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因此介紹幾種常用的電池容量計(jì)算方法以供大家參考,。
一,、恒功率法(查表法)
該方法是能量守恒定律的體現(xiàn),蓄電池提供的功率等于后者稍大于負(fù)荷消耗功率,。
W負(fù)荷≤W電池,P負(fù)荷≤P電池,P負(fù)荷={P,(VA)×Pf}/η;P電池=電池實(shí)際試驗(yàn)的恒功率數(shù)據(jù);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功率因數(shù);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:
P負(fù)荷={P(VA)×Pf}/η
Pnc=P負(fù)荷/(N×n)
可以在廠家提供的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,。可以通過(guò)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zui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(lái)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(méi)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(lái)配置,,需要嚴(yán)格按照提供的恒功率來(lái)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,,顧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(lái)自新電池試驗(yàn)數(shù)據(jù),恒功率法(查表法)并沒(méi)有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化,,顧該方法適用于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。
二,、估算法
該方法是和電力公式和蓄電池容量概念的體現(xiàn),。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)。
電力常用計(jì)算公式為W=UIt,,P=UI,。
根據(jù)已經(jīng)確定的UPS品牌及型號(hào),,可知蓄電池組zui低電壓Umin。
I電池=W電池/(U電池×T)=P電池/U電池
C10=I電池/KChC10蓄電池10小時(shí)率容量
KCh容量換算系數(shù)(1/h)--DCF126系列蓄電池不同放電時(shí)間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=UI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zui大工作電流為計(jì)算數(shù)據(jù),。
具體計(jì)算如下:
Imax電池組提供zui大電流
Umin電池組zui底工作電壓值
Imax={P(VA)×Pf}/(η×Umin)
C10=I/Kc
依據(jù)計(jì)算公式可以看出,由于采用了電池組zui低工作電壓值Umin,,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),。
三、電源法
該方法比估算法更全面考慮UPS電池在整個(gè)使用期間的電池狀態(tài),,在電池運(yùn)行環(huán)境溫度變化較大時(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)/U
Q≥KIT/H(1+A(t-25))
I電池組電流Q電池組容量(ah)
K電池保險(xiǎn)系數(shù),取1.25T電池放電時(shí)間
H電池放電系數(shù),,U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實(shí)際電池所在地zui低環(huán)境溫度值,所在地有采暖設(shè)備時(shí),,按15℃考慮,,無(wú)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)率較大時(shí),或重要使用場(chǎng)合宜選用此方法計(jì)算配置電池容量,。以后備時(shí)間30min的80KVAUPS為例,選用某品牌DCF126-12系列電池進(jìn)行計(jì)算,。
80KVAUPS電源終止電壓為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=1.75vUPS的功率因子Pf=0.8,逆變器轉(zhuǎn)換效率η=0.95。
(1)恒功率法
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DCF126-12系列電池恒功率表(表1)可知DCF126-12/120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
Imax={P(VA)×Pf}/(η×Umin)=(80×1000×0.8)/(0.95×300)=224.6(A)
查DCF126系列蓄電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下,電池的容量換算表(25℃)(表2)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)該品牌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
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,(引用該品牌DCF126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(guò)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),。故需要電池安時(shí)數(shù)為438×0.75=328.5(Ah)即:選用3組120ah,計(jì)87節(jié)120ah電池,。
四、UPS電源階梯負(fù)荷后備蓄電池容量計(jì)算方法介紹
現(xiàn)在越來(lái)越多行業(yè)應(yīng)用中,,特別是在鐵路,、地鐵、能源行業(yè)中的UPS系統(tǒng)后接負(fù)荷會(huì)按照性質(zhì)或用途進(jìn)行分類,,在市電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),,負(fù)荷會(huì)按照負(fù)荷的性能和重要性先后退出系統(tǒng),這就造成了UPS后接負(fù)荷是變化的,,表現(xiàn)為階梯式負(fù)載,。負(fù)荷的變化帶動(dòng)了蓄電池的放電過(guò)程中放電功率和速率的變化。從蓄電池容量換算系數(shù)(1/h)表2中可以看出蓄電池能夠提供放電容量(功率)與持續(xù)放電時(shí)間相關(guān)聯(lián)的,。因此至今沒(méi)有一個(gè)方法能夠很準(zhǔn)確計(jì)算出此類使用方式下的蓄電池實(shí)際需求容量,。
階梯負(fù)荷后備蓄電池容量的計(jì)算借鑒的是火力發(fā)電廠、變電所直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定(DL/T5044-95)中
D.2階段負(fù)荷計(jì)算法,,具體如下:
計(jì)算公式:
Cc——蓄電池放電率計(jì)算容量(Ah)
KK——可靠系數(shù),,KK=Kt×Kd×Ka,Kk取1.40;
Kt——溫度補(bǔ)償系數(shù),取1.10;
Kd——設(shè)計(jì)裕度系數(shù),取1.15;
Ka——蓄電池老化系數(shù),取1.10;
I1,,I2,,In——各階段事故負(fù)荷電流(A);Kc1,Kc2,,Kcn——各階段容量換算系數(shù)(1/h),。
在計(jì)算過(guò)程中,注意容量換算系數(shù)KC的選定,,不同的蓄電池,、不同的終止電壓及不同的放電時(shí)間,,Kc值是不同的。
UPS電源系統(tǒng)階梯式負(fù)荷的運(yùn)行,,如圖1所示,。圖1階段負(fù)荷功率變化圖為了計(jì)算方便,各階梯假設(shè)是恒定的,,采用極限法確定蓄電池組的放電電流值,,U值選用的1.80V/cell.顧電池組放電電流(I=P/U)就可以為如圖2所示。
圖2蓄電池組放電流

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