大型UPS在半导体制造厂的应用
一.引言
半导体制造业是全球十大重点产业之一,是技术资金密集,技术进步和投资风险高的产业.中纬公司是浙江省至今唯一的6英吋芯片制造项目,该项目于2003年7月投产以来,当前的产量已达10000片/月.半导体制造厂对电力网的稳定运行有较高的要求.晶园代工企业的精密设备不能忍受这种短暂的电压闪变、跌落、瞬时供电中断,每次电压闪变都可能导致生产出废品，甚至使得某些机器出现重新启动的现象。
公司装有Powerware 9315 UPS 2*200KVA,3*625KVA共计5台.共容量:2275KVA,位于PUB3F, 2*200KVA主要为FAC系统的UPW,PCW,PCT,PV及FAB的部分照明提供可靠电力, 3*6250KVA主要为FAB的TOOLS(注入、扩散、光刻)等机台提供稳定的供电之用.
二. Powerware 9315系列UPS工作方式与性能特点
1.UPS本公司的工作示意图如下:
a. 2*200KVA并联单线图
b. 3*625KVA (2+1)热同步并机单线图
2. Powerware 9315系列UPS特点：
a、独特且可靠的并机技术
Powerware 9315采用独特的“热同步”直接并机技术，在各UPS单机之间无需通讯电缆连接来传递实时信号，就可实现并机的“均流”控制。对于并机系统中的各台UPS，它们都处于完全“平等”的调控状态之中。采用独特的“小步长，高频率”同步相位调制法。每台UPS能“智能”地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调到最佳状态(彼此之间的相位差几乎为零)和实时动态地调节所带的负载百分比。实现高精度的负载均分，并在逆变器万一发生故障时，将有故障的UPS迅速、可靠地从并机系统中脱机，从而确保并机系统继续向用户提供高质量的逆变器电源。并机系统的负载电流“均流”不均衡度小于2%
b、智能化电池管理系统DC Expert
为确保电池的有效使用寿命，配置具有完善的智能化电池管理系统，独特的电池测试维护软件。利用DC Expert的“自诊断”定时监控功能使您对电池的维护进行预先策划，从而避免在发生市电停电时，因电池损坏而引起负载供电中断的重大事故，提高整机供电系统的可靠性。
c、独特的控制板通讯技术
采用高性能微处理器“数字信号控制技术”+软件可编程调控技术+控制板间的网络通讯技术，大大减少控制板数量和控制板之间的传输连接线，确保UPS具有高可靠性和高一致性。
d、极强的抗过载能力
具有极强的抗输出过载能力(300%,300毫秒)+优良的抗输出短路限流能力，可确保逆变器安全可靠地运行。
e、大屏幕液晶显示功能
f、远程监控功能及电源监察院控管理软件
Powerware 9315系列UPS同时向用户提供RS232和RS485接口，一组继电器干接点输出接口和一组“用户自定义”报警信号输入接口等四种通讯接口，再配置上POWERWARE公司所提供的电源监管软件，就可组成具有网络管理功能的智能化UPS供电系统，从而可实现远程集中监控。PowerVision软件提供了预先报警的功能，而ForeSeer软件通过SNMP为您提供全方位的企业管理。
3.本公司200KVA/625KVA POWERWARE 9315系列UPS的配置参数表:
POWERWARE 9315系列UPS的安装配置参数表 | |||
型号 | MODEL 200 | MODEL 625 | |
输出功率 | 200KVA/160KW | 625KVA/500KW | |
最大输入电流(A) | 360 | 1235 | |
满载的热功当量损耗(千卡/小时) | 12.5 | 27.5 | |
满载的系统效率 | >93% | >94% | |
电池电压(V) | 420 | 384 | |
| 输入技术参数 |
| |
输入电压范围 | 380/400/415V | ||
输入频率范围 | 50HZ(-47HZ--+53HZ) | ||
输入功率因素 | 大于0.95(在带满负荷及配输入滤波器的使用情况下) | ||
输出技术参数 | |||
输出电压谐波失真 | 5%(100%非线性负载,峰值因数3:1)2%(100%线性负载) | ||
输出电压稳定度 | 比+-1%更好 | ||
输出电压瞬态响应特性 | 5%(100%阶跃性负载时)在一个周期内(20MS)完全恢复到输出的电压标称值 | ||
三.大型UPS谐波分析:
谐波产生的根本原因是由于非线性电子元件所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中， 由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。谐波示意图如图所示。
POWERWARE 9315系列UPS的采用12脉冲UPS+11次谐波滤波器,如果UPS整流装置为三相全控桥12脉冲整流器，加11次谐波滤波器后减小到4.5%以下,可基本完全消除谐波电流含量对电网的危害, 12脉冲整流器基本消除了5次谐波（衰减率10倍以上）、部分地消除了7次谐波（衰减率2倍）对电网的注入影响，使得UPS对上线电网的谐波污染（总电流失真度THDI）衰减了约2倍。另外在UPS输入端加装智能滤波器, UPS输出端加装隔离变压器,使UPS产生的谐波影响的范围较小.低负载率时效果很差：UPS大多数情况下运行在60～70％的负载率，特别是当UPS为2＋1冗余并联时，每台UPS的负载率仅在30～40％左右，12脉冲整流器的THDI约等于15％，即使采用12脉冲整流器+H11次滤波器，也仍然在15%左右，
如下图为本公司UPS工作时采集到的波形及频谱分析图：
a.UPS INPUT瞬时电压波形及频谱分析图
b. UPS INPUT瞬时电流波形及频谱分析图
评论