UPS蓄電池的選擇
(一)蓄電池容量(Ah)的選擇
蓄電池容量(Ah)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下，每2V電池單體在給定時(shí)間至1.80V終止電壓時(shí)，可提供的恒定電流值(A)與持續(xù)放電時(shí)間(h)的乘積。給定持續(xù)放電時(shí)間為10h的容量稱為10h率容量，用符號(hào)C10來(lái)表示。蓄電池容量可用20、10、8、5、3、1、0.5h率等多種方法表示，一般采用C10作為蓄電池的額定容量來(lái)標(biāo)稱蓄電池。額定容量是蓄電池的主要參數(shù)，不少工程人員就認(rèn)為，兩種品牌相同額定容量的蓄電池可以在同一套UPS系統(tǒng)中替代使用。這種觀點(diǎn)是有問(wèn)題的，因?yàn)閮煞N蓄電池具有相同額定容量，只表示它們的l0h放電性能一致，但在l0min和30min、lh和3h等時(shí)間內(nèi)可提供的恒功率值和恒電流值則可能差異較大，而UPS后備時(shí)間通常不到l0h，所以UPS配用蓄電池時(shí)，考察其在后備時(shí)間內(nèi)的放電性能就尤為重要。
在已知UPS主機(jī)一些基本參數(shù)和確定蓄電池品牌后，就可以根據(jù)這一蓄電池品牌樣本資料中提供的恒功率放電數(shù)據(jù)表域值流放電曲線，通過(guò)功率定型法或電流定型法來(lái)計(jì)算確定蓄電池的容量和型號(hào)。
1.功率定型法
這種方法比較簡(jiǎn)便，根據(jù)蓄電池恒功率放電參數(shù)表可以快速準(zhǔn)確地選出蓄電池型號(hào)。首先計(jì)算在后備時(shí)間內(nèi)，每個(gè)2V的蓄電池至少應(yīng)向UPS提供的恒功率：P=Scosφ／(ηN?K)(1)
式中：S---UPS標(biāo)稱輸出功率
cosφ---UPS輸出功率因數(shù)；
η----逆變器效率；
N---在UPS中以12V電池計(jì)算時(shí)所需的串聯(lián)電池個(gè)數(shù)，由UPS正常工作電壓確定；K---系數(shù)，廠家提供的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表，一般是以2V單元電池為計(jì)算基準(zhǔn)的，12V／節(jié)電池相當(dāng)于6個(gè)2V單元串聯(lián)，此時(shí)取K=6；如果電池廠家提供的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表是以12V單元電池為計(jì)算基準(zhǔn)的，則K=1。
然后確定蓄電池的放電終止電壓UT:UT=Umin／(N*6)(2)
式中:Umin---UPS**工作電壓
我們可以在廠家提供的UT下的恒功率放電參數(shù)表中，找出等于或稍大于P的功率值，這一功率值所對(duì)應(yīng)的型號(hào)即能滿足UPS系統(tǒng)的要求。如果表中所列的功率值均小于P，可通過(guò)多組電池并聯(lián)來(lái)達(dá)到功率要求，一般并聯(lián)不應(yīng)超過(guò)4組。
下面舉例說(shuō)明：例如一臺(tái)80kVA梅蘭日蘭UPS后備15min，已知UPS輸出功率因數(shù)cosφ為0.8，逆變器效率η為0.94，正常工作電壓為384V，**工作電壓Umin為320V，則配套蓄電池組N應(yīng)為32節(jié)(384V／12V)12V／節(jié)電池串聯(lián)，根據(jù)式(1)得出P=354.6W，根據(jù)式(2)得出放電終止電壓UT=1.67V。如我們選用美國(guó)GNBSprinter系列電池，根據(jù)GNBSprinter樣本提供的在25℃時(shí)每單元恒功率放電數(shù)據(jù)表，查找15min列下等于或稍大于354.6W的功率值為373W，對(duì)應(yīng)的型號(hào)為S12V370，其額定容量為100Ah，也就是說(shuō)，用32節(jié)GNBS12V370蓄電池串聯(lián)，可以滿足該UPS系統(tǒng)的要求。如果選用2V／節(jié)電池串聯(lián)，則在2V系列電池的恒功率放電數(shù)據(jù)表中查出相應(yīng)型號(hào)，整組串聯(lián)電池?cái)?shù)量為6N。
2.電流定型法
這是根據(jù)某一品牌蓄電池的恒流放電曲線來(lái)確定蓄電池容量和型號(hào)的方法。首先計(jì)算UPS系統(tǒng)要求的蓄電池**放電電流：Imax=Scosφ／(ηUmin)（3）
式(3)中各符號(hào)的含義與功率定型法中所定義的相同。在計(jì)算出電池串聯(lián)數(shù)量N和放電終止電壓UT后，就可以根據(jù)UPS要求的后備時(shí)間從蓄電池恒流放電曲線中查出放電速率n，然后根據(jù)放電速率的定義：n=Imax／C10，得出配置蓄電池的額定容量C10并確定電池型號(hào)。
下面仍以80kVA梅蘭日蘭UPS后備15min系統(tǒng)配套美國(guó)GNBSprinterl2V電池為例來(lái)說(shuō)明。首先按式(3)計(jì)算蓄電池的**放電電流，Imax=212．8A，由式(2)得出每2V單元的放電終止電壓UT=1.67V。在sprinter恒流放電曲線圖(圖1)中，根據(jù)后備時(shí)間15min(橫坐標(biāo))和放電終止電壓1.67V(縱坐標(biāo))，可得出放電速率n為2.13C(容量)。據(jù)此可得電池的額定容量為：C=Imax／n=99.9Ah(即C10)。100Ah所對(duì)應(yīng)的型號(hào)為S12V370，即用32節(jié)GNBS12V370。