现代社会中,随着科学技术的发展,人类社会对电能的需求日益增加同时对电能的质量以及供电的安全性要求也越来越高。特别是随着网络化、信息化建设步伐的回快,如何向网络核心设备提供高质量、安全可靠的电源就显得非常重要。随着先进控制理论及数字技术的不断发展与完善,UPS电源生产厂家在提高产品质量的同时也将UPS组成各种冗余系统,以提高系统的可靠性。文章主要介绍UPS系统电路中的并联冗余连接方式及发展方向。
一、UPS电源并联冗余结构方式
在大功率UPS不间断电源供电系统中,当因负载增大而需要加大UPS不间断电源系统的容量时,可以通过两条路径实现:1)可以提高单台UPS不间断电源的设计容量;2)采用多台UPS不间断电源并联,共同承担负载电流。对于第一种方案,单台电源供电时,一旦发生故障,则可能导致系统瘫痪,并导致不可估量的损失;而UPS不间断电源并联技术则可以很好地解决大容量场合的需求。
一般来说UPS不间断电源的并联冗余结构方式有通过并机柜或旁路柜并联、直接并联两种方式,今天小编简要一下描述这种方式。
1、通过并机柜或旁路柜并联正常工作模式下,UPS1与UPS2通过共同的旁路系统同时向负载供电,任意一台UPS不间断电源的整流器或逆变器故障都将自动脱落,不影响系统的正常工作。当两台UPS不间断电源同时故障才会转换到旁路供电。如下图:
UPS不间断电源并联冗余结构方式
2、直接并联方式 在正常工作模式下,采用直接并机,UPS1与UPS2通过各自的系统同时向负载供电,实现负载均分,如图6-5所示。任意一台UPS不间断电源的整流器或逆变器故障都将自动脱离,不影响系统的正常工作。每一台UPS具有各自一套旁路系统,大大增强了系统可靠性。
3、并联冗余结构方式的特点:这种直接并联结构方式的优点是多台UPS不间断电源同时供电,整流器、逆变器及旁路系统都是冗余配置;抗过载能力强;带分散式旁路系统,不存在单点故障点,是真正的全冗余结构,可靠性高;可在线扩容。其缺点是成本较高。
二、UPS电源并联冗余的发展方向
UPS不间断电源并联冗余技术可以增加供电系统的容量,因而越来越受到人们的重视,成为大容量UPS供电系统的研究热点。
1、并联单元数目多量化、并联控制方式多样化
2、小功率UPS电源中以较低成本实现了较先进的并联策略 目前可并联逆变电源多为中、大功率UPS电源,因此为实现其并联运行,控制电路成本增加一些对总成本影响不会很大。而普通小功率UPS不间断电源的控制电路一般都较为简单,性能也不如大功率好,因此要实现其并联运行,电路的设计就是比较困难的一件事情。
3、采用新型的高利用性电源系统设计方案今后的UPS电源系统大多以多模块化并联运行均流控制的模式为主,并采用热插拔维修的方式来提高整个系统的工作性能。
4、采用高频链结构技术为完成UPS不间断电源的并联,提高性能和减小模块的体积,大多采用高频链结构技术。逆变器中减少了工频变压器,装置的体积和重量大为减轻,同时也节约了成本,减少了装置的复杂性。
5、采用新型的逆变电源控制技术在新型功率开关器件技术逐渐成熟以后,为了进一步提高逆变器的动态和静态特性,相应提出了许多新的控制方法,如在瞬时值电压控制基础上的电流前馈控制、基于变结构理论的滑膜控制、在三相逆变电源系统中采用空间矢量控制、基于微处理器的无差拍控制、滞环电流控制等。这些新型控制方法在很大程度上提高UPS不间断电源的各项性能指标。
6、采用全数字化控制技术为了提高系统的控制性能和完成并联控制的复杂算法,UPS不间断电源的控制最好采用全数字化控制方案,如采用单片机或DSP来完成系统的检测、运算和控制。先进的控制技术对改进变流电路的效率和性能是必不可少的关键技术之一。变流电路控制技术的发展方向是数字化。数字控制使得各种复杂的控制算法容易实现,而且使设备的体积、重量进一步减少,精度和性能更为提高。
总之,UPS电源并联运行的优点包括:1,可以灵活地扩大UPS电源系统的容量;2,可以组成并联冗余系统以提高运行的可靠性;3,具有极高的系统可维修性能,在单台UPS电源出现故障时,可以很方便地进行热插拔更换或维修。因而,并联UPS电源系统已经被广泛的推广和应用在,如基站通信设备、服务器等领域。UPS电源冗余结构设计是其中的关键部分,在高可用系统中起着重要作用。
关键词:施耐德UPS电源 http://www.jifang365.com/ups/sndups.html
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