PW技术原理

Galaxy PW?50/60Hz 20－200KVA

全系列IGBT UPS 单机和并机

韩林 张永萍 刘爱珍 编写

MGE培训中心(中国区域)

目录

目录

第一章 Galaxy PW介绍................................................(4)

第二章 ECO模式......................................................(12)

第三章 Galaxy PW UPS概述

3-1 单机UPS结构...........................................。。...(15) 3-2 并联UPS结构..................................................(17) 3-3 控制系统结构.................................................(19)

第四章 单元电路介绍

4-1 控制电源..............................……...............。..(23)

4-2 整流器电路..........................…….....................(26) 4-3 逆变器电路...................................................(35) 4-4 旁路静态开关电路.............................................(43) 4-5 并联UPS系统..................................................(53) 4-6 电池.........................................................(65)

第五章 UPS特性

5-1 过载特性....................................................(70) 5-2 负载特性与功率折算................................…........(75) 5-3 功率因数与cos?.................................…...........(78) 5-4 峰值系数....................................................(79) 附录

附录一：Galaxy PW UPS系统的设置参数.............................(81) 附录二：PC 板介绍（PC board specification）.....................(91)

梅兰日兰电子有限公司版权所有

Page 2 of 131

目录

附录三：系统接地方式..........................................(95) 附录四：Galaxy PW UPS单机和ECO模式电路图（40/60KVA）..........(101) 附录五：Galaxy PW UPS单机和ECO模式电路图（120KVA）...........（116） 附录六：Galaxy PW UPS单机和ECO模式电路图（200KVA）...........（131）

梅兰日兰电子有限公司版权所有 Page 3 of 131

Galaxy PW UPS介绍

第一章 Galaxy PW UPS介绍

介绍 中到大功率战略性的负载保护和谐波抑制 Galaxy PW ? 8 种额定功率： 40 - 50 - 60 - 80 - 100 - 120 - 160 - 200 kVA ? 三相输入，三相输出 ? 并联多达四个UPS单元； 即最高可达 800 kVA ? 双转换在线式 (VFI) ? 自动旁路和手动旁路 ? 后备时间 从 8 分钟到长达 8 小时 ? 密封/开口铅酸电池或镍/镉电池，服役年限为5年、 图4.27：Galaxy PW 系列 10 年或更长 应用范围 Galaxy PW 是为满足商业和工业过程处理 (自动控制、仪器仪表、设备、应急照明)的高可用性要求设计的。 颜色 ? 浅灰 RAL 9002. 需要其它颜色，请向我们咨询。 主要特性 极端的灵活性和较小的占地面积 Galaxy PW 能够适应各种环境及其变化： ? 多种后备时间，从8 分钟到 8小时。 ? 模块化设计易于升级，例如增加额定功率或提高可用性： > 并联多达四个UPS单元； > 热备份配置； > 通过同步模块可以实现冗余UPS的同步，从而提高可用性或满足将来对可用性的要求； ? 极宽的输入电压范围，改进了与上线电源的兼容性，因而几乎不用切换到电池供电； ? 优化的占地面积： > 整个系列的深度相同 (825 mm)； > 40 到 60 kVA机柜有两种高度：1400 mm或1900 mm，用于整合隔离变压器或谐波滤波器或输出配 电等； > 可以通过顶部连接功率电缆。 可以用于安装选件的空间可靠墙安装1900 毫米1900 毫米1400 毫米1400 毫米40 到 60 kVA(两种高度)80 到 120 kVA160 和200 kVA715到1215 毫米82825 毫米715 毫米5 毫米715 毫米1015 毫米1215 毫米 图4.28：缩小占地面积

梅兰日兰电子有限公司版权所有

Page 4 of 131

Galaxy PW UPS介绍

可用性

通过设计，Galaxy PW 总是优先保证负载的电力：

? 双转换在线技术 (在IEC 62040-3/EN 62040-3标准中定义为VFI级)，完全地再生电压和频率，并保 证无论配电系统的情况如何都能提供恒定质量的电力。

? 自动旁路用于在发生内部异常的情况下将负载无间断地切换到旁路交流输入(容错功能)。 ? N+1冗余多达四个UPS单元(3+1)。

? 冷起动功能用于在市电停电的情况下利用电池电力起动负载。

消除谐波和节能

THM (全面谐波治理) 选件提供了对上线谐波问题的全面解决方案： ? 消除输入电流中的谐波 (THDI < 4%)； ? 提高功率因数 (0.95)； ? 与发电机组完全兼容； ? 输入视在功率下降20%。

所有以上的特性都导致用电费用的下降，使配套的发电机组的所需容量下降。 Galaxy PW 还提供最佳的效率，在智能节能运行方式(ECO)下，效率高达 97%。

简单和清晰的用户界面

Galaxy PW 的用户界面设计得既能确保运行又提供完整的监视信息：

? 含中文在内的15种语言图形显示屏提供有关测量值、诊断和告警的明确信息； ? 带LED的动态模拟面板； ? 对150多种不同的参数进行分析； ? 带时间标识的最后500个事件的记录； ? 指示电池的剩余后备时间。

Galaxy PW 还提供与电力环境和计算机环境广泛通信的能力： ? 中介11接点通信接口 + 6 干接点 250 V 5 A；

? 三个额外的通信插槽用于安装SNMP、JBus/Modbus、U-Talk (RS232-ASCII)、USB或继电器接点 (AS400)选件接口板；

? MultiSlot多功能扩展模块(选件)； ? 紧急停机(EPO)接线端子(选件)； ? LED 远程指示单元 (选件)； ? 与不同的软件包兼容：

> Monitor-Pac，用于管理和监视各种梅兰日兰的电源设备；

> Solution-Pac，用于管理UPS，具有在UPS的后备时间结束之前自动关闭系统文件的功能；

> UPS Web-Pac，用于通过环球网(Web)管理UPS，具有在UPS的后备时间结束之前自动关闭系统文

件的功能；

> Management-Pac，用于由网络管理员来管理和监视一组若干台UPS。

电压电流负载率温度电池参数 后备时间电池监视器计算软件电池终止报警服役年限 图4.29：中文图形显示屏

图4.30：电池监视器

梅兰日兰电子有限公司版权所有 Page 5 of 131

Galaxy PW UPS介绍

电池监视器用于先进的电池管理

电池监视器通过下列的功能优化了电池的服役年限和连续地维持电池的高度可用性： ? 综合考虑电池初始化参数和按照环境温度调整充电电压，延长电池的服役年限； ? 按照电池的老化程度、房间的温度和UPS的负载率精确地测量真实的后备时间； ? 计算剩余的电池服役年限； ? 电池深度放电保护；

? 充电电流的限流 (0.05 C10 到 0.1 C10)； ? 定期自动测试电池；

? 倒送保护装置(选件)在电池放电期间防止电力流向上线的配电系统中； ? 电池监视器

TM

(选件)用于逐只监视电池。

优质的供电电压

随着非线性负载的大量增加， Galaxy PW 提供最具有创新意义的解决方案： ? IGBT技术加上自由频率斩波 ， 保证了输出电压的谐波失真度低于3%； ? 带电池运行期间负载发生100%阶跃变化时，瞬态电压变化低于2%； ? 能够为峰值因数最高达6.6：1的负载供电； ? 能够在不平衡负载的情况下运行 (高达 100%)。

与发电机组完全兼容

Galaxy PW 提供与发电机组完全兼容的运行： ? 消除上线的谐波 (全系列无源和有源谐波滤波器)； ? 顺序起动并联的各个 UPS 单元来限制起动电流； ? 在利用发电机组供电时可人为限制输入的功率；

? 当发电机组起动投入供电时，各UPS单元可依次延时斜坡起动（0到255秒钟的延时递增过程)。

In整流器 / 充电器斜坡启动t设定延时0-255秒6 到 15 秒钟 图4.31：当发电机组起动投入供电时，各UPS单元可依次延时斜坡起动

梅兰日兰电子有限公司版权所有 Page 6 of 131

Galaxy PW UPS介绍

单线图和功能

Galaxy PW 单机UPS单元提供下列组件和功能：

主交流输入旁路交流输入标准配置 ? 三相整流器/充电器 ? 具有PWM自由频率斩波的三相逆变器 ? 自动旁路 (静态开关) 电池UPS? 手动维修旁路 ? 图形显示屏具有15种语言，带时间标识的事件记录 ? 中介11接点通信接口 ? 三个通信板插槽 ? 功能： > 电池监视器精确测量真实后备时间 > ECO 节能方式 > 依靠电池电力的冷起动 > 在发电机组供电期间暂时中断对电池的充电 > 当发电机组起动并投入供电时，UPS经过不同的延时后 斜坡起动 选件配置 ? THM 有源滤波器或无源滤波器 (带接触器的非补偿式或 补偿式) 负载 ? 倒送功能防止电池故障影响上线的配电系统 ? 电池监视器? MultiSlot ? 通信接口板： TM > RS232/U-Talk或JBus/Modbus > RS485 JBus/Modbus > SNMP/以太网 > RS232 HID > USB/HID > XML-Web (HTTP) > 6 继电器接点，250 V 2 A > 干接点和/或远程关闭系统文件 ? 软件： > Monitor-Pac > Solution-Pac > UPS Web-Pac > Management-Pac 图4.32：单机UPS单元.

梅兰日兰电子有限公司版权所有 Page 7 of 131

Galaxy PW UPS介绍

电气特性和通信

额定功率 (PF= 0.8时的KVA) (额定视在输出功率) 有功功率 (kW) 输入(额定值和容限范围) 相数 电压 主交流输入 旁路交流输入 频率 电流 输出(额定值和容限范围) 相数 电压 频率 步 非同步运行 功率因数 THDU (2) 线性负载 线性负载 非线性负载 逆变器的短路能力 旁路的短路能力(以20毫秒计)(3) 过载能力 峰值因数 瞬态电压 与交流电源同Hz 0.8 ? 2 % 相电压 ? 2 % 线电压，? 3 %相电压 2.33 In – 1秒钟 21In 20In 16In 27In 21In 18In 23In 19In (3)40 32 50 40 60 48 80 64 100 80 120 96 160 128 200 160 3相 + N + PE 380 / 400 / 415 V ± 15 % 三相 (1) 380 / 400 / 415 V ± 10 % 三相 50或60 Hz ± 10 % 参阅下面的“输入和输出电流”表 (1) + N 3相 + N + PE 380 / 400 / 415 V ± 1 % (1) 50或60 ± 0.5 Hz (以0.25Hz的步长在0.5到2Hz之间可调整) ± 0.02 Hz 125 % 为 10分钟，165 % 为 1分钟 3 ：1 ± 2 %，从0到100%或从100到0%的负载阶跃变化 恢复时间 < 20 毫秒； 电压和相位的不平衡 最大频率变化率 效率 负载率 ECO 方式 100 % 50 % 100 % 50 % 对100%的电流时分别为1%和2度 0.5到2 Hz/s可调 91.5% 91.5% 高达 97 % 高达 96 % 93% 92.5% 92% 93% 92.5% 91% 92% 91.5% 91.5% 92% 92.5% 92% 92% 92.5% 切换到交流旁路的条件 可以接受的电压偏差 同步频率范围 最大相位差 电池 类型 服役年限 后备时间 密封铅酸 (可选： 开口铅酸或镍镉) 5年、10 年或10 年以上 8 - 10 - 15 - 20 - 30分钟 - 60分钟 (或按用户要求更长的后备时间) + 10 %，- 12% ± 0.5 Hz 到 ± 2 Hz (从1%到4%可调) 3 度 通信 标准 中介11接点通信接口 3 个插槽用于安装通信接口板 梅兰日兰电子有限公司版权所有 Page 8 of 131

Galaxy PW UPS介绍

选件 MultiSlot通过RJ45接口提供三个额外的插槽 2接口 RS232/U-Talk卡、JBus/ModBus RS485 JBus/Modbus接口板 10BT SNMP接口板 2接口RS232接口板(HID 协议) USB接口板(HID 协议) XML-Web接口板(HTTP) 2接口干接点和/或远程关闭系统文件接口板 具有 6 个继电器接点的接口板 (250 V 2 A) LED指示灯单元

(1) 按用户的要求可提供其它的电压，如 208、220、480 V、660 V… (2) THDU (总谐波失真度 - U 代表电压) (3) In = 输出电流 (对PF = 0.8)， 即In?Pn0.8Un3

梅兰日兰电子有限公司版权所有

Page 9 of 131

Galaxy PW UPS介绍

物理特性、环境和标准

额定功率 (PF= 0.8时的KVA) (额定视在输出功率) 有功功率 (kW) UPS主机柜的尺寸和重量 高度 (毫米) 宽度 (毫米) 深度 (毫米) 不加选件的重量 (千克) 1400或1900 715 825 490 540 800 1200 1900 1015 1215 32 40 48 64 80 96 128 160 40 50 60 80 100 120 160 200 进口电池柜的尺寸和重量： 高度 1400毫米- 深度 825 mm- 后备时间 10分钟 - 5年 后备时间 30分钟 - 5年 宽度 (毫米) 不加电池 (千克) 宽度 (毫米) 不加电池 (千克) 715 640 1730 1250 1540 670 1015 820 2445 1990 进口电池柜的尺寸和重量： 高度 1900毫米- 深度 825 mm 后备时间 10分钟 - 5年 后备时间 30分钟 - 5年 环境 噪声水平(dBA) (按照ISO3746的定义) 热损耗 (kW) 单台UPS 带100%的负载 宽度 (毫米) 不加电池 (千克) 宽度 (毫米) 不加电池 (千克) 715 675 1430 1390 1685 690 845 1730 1930 1015 1100 1015 2475 2765 1370 1430 1730 1430 3820 4295 2110 2030 2785 2030 5670 < 58 3 3.5 6.5 < 60 3.7 4.7 8.4 4.8 5.8 10.6 < 65 4.8 6.8 11.5 6.5 8.5 15.0 7.8 9.8 17.5 10.2 14.0 24.0 13.9 17.5 31.0 1 / 2 冗余 2 台UPS各带50%负载 1 / 3 冗余 3 台UPS各带66%负载 保护等级(按照IEC 529的定义) 不用功率折算的最高海拔高度 贮存温度范围 不带电池 带电池 运行温度范围 逆变器 高度为 1400 mm的机柜为IP215 - 高度为 1900毫米的机柜为IP 205 (其它IP等级为选件) ? 1000 m - 25°C 到 + 70°C 干热 - 10°C 到 + 45°C 带额定负载，PF = 0.8： 0 到 40°C 日平均 (40°C为8个小时，35°C为24个小时)， 对过载情况，PF = 0.8： 0 到 30°C 电池 可能：0 到 40°C (40°C为8个小时，35°C为24个小时) 最佳： + 15°C 到 + 25°C (超过25°C后，温度每升高10°C服役年限减半) 标准 结构和安全 性能和拓扑结构 EMC 谐波 设计和生产 认证和标志

IEC 62040-1 / IEC 60950 / EN 62040-1 IEC 62040-3 / EN 62040-3 IEC 62040-2 / EN 62040-2 B级 / EN 55011和EN 55022 B级 / FCC 第15部分 IEC 61003-2 / IEC 61003-4 ISO14001 / ISO 9001 TüV / CE 梅兰日兰电子有限公司版权所有 Page 10 of 131

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l5f.html