UPS의 정격용량산정방법 / UPS원리 및 구성

UPS의 정격용량산정방법 / UPS원리 및 구성

 

 

1. UPS장치 원리와 구성

1) 원리

CVCF기능 + 바이패스기능 + 밧데리

1-1) CVCF로서의 기능

교류 입력저압을 정류하여 직류로 변환하고 DC필터로 완벽한 직류로 변환시킨 후 인버터를 통해 교류(맥동파형)로 변환시키고 또 3상변압기와 AC필터를 거침으로서 양질의 AC 3상전원을 공급한다.

1-2) BYSS - PASS 기능

· 무 정전 전원장치 내부에 이상이 발견시에는 짧은 시간(8~10㎐)에 UPS입력전원으로 전환하는 기능.

(순시전압강하(0.07초-2초)가 기기에 미치는 영향),

· 정전이란 1/2사이클에서 장시간 동안 전원이 차단되는 것을 말한다.

· 부하별 순시 전압강하의 허용범위

1-3) BATTERY

정전 및 순간정전에 대비한 전원공급을 위해 상시에는 충전상태에서 정전신호 검출시 축전지를 개폐하여 무정전화한다.

 

2) 구성

AC 입력 → 정류기에서 DC로 변환 → DC 필터 → 인버터에서 파형 형성 → 변압기 → AC필터 → 부하에 공급

충전 정류부, 필터부(AC,DC), 인버터부, 바이패스부, 축전지부, 각종 신호 검출부로 구성된다.

2-1) 필터부의 역할

· 필터는 잔류전하로서 파형을 끊어주는 역할을 한다.

· 고조파 함유율이 적을수록 (다 상일수록) DC필터의 용량은 작아진다

 

2. UPS의 정격용량산정

1) 정격용량 산정시 고려사항

부하용량의 최대치를 만족할 것

부하설비는 기동시 UPS출력 합계치를 초과하지 않을 것.(유도성 모터부하 접속시 주의)

특히 과도용량이 큰 부하에 대해서는 한류장치를 부가하도록 고려하여야 한다.

순차기동할 경우 나중에 투입되는 부하기동전류에 의한 출력전압 변동이 먼저 투입된 허용치를 초과하지 않을 것.

통신기와 같이 부하의 대부분이 정류기부하인 경우 부하전류중에는 고조파분이 많고 전류 파고값이 일반의 부하에 비해 높아진다. 이 때문에 장치용량에 10~20% 정도의 여유가 있어야 한다.

장래 부하증가를 예상할 것.

컴퓨터실의 경우 쿨링머신(항온항습기)부하를 포함한다.

가능한 한 메이커의 표준용량으로 선정한다.

 

2) UPS 용량 산정방식

다음의 계산 결과 중 최대의 것으로 한다.

2-1) 전 부하를 운전하는데 필요한 용량

P₁≥ K₁Σ Pn

· K₁: 여유율(1.0~1.2)

수용율은 100%로 한다.

2-2) 부하 기동용량에 의한 용량

P₂≥ K₁Σ Pn₁+ Pm

· Pm : 최후에 투입되는 부하 돌입전력

· Pn1 : 기저부하

2-3) 부하 기동시 전압변동을 고려한 용량

P₃≥ P₁/ △V

· P₁: 1단계 투입 부하 돌입전력

· △V : 전압변동 10% 이내의 부하급변 허용계수 0.2~0.25

 

3) UPS축전지의 선정과 용량계산

축전지용량을 선정하기 위해서는 방전전류, 정전보증시간, 방전종지전압 및 기준전지온도(축전지는 화학반응을 이용한 제품으로 온도에 의한 영향이 대단히크다, 1℃에 약 1% 변화)를 결정하여야 한다.

3-1) UPS 용량에 의한 방법

- 방전전류의 산출

· Pf : 부하역률

· ef : 축전지의 방전종지전압V/cell (인버터의 출력을 정해진 범위내로 유지하기 위하여 필요한 최저전압/축전지 직렬개수)

· n·s : 직렬연결 축전지의 개수

· n₁v₁: 인버터 전력변환시의 효율(0.915)

· k : 인버터 부하율에 따라 결정되는 효율(0.97)

 

- 수식에의 적용

· C : 정격용량[AH]

· L : 보수율(일반적으로 0.8 적용)

· K : 용량환산시간

· I : 방전전류