8/0.92=34782W  

单颗电池的额定放电功率=Pdc/每组电池的组数=34782W/29=1199W

中达蓄电池恒功率放电表

查表见截止电压10.5V, 60分钟下100AH电池的额定功率636W,200AH电池的额定功率1338W.

1199W/636W=1.88 , 考虑到安全余量,选用2组100AH电池,或1组200AH电池.

结论:

    电池的恒功率计算法是比较准确并适合UPS系统的一种算法.以上计算方法计算出的电池容量是在20℃~25℃下新电池的数据,如果温度不同,容量会有所差异,一般而言如果在允许的范围请余留25%的安全余量.