20kVA鋰電UPS電源設(shè)計(jì)方案 一、系統(tǒng)架構(gòu) 1.分體式設(shè)計(jì) 電池組模塊：由多個獨(dú)立的51.2V/100Ah磷酸鐵鋰（LFP）電池包組成，支持串聯(lián)和并聯(lián)擴(kuò)展。 UPS主機(jī)：獨(dú)立箱體，包含逆變器、控制單元、輸入輸出接口及安全保護(hù)模塊。 通信與連接：電池組與主機(jī)通過高壓直流接口（如XT150插頭）和通信線（RS485/CAN）連接，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控與快速接線。 2. 電池組配置 電壓匹配：4個電池包串聯(lián)（51.2V×4=204.8V），工作電壓范圍覆蓋179.2V（放電截止）至230.4V（滿電），適配主機(jī)輸入范圍110-240V。 容量擴(kuò)展：支持并聯(lián)多組電池（如2組并聯(lián)=200Ah），后備時間靈活配置（單組20.48kWh，滿負(fù)載約1小時）。 3.UPS主機(jī)架構(gòu) 逆變模塊：三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持寬輸入電壓（90-240V DC），輸出三相400V/50Hz交流。 控制單元：DSP實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)SPWM調(diào)制、電壓/頻率調(diào)節(jié)及并離網(wǎng)切換。 保護(hù)模塊：輸入過壓/欠壓、輸出短路/過載、電池過充/過放等多重保護(hù)。 二、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) 1. 電池模塊設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)化電池包：每個電池包含16串LFP電芯（3.2V/100Ah），內(nèi)置獨(dú)立BMS，監(jiān)測電壓、溫度、均衡及通信。 快速連接接口：采用安德森插頭（150A規(guī)格）實(shí)現(xiàn)高壓直流連接，防誤插設(shè)計(jì)，支持熱插拔（需關(guān)閉負(fù)載）。 機(jī)械結(jié)構(gòu)：IP20防護(hù)機(jī)箱，底部滑軌安裝，支持機(jī)架式堆疊。 2. UPS主機(jī)設(shè)計(jì) 寬電壓逆變：DC-DC升壓（可選）+三相全橋逆變，輸入電壓自適應(yīng)，效率≥93%。 散熱設(shè)計(jì)：強(qiáng)制風(fēng)冷+散熱片，溫控風(fēng)扇根據(jù)負(fù)載調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，確保40℃環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行。 人機(jī)交互：LCD屏顯示輸入/輸出電壓、電池狀態(tài)、故障代碼，支持WiFi/4G遠(yuǎn)程監(jiān)控。 3.安全設(shè)計(jì) 電氣隔離：輸入輸出全隔離設(shè)計(jì)，絕緣耐壓≥2500V AC。 防火阻燃：電池包殼體采用V0級阻燃材料，內(nèi)置熔斷器和熱熔保護(hù)。 接地與防雷：主機(jī)配備防雷模塊（20kA），電池組與主機(jī)共地設(shè)計(jì)。 二、性能參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) UPS容量 20kVA（輸出功率18kW，功率因數(shù)0.9） 輸入電壓（DC） 90-240V 輸出電壓（AC） 三相400V±2%，50Hz±0.5% 轉(zhuǎn)換時間 0ms（在線式） 效率 ≥93%（滿負(fù)載） THD ≤3%（線性負(fù)載） 電池配置 4串聯(lián)×N并聯(lián)（單組20.48kWh） 通信協(xié)議 Modbus RTU/CAN 工作溫度 -20℃~55℃（電池），0℃~40℃（主機(jī)） 三、應(yīng)用場景 1.工業(yè)領(lǐng)域 生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備（如PLC、伺服電機(jī)）的不間斷供電，抗電網(wǎng)波動。 2. 數(shù)據(jù)中心 服務(wù)器機(jī)柜備用電源，支持無縫切換，保障數(shù)據(jù)安全。 3.新能源配套 光伏/儲能系統(tǒng)配套，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)或并網(wǎng)平滑過渡。 4.醫(yī)療設(shè)備 手術(shù)室、影像設(shè)備（CT/MRI）的高可靠電源，避免斷電風(fēng)險。 四、優(yōu)勢總結(jié) 模塊化靈活擴(kuò)展：電池包串聯(lián)/并聯(lián)自由配置，適應(yīng)不同后備時間需求。 寬電壓兼容性：適配90-240V輸入，兼容多種電池組態(tài)。 高可靠性：雙DSP冗余控制、多級保護(hù)機(jī)制，MTBF≥10萬小時。 快速部署：插拔式接口設(shè)計(jì)，安裝調(diào)試時間節(jié)省50%。 此方案兼顧高效、安全與靈活，適用于對供電連續(xù)性要求嚴(yán)苛的場景。
