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UPS电池容量的最佳选择和连接方法分析

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-04 20:45:21 * 浏览: 10
本文介绍了UPS电池组容量的计算方法,并列举了UPS电池组容量的设计实例。说明了UPS电池组的连接方式及其计算和选择步骤。 1电池容量的计算方法由于每个生产工厂,每个系列和每个批次之间的质量差异,内部质量很难识别,因此在选择电池时应参考长期使用经验,而大型电池应被选中。工厂生产的电池应具有相同的容量(Ah),最好是体积大,重量重,电极板厚度小且电解液比重小的电池。设计中对电池容量的要求主要考虑待机时间中的系统负载和市电停电的维护时间,并考虑到多个同时停电的处理时间。电池容量的选择取决于电池的实际放电电流和所需的待机时间。在选择电池容量时,应首先计算所需放电的电流值,然后再根据电池制造商提供的放电特性曲线和用户所需的备用时间来选择。 (1)计算电池放电电流电池放电电流如下,Imax是电池放电电流(A),P是额定输出功率(W),cosφ是负载功率因数(对于UPS系统,请考虑系统输出的cosφ值,如果对于非逆变器应用,cosφ= 1),η为效率,Ecritical为电池放电过程中的临界放电电压(12V电池的临界放电电压为10V),N是电池组中单电池的数量。 (2)放电电流的计算由于电池的放电电流在放电过程中发生变化,因此,刚放电后的电池电流值显着小于Imax。根据电池的放电状态,通常以0.75为校正因子,即实际需要的电池。放电电流为I = 0.75Imax(3)计算出电池容量后,计算出电池的实际放电电流,然后根据所需的待机时间,根据电池制造商提供的电池放电特性曲线,找出所需的电池组以提供放电率。根据以下公式计算所需的电池容量。实际电池容量需要按照公式进行配置,C是需要配置的电池容量,K是安全系数,通常为1.25,I是负载电流。发展年份,不考虑12V系列的发展),T是放电小时,n是放电容量系数(通信蓄电池的n = 0.9,电源的n = 0.95,UPS = 1),t温度调节系数(北京地区)选择0,中部和南部地区5)(4)设计示例100kVA UPS具有800的负载功率因数和91%的逆变器效率。电池组由30个12V电池组成。待机时间为2小时。选择了GFM系列密封铅酸蓄电池。放电特性曲线如图所示。显示了1。计算电池的放电电流就是计算电池的实际放电电流值,I = 0.75Imax = 0.75×293A = 219.8A。根据2h的待机时间,可以从制造商提供的电池放电特性曲线中找到。电池容量为:规格要配置的电池规格为:4组电池并联连接,每组由30个12V / 200Ah电池串联。电池在各种类型的UPS中扮演着不可替代的角色。随着电化学技术的发展,密封阀控式铅酸蓄电池占据了电力市场的绝大部分。在小型UPS中,大多数使用12V / 40Ah组合式密封阀控式电池,其特点是维护简单,无需补充水,体积小,使用安全方便。但是,在大中型UPS中,一些用户仍然使用6V或12V组合密封阀门调节电池。这是不希望的,因为尽管大中型的设计尺寸的UPS增加了电池的工作电压,电池的工作电流增加了更多。甚至超过100A。对于6V或12V的组合蓄电池来说,如此大的放电电流是不可接受的。对于用于大中型UPS的蓄电池,应选择2V系列蓄电池。 2电池组的连接方法对于多组小容量电池并联方案,请从电路角度进行分析,以减少每组中的电池放电电流。如果同一组电池有四组并联放电,则每组电池只需承担总电流的1/4即可工作。但是,在实际应用中,情况通常要复杂得多。以一组384V / 100Ah电池为例,分析了其放电过程。在12V / 100Ah电池具有三年使用寿命的前提下,放电电流必须控制在25A以下。因此,将四组100Ah蓄电池并联连接,即,将32个12V / 100Ah蓄电池串联连接,然后将四根这样的蓄电池并联连接以一起工作。看起来像是384V / 400Ah的大型蓄电池。但是,在这种由32×4 = 128单体电池组成的电池系统中,工厂很难确保其特性在任何地方都是一致的。在每只12V电池中,分为6个小电池,每个电池是2V电池。在128个12V电池中,有6×128 = 768个单电池。由于采用密封结构,通常不可能知道每个电池的内部状况,并且每个电池的电压会引起差异,最终会缩短电池寿命。此外,对于四个并联电池组,如果发生单个电池断开连接,则将减少总维护时间。如果单个电池的电压下降,则整个大型电池组的电压将下降,从而影响正常使用。为了避免这种现象的影响,可以在小电流混合电路中安装各个分支的保险丝,但是在大电流操作期间,电压降和保险丝的负面影响会影响正常操作。总之,在大中型UPS中不宜使用小容量电池组,而应使用2V单节电池。该系列电池的设计寿命一般为15年,保质期为8年,容量可达到3000Ah。结合以上示例,选择2V系列的具体应用:选择192个2V / 400Ah电池并将其串联连接到384V / 400Ah大型电池组中,因为可以看到和触摸每个电池,因此电池的状态所有电池电量均清晰。即使单个蓄电池存在差异,也可以单独处理它们,避免了组合蓄电池的各种缺点。以上两种方案的组成成本计算如下:12V / 100Ah电池单价为850元,使用寿命为3年,2V / 400Ah电池单价为1050元,寿命为8年,以上述示例(384V / 400Ah电池):①使用组合电池的初始投资:850×128 = 108800元。折算为年度费用:108800/3 = 36267元。 ②一次投资2V电池:1050×192 = 201600元。转换为年度费用:201600/8 = 25200元。上面只是一个简单的比较。如果综合考虑维护和故障影响等因素,则在大中型UPS上使用2V系列电池组将更为可靠和经济。例如:UPS的输出功率为50kVA,DC电压范围为330〜480V,放电时间为30min,单端电压为1.67V,UPS效率为90%,功率因数为0.95。计算和选择步骤:①将UPS的kVA转换为kW②确定所需的电池数量n(个)个③确定电池电压不超过DC电压范围④确定每个电池由于寿命终止而可以承受的功率为了使电池放电至额定容量的80%,应将此时的容量用作首选的条件。然后,⑤根据电池的技术参数选择合适的终止电压(1.67V)和放电时间(30min),从表1中可以看出型号UX220-2可承受387Wgt,369.19W动力电池,设计寿命为15年。 3结束语电池在各种类型的UPS中起着不可替代的作用。电池组容量的选择和连接是UPS支持设计的重要组成部分。根据电池的实际放电电流计算出电池组的容量,然后根据需要根据电池制造商提供的电池放电特性曲线和放电率,确定电池的待机时间,确定电池的容量。 UPS经济可靠的连接方式。作者简介周志敏(1957-),男,山东钢铁集团莱芜分公司能源与电厂高级工程师。该期刊的编辑。