大型UPS在半導體制造廠(chǎng)的應用

一.引言

半導體制造業(yè)是全球十大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一,是技術(shù)資金密集,技術(shù)進(jìn)步和投資風(fēng)險高的產(chǎn)業(yè).中緯公司是浙江省至今唯一的6英吋芯片制造項目,該項目于2003年7月投產(chǎn)以來(lái),當前的產(chǎn)量已達10000片/月.半導體制造廠(chǎng)對電力網(wǎng)的穩定運行有較高的要求.晶園代工企業(yè)的精密設備不能忍受這種短暫的電壓閃變、跌落、瞬時(shí)供電中斷,每次電壓閃變都可能導致生產(chǎn)出廢品，甚至使得某些機器出現重新啟動(dòng)的現象。

公司裝有Powerware 9315 UPS 2*200KVA,3*625KVA共計5臺.共容量:2275KVA,位于PUB3F, 2*200KVA主要為FAC系統的UPW,PCW,PCT,PV及FAB的部分照明提供可靠電力, 3*6250KVA主要為FAB的TOOLS(注入、擴散、光刻)等機臺提供穩定的供電之用.

二. Powerware 9315系列UPS工作方式與性能特點(diǎn)

1.UPS本公司的工作示意圖如下:

a. 2*200KVA并聯(lián)單線(xiàn)圖

b. 3*625KVA (2+1)熱同步并機單線(xiàn)圖

2. Powerware 9315系列UPS特點(diǎn)：

a、獨特且可靠的并機技術(shù)
　　

Powerware 9315采用獨特的“熱同步”直接并機技術(shù)，在各UPS單機之間無(wú)需通訊電纜連接來(lái)傳遞實(shí)時(shí)信號，就可實(shí)現并機的“均流”控制。對于并機系統中的各臺UPS，它們都處于完全“平等”的調控狀態(tài)之中。采用獨特的“小步長(cháng)，高頻率”同步相位調制法。每臺UPS能“智能”地將位于并機系統中的各臺UPS的同步跟蹤調到最佳狀態(tài)(彼此之間的相位差幾乎為零)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調節所帶的負載百分比。實(shí)現高精度的負載均分，并在逆變器萬(wàn)一發(fā)生故障時(shí)，將有故障的UPS迅速、可靠地從并機系統中脫機，從而確保并機系統繼續向用戶(hù)提供高質(zhì)量的逆變器電源。并機系統的負載電流“均流”不均衡度小于2%

b、智能化電池管理系統DC Expert
　　

為確保電池的有效使用壽命，配置具有完善的智能化電池管理系統，獨特的電池測試維護軟件。利用DC Expert的“自診斷”定時(shí)監控功能使您對電池的維護進(jìn)行預先策劃，從而避免在發(fā)生市電停電時(shí)，因電池損壞而引起負載供電中斷的重大事故，提高整機供電系統的可靠性。

c、獨特的控制板通訊技術(shù)
　　

采用高性能微處理器“數字信號控制技術(shù)”+軟件可編程調控技術(shù)+控制板間的網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)，大大減少控制板數量和控制板之間的傳輸連接線(xiàn)，確保UPS具有高可靠性和高一致性。

d、極強的抗過(guò)載能力
　　

具有極強的抗輸出過(guò)載能力(300%,300毫秒)+優(yōu)良的抗輸出短路限流能力，可確保逆變器安全可靠地運行。

e、大屏幕液晶顯示功能

f、遠程監控功能及電源監察院控管理軟件
　　

Powerware 9315系列UPS同時(shí)向用戶(hù)提供RS232和RS485接口，一組繼電器干接點(diǎn)輸出接口和一組“用戶(hù)自定義”報警信號輸入接口等四種通訊接口，再配置上POWERWARE公司所提供的電源監管軟件，就可組成具有網(wǎng)絡(luò )管理功能的智能化UPS供電系統，從而可實(shí)現遠程集中監控。PowerVision軟件提供了預先報警的功能，而ForeSeer軟件通過(guò)SNMP為您提供全方位的企業(yè)管理。

3.本公司200KVA/625KVA POWERWARE 9315系列UPS的配置參數表:

三.大型UPS諧波分析:

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線(xiàn)性電子元件所致。當電流流經(jīng)負載時(shí)，與所加的電壓不呈線(xiàn)性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數，根據法國數學(xué)家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。諧波可以I區分為偶次與奇次性，第3、5、7次編號的為奇次諧波，而2、1 4，6、8等為偶次諧波，如基波為50Hz時(shí)，2次諧波為lOOHz，3次諧波則是150Hz。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統中， 由于對稱(chēng)關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對于三相整流負載，出現的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7，11、13、17、19等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。諧波示意圖如圖所示。

POWERWARE 9315系列UPS的采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器,如果UPS整流裝置為三相全控橋12脈沖整流器，加11次諧波濾波器后減小到4.5%以下,可基本完全消除諧波電流含量對電網(wǎng)的危害, 12脈沖整流器基本消除了5次諧波（衰減率10倍以上）、部分地消除了7次諧波（衰減率2倍）對電網(wǎng)的注入影響，使得UPS對上線(xiàn)電網(wǎng)的諧波污染（總電流失真度THDI）衰減了約2倍。另外在UPS輸入端加裝智能濾波器, UPS輸出端加裝隔離變壓器,使UPS產(chǎn)生的諧波影響的范圍較小.低負載率時(shí)效果很差：UPS大多數情況下運行在60～70％的負載率，特別是當UPS為2＋1冗余并聯(lián)時(shí)，每臺UPS的負載率僅在30～40％左右，12脈沖整流器的THDI約等于15％，即使采用12脈沖整流器+H11次濾波器，也仍然在15%左右，

如下圖為本公司UPS工作時(shí)采集到的波形及頻譜分析圖：

a.UPS INPUT瞬時(shí)電壓波形及頻譜分析圖

b. UPS INPUT瞬時(shí)電流波形及頻譜分析圖