UPS(不间断电源)蓄电池后备时间的计算方法详解

UPS后备时间计算轻松掌握

UPS（不间断电源）蓄电池后备时间的计算方法详解

关于UPS（不间断电源）的后备时间以及所需蓄电池容量的计算有很多种方法，这里介绍两种最常用的恒功率法、最大放电电流法。

一、恒功率法：

现在以美国GNB蓄电池和胜为电气（SINWAY）OMEGA系列容量80kVA的 UPS为例，计算步骤(按100%线性满载核算)

1． 确定UPS的负载功率。

给定的后备时间和相应的负载功率（kW）决定了电池的容量。

P=S ×PF

其中：P：有功功率；

S：视在功率；

PF：负载功率因素

根据要求按UPS满载计算，功率因素0.8计算。

S=80kVA，PF=0.8， 因此 P=80×0.8=64kW

2． 根据给出的负载功率计算出电池功率

PBATT=POUT/η

其中：PBATT ：电池负载功率；

POUT：负载功率；

η：逆变器的效率

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这里的POUT 就是第一步计算出的P（负载功率），逆变器的效率

取95%。

PBATT = 64kW / 95% =67.37 kW

3． 确定电池的参数指标

对于普遍使用的铅酸电池常使用如下参数：

Ncell = 构成每个电池的单体电池数目

大家通常所见的铅酸免维护电池实际上是单体电池的组合，每节单体铅酸电池的额定电压是2Vdc，因此一块12V 的电池是由6节单体电池构成的。对于OMEGA系列UPS需2V单体电池174节，即29节12V的电池：

VLOW = 低电池关机电压

UPS的逆变器低电池关机电压。

Vcell low = 单体电池放电终了电压

以上几个参数不同的UPS是不同的，SINWAY 80kVA UPS的这些直流参数见如下：

80KVA默认关机电压为305V

因此可求得：

80KVA：Vcell low =305 /174=1.75V

4． 计算单节电池负载功率

单节电池功率 =电池负载功率/单体电池节数

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80KVA：P cell = 67.37kW/( 174) = 387 W/cell

5． 由以上计算值，确定自己所需的电池容量及数目。

根据电池供应商给出的恒功率放电的单体电池瓦特/时间关系表和已有的参数值：

V cell low =1.75V

P cell = 387 W/cell

预期后备时间是60分钟，查下表（GNB电池制造厂提供)可知： l 在60分钟栏里，单元终止电压为1.75V，S12V370单元功率可达到129W/Cell。

80kVA UPS电池配置：3×129=387刚好等于387 W/Cell

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即三组并联为满足387W/Cell的要求，因此用户只需为80kVAUPS配GNB S12V370 的电池87 块即可达到满载60分钟的后备时间的要求。

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二、最大放电电流法

当UPS规格型号、市电掉电后负载量和要求电池逆变维持时间确定后，就可以计算蓄电池的放电时间的最大放电电流和电池选用容量。电池最大放电电流：

P cos 式（1） η E临界 KImax=

其中：P为UPS的输出视在功率（VA）

cos 为负载功率因数（计算机类负载为0.7左右）

η为UPS逆变器效率（0.85-0.9）

K为电池放电效率（可取0.95）

E临界为蓄电池组的临界放电电压

A．在室温25摄氏度条件下，大电流放电的情况下：

12V蓄电池的临界电压一般为10V，2V蓄电池的临界电压一般为

1.67V；

B．在室温25摄氏度条件下，大电流放电的情况下：

12V蓄电池的临界电压一般为10.5V，2V蓄电池的临界电压一般为1.75V；

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图1

根据用户所确定的蓄电池组后备供电时间，就可以从蓄电池厂商提供的所选用的电池规格型号的放电曲线，如图1所示，查出电池组的放电率，可用公式： 电池组的实际最大放电电流 式（2） 电池组的标称容量 放电率=

得出应该配置的电池组的容量（Ah）

例如，1台艾默生（EMERSON）iTrust系列输出功率为100kVA的UPS，要求电池后备时间为20min，UPS逆变器的工作电压是384V*2（半桥电路），蓄电池由两组32块12V的电池组串联而成，如果把单块电池临界放电电压定为10V，两组32块电池组的临界放电电压为320V*2，假定功率因素为0.8，逆变器效率为0.9，电池放电效率为0.95，于是最大放电电流为：

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ImaxP cos 100×103VA×0.8===146A η E临界 K0.9×0.95×320×2

由图一可知，当要求后备时间为20min时，由式（1）并且综合已有的蓄电池容量，得到在1.5C情况下，选用100Ah的蓄电池。

以上两种方法中，最大电流法一般用来大概估算蓄电池后备时间，其计算方便快速，但是存在一定误差，而恒功率法则是从蓄电池放电的本质计算，通过查找厂商提供的表格得出后备时间。在实际应用中，还要考虑到蓄电池产品的质量、环境温度等影响，不同厂商留有的余量也有所区别。