1)将恒功率转换为恒电流
计算公式(1)中负载电流 I 规定为恒定电流。
但是,UPS的逆变器和直流通信负载均为恒功率负载。蓄电池电压在放电时是不断下降的,恒功率负载的输入电流将随着蓄电池电压的下降而增大。如果恒功率负载距蓄电池较远,由于电缆上的压降,使恒功率负载输入电压变得更低,因而输入电流更大。所以应考虑电缆压降的影响。
为了按照式(1)计算蓄电池的容量,必须将负载的恒功率转换为恒电流。一般可以先求出蓄电池放电周期的平均电压 U 平均,再根据负载有功功率P 求出平均电流 I 平均 。即
(2)
蓄电池放电平均电压的确定方法有以下3种:
①计算平均电压 U 平均
根据单体浮充电压和终止电压, U 平均 为
(3)
式中, U 浮充 ——单体电池浮充电压;
U 终止 ——单体电池终止电压;
n——电池只数。
(如果 U 浮充 =2.25V, U 终止 =1.67V,则 U 平均=1.96n)
②根据YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》的规定
U 平均 =1.85n (4)
(取单体电池平均电压为1.85V/只,以留有裕量)
③根据IEEE std 485-2010建议,采用保守估算方法,将终止电压视为平均电压
U 平均 = U 终止 ×n (5)
(按低电压,计算出大电流,留有更大裕量)
如果将终止电压视为平均电压,不但设计裕量较大,而且平均电流的计算非常简单。
例如,假设-48V直流系统(配置24只铅酸蓄电池)的恒功率负载为10kW,单体放电终止电压为1.75V/只(系统终止电压1.75×24=42V),电缆压降为2V,则平均放电电流I 平均为
(2)蓄电池只数n和单体终止电压 U 单终 的计算
蓄电池只数n等于逆变器系统高输入电压除以单体电池的均充电压。因为逆变器高电压出现在蓄电池均充时,而充电末期电流和压降很小,所以可以不考虑电缆压降的影响,按下式计算蓄电池的只数
(6)
蓄电池组低电压(放电终止电压)等于逆变器系统允许的低输入电压加上额定条件下的电缆压降。单体电池低电压 U 单终(单体放电终止电压)等于蓄电池组低电压除以蓄电池只数n,按下式计算,单体电池低电压为
(7)
(3)蓄电池的平均放电电流 I 平均 (逆变器平均输入电流)
蓄电池带UPS逆变器时,蓄电池的平均放电电流 I 平均 等于逆变器平均输入电流
(8)
式中, I 平均 ——蓄电池的平均放电电流(A)(即UPS逆变器的平均输入电流);
P ——UPS输入有功功率(kW);
S ——UPS输出视在功率(kVA);
cosφ---UPS的负载功率因数;