UPS蓄電池容量計(jì)算方法很多，各行各業(yè)都有相應(yīng)的計(jì)算方法選擇的側(cè)重點(diǎn)，下面收集UPS行業(yè)中常用的幾種計(jì)算方法，供大家參考。同時(shí)昌暉儀表注意到現(xiàn)有部份行業(yè)中UPS系統(tǒng)的負(fù)荷當(dāng)電力出現(xiàn)問題時(shí)，負(fù)荷會(huì)分時(shí)段變化，此類系統(tǒng)中蓄電池容量的計(jì)算與選擇也是眾說紛紜，在此提供昌暉儀表的計(jì)算方式供大家討論。
昌暉儀表關(guān)于UPS蓄電池容量計(jì)算方法介紹
首先昌暉儀表需要明確一下蓄電池容量的概念，根據(jù)YD/T799-2002標(biāo)準(zhǔn)定義，蓄電池容量(AH)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下(25℃)，電池在給定時(shí)間指點(diǎn)終止電壓時(shí)(1.80V)，可提供的恒定電流(0.1C10)A與持續(xù)放電時(shí)間(10h)H的乘積(I×T)。
確定了UPS和蓄電池的品牌和UPS系統(tǒng)的后備時(shí)間，大家可以根據(jù)蓄電池的放電性能參數(shù)，通過功率法，估算法以及電源法等計(jì)算方法來計(jì)算確定蓄電池的型號(hào)和容量。
在UPS系統(tǒng)中，市電正常時(shí)，市電為能量源，UPS為能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，蓄電池為能量?jī)?chǔ)存，后接負(fù)荷為能量消耗源，市電出現(xiàn)問題時(shí)，蓄電池作為能量源，UPS為能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，后接負(fù)荷仍為消耗源。
電力常用計(jì)算公式為W=U×I×t，P=U×I。在電池作為能量源時(shí)同樣適用，也是所有UPS后續(xù)蓄電池容量計(jì)算的依據(jù)所在。
1、恒功率法(查表法)計(jì)算UPS蓄電池容量
該方法是能量守恒定律的體現(xiàn)，蓄電池提供的功等于后者稍大于負(fù)荷消耗功。W負(fù)荷≤W電池；P負(fù)荷≤P電池(P電池等于電池實(shí)際試驗(yàn)的恒功率數(shù)據(jù))。
P負(fù)荷=[P(VA)×Pf]/η
公式中P負(fù)荷為電池組提供的總功率；P(VA)為UPS標(biāo)稱容量(VA)；Pf為UPS功率因子；η為逆變器轉(zhuǎn)換效率；Pnc為每cell需要提供的功率；n為機(jī)器配置的電池?cái)?shù)量；N為單體電池cell數(shù)；Vmin為電池單體終止電壓。
具體計(jì)算步驟如下：
①P負(fù)荷=[P(VA)×Pf]/η
②Pnc=P負(fù)荷/(N×n)
在廠家提供的Vmin下的恒功率放電參數(shù)表中，找出P電池等于或者稍大于Pnc的功率值所對(duì)應(yīng)的型號(hào)蓄電池。如果表中所列的功率值P電池均小于Pnc?？梢酝ㄟ^多組電池并聯(lián)的方式達(dá)到要求。
恒功率法(查表法)是UPS蓄電池容量計(jì)算的最常用方法，蓄電池容量及型號(hào)的確定是根據(jù)對(duì)應(yīng)型號(hào)蓄電池實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)得來的，電池放電功率數(shù)據(jù)有限，不能滿足所有放電時(shí)間下的電池容量計(jì)算。不同電壓等級(jí)電池和同電壓等級(jí)不同容量電池因提供的恒功率與電池容量值沒有線性關(guān)系，故不同電壓等級(jí)和容量不可簡(jiǎn)單的數(shù)字換算來配置，需要嚴(yán)格按照提供的恒功率來配置。不同品牌蓄電池的產(chǎn)品性能存在差異，放電參數(shù)相差較大，故同容量不同品牌電池也不可以互換。蓄電池恒功率數(shù)據(jù)都來自與新電池試驗(yàn)數(shù)據(jù)，恒功率法(查表法)并沒有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化，故該方法適用于UPS蓄電池運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定，且UPS負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間在額定容量80%以下運(yùn)行時(shí)選用。
2、估算法計(jì)算UPS蓄電池容量
該方法是和電力公式和蓄電池容量概念的體現(xiàn)。根據(jù)已經(jīng)確定的UPS品牌及型號(hào)，大家可知蓄電池組最低電壓Umin。
I電池=W電池/(U電池×T)=P電池/U電池
C10=I電池/KCh
公式中C10為蓄電池10小時(shí)率容量；KCh為容量換算系數(shù)(1/h)-蓄電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表(25℃)
在UPS系統(tǒng)中，多數(shù)情況負(fù)荷容量是保持不變的，而電池組隨著放電時(shí)間逐漸降低的，根據(jù)P=U×I可知電池組放電電流逐漸增大。為了計(jì)算方便，選擇蓄電池組的最大工作電流為舉例的計(jì)算數(shù)據(jù)。
具體計(jì)算如下：
Imax=[P(VA)×Pf]/(η×Umin)
C10=I/KC
公式中Imax為電池組提供最大電流；Umin為電池組最底工作
估算法在計(jì)算的公式大家可以看出，由于采用了Umin(電池組最低工作電壓值)，所以會(huì)導(dǎo)致要求的蓄電池組的安時(shí)容量偏大的局面。這是因?yàn)楫?dāng)蓄電池在剛放電時(shí)所需的放電電流明顯小于Imax的緣故。按目前的使用經(jīng)驗(yàn)，可以再計(jì)算出C10值的基礎(chǔ)上再乘以0.75校正系數(shù)。
3、電源法計(jì)算UPS蓄電池容量
該方法是在所介紹的UPS后備蓄電池容量計(jì)算方法中唯一標(biāo)準(zhǔn)(通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范YD/T5040-2005)支持的方法。此方法是仍舊是電力公式與蓄電池容量概念的結(jié)合方法來確認(rèn)蓄電池的容量，不過該方法比估算法更全面考慮UPS電池在整個(gè)服役期間的電池狀態(tài)，在電池運(yùn)行環(huán)境溫度變化交大時(shí)，更能準(zhǔn)確計(jì)算出電池的容量。具體計(jì)算方法如下：
I=[P(VA)×Pf]/μU
Q≥KIT/H(1+A(t-25))
公式中I為電池組電流；Q為電池組容量(ah)；K為電池保險(xiǎn)系數(shù)，取1.25；T為電池放電時(shí)間；H為電池放電系數(shù)；U為蓄電池放電時(shí)逆變器的輸出電壓(V)(單體電池電壓為1.85V時(shí))；A為電池溫度系數(shù)(1/℃)當(dāng)放電小時(shí)率≥10時(shí)，取0.006，當(dāng)1≤放電率＜10時(shí)，取0.008，當(dāng)放電率＜1時(shí)，取0.01；t為實(shí)際電池所在地最低環(huán)境溫度值，所在地有采暖設(shè)備時(shí)，按15℃考慮，無采暖設(shè)備時(shí)，按5℃考慮。
此方法比較全面的考慮環(huán)境因數(shù)以及蓄電池容量衰減，UPS滿荷使用機(jī)率較大，以及重要使用場(chǎng)合選用此方法計(jì)算配置電池容量。
舉個(gè)例子
某品牌80KVA UPS后備時(shí)間30min，如何計(jì)算電池容量？
該品牌80KVA UPS直流終止電壓為300V及U臨界=300V，直流電壓為348V電池組選用29只12V電池，故N=29，n=6，U終壓=1.75V，UPS的功率因子Pf=0.8，逆變器轉(zhuǎn)換效率η=0.95。
1、恒功率法計(jì)算UPS蓄電池容量實(shí)例
P(W)=[P(VA)×Pf]/η=[80×1000×0.8]/0.95=67368.4(W)
Pnc=P(W)/(N*n)=67368.4/(29×6)=387.2(W)
查UPS所配電池恒功率表可知：電池終止電壓為1.75V時(shí)放電30min電池提供功率為217W。
電池組數(shù)量=387.2/217=1.78，即選用2組120ah，計(jì)58節(jié)120ah電池。
2、估算法計(jì)算UPS蓄電池容量實(shí)例
Imax=[P(VA)×Pf]/(η×Umin)=(80×1000×0.8)/(0.95×300)=224.6(A)
查蓄電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表(25℃)可知KCh=0.98。
C10=I/KCh=224.6A/0.98=229(Ah)
按照使用經(jīng)驗(yàn)，可在計(jì)算的基礎(chǔ)上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時(shí)數(shù)為229×0.75=172(Ah)。
即可選用1組172h電池可以滿足負(fù)載的使用，根據(jù)中達(dá)電通12V系列蓄電池容量的設(shè)計(jì)規(guī)格，選用計(jì)1組12V200ah電池或者2組12V100ah電池，計(jì)29節(jié)200ah電池，或者58節(jié)100ah電池。
3、電源法計(jì)算UPS蓄電池容量實(shí)例
Imax=[P(VA)×Pf]/(η×U臨界)=(80×1000×0.8)/(0.95×300)=224.6(A)
Q≥KIT/{Hηk[1+A(t-25)]}≥1.25×224.6×0.5/{0.4×0.8[1+A(t-25)]}≥438ah
30min電池的容量換算系數(shù)取0.4，(引用該電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表)，溫度為25℃。
因電池組在實(shí)際放電過程中，放電電流明顯小于Imax的緣故，按照使用經(jīng)驗(yàn)，可在計(jì)算的基礎(chǔ)上再乘0.75校正系數(shù)。
