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模块化UPS电源

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2017-03-03 10:31【

概念

1、功率模块:包括传统UPS的整流、充电、逆变以及相关控制电路等部分组成。

2、静态开关模块:UPS处于过载时的共用供电通道,是由双向可控硅和控制电路组成。

3、显示通信模块:作为人机对话和网络化监控的平台。

概述

采用了抽屉式、高智能多制式模块化设计,在线热插拔技术,实现在线更换、在线维护,降低了维护难度,实行零停机工作。采用N+X并联冗余无线技术,各模块机架可完全分离,便于用户以后的扩容或减容,使用非常方便。逆变结构中优先运用了"多电平逆变"的概念,致使功率器件的损耗大大降低,输出电压高次谐波减少近一倍,从而缩小了体积,增大了功率密度。

产品在UPS行业中最先采用了32位数字信号处理器作为核心处理芯片,该芯片是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位DSP处理器。运行速度高达150MPS,既具有强大的数值运算能力,又具有丰富的事件管理能力。特别适用于处理复杂、高精度、高速度、实时性要求非常的控制系统中。它的采用使本产品无论在电气性能、可靠性、功能等各方面均有最大程度的提高。

产品特点

具有多种工作制式

该产品具有多种制式可供选择,易于操作,可实现多种进出线方式:1/1,1/3,3/1或3/3、输入频率可为50Hz也可设置输出频率60Hz、输出电压可设为220V、230V、240V。若再配置输入、输出变压器则可满足全球范围内所有国家和地区的供电需求。

体积小,功率密度大

该产品工作效率高,功率密度大,是其最大的特点。一个功率模块尺寸为:(H×W×D)mm:133×482×46 可提供5KVA(4000W),10KVA(8000W),15KVA(12KW)以及20KVA(16KW)的功率输出。

环保性

UPS总谐波失真(THDI)3%,线性负载下的输出总谐波失真低于2%,对电网的谐波干扰降到最低,有效减少电网负荷和电源损耗。优良的输入参数,对市电电网表现出纯电阻特性,是理想的环保高效性UPS。

高效节能型

节能降耗,国家提倡环保节能的今天,绿色节能型模块化UPS备受关注,输入功率因数达0.999以上。减少了线路损耗,提高了电源利用率。其逆变效率可达98%以上,从而提高了整机工作效率,降低了损耗、节省了电能。

扩展性,便于安装、维护、更换、升级

该机型由各个模块组成,可实现热插拨功能,且各模块机架可完全分离,便于用户以后的扩容或减容,使用方便,可实现在线更换、在线维护,降低了维护难度、减少了维护时间。且各模块尺寸均按照标准19英寸结构设计,使整机外形与标准机架一致,美化了机器外形,且模块可与标准机架通用。

冗余性,分散式并联逻辑控制

各模块之间的并联控制采用了分散式逻辑控制方式,没有主机与从机之分,任何一个模块拨出或插入均不会影响其它模块的正常工作,按需构成N+1,N+X冗余系统,减少了系统本身和负载的风险系数,是负载受UPS保护时间全面提升。既增加了整机工作的可靠性,又简化了用户维护难度。


优势


模块化被认为是UPS技术发展的趋势,相对于传统意义上的UPS,模块化UPS具有三大优势。

第一,"模块化冗余并联"技术避免了资源浪费。在行业用户的信息网络供电系统建设中,经常会对高端UPS的容量产生错误的、或是过低或是过高的预计,其结果可能会导致采购成本过高、无法满足负载需要或造成资源、空间及能源浪费等情况。模块化UPS通过可扩充的模块结构有效解决了这一问题,它可以帮助用户在未来发展不明确的情况下分阶段进行建设和投资。

第二,高安全、易维护的热插拔技术突破了应用瓶颈。传统高端UPS在日常维护、设备维护期间均需要采取转旁路的方式,而负载在这种情况下是不受UPS保护的。因此,如果此时发生电源中断、过载等故障,将会造成严重的损失,并且其维修过程相对繁琐,不利时效。模块化UPS系统中采用的热插拔技术可以允许单体模块在不需停电的前提下任意进入或退出并联单元,从而实现了并联系统的在线维护,同时无需专门的仪器或技术即可进行。

第三,电源相位多制技术降低了采购和管理成本。传统高端UPS的电源输入与输出相位是固定的,因此用户在进行供电系统建设时,经常会为了顾全不同的相位及容量而增加UPS的数量。在模块UPS系统下,则可以采用电源相位多制技术来改变过往单一性造成的制约,用户无需再考虑如何采购不同相位或容量的UPS产品来适应系统的需要。


缺点


制约机架式模块化UPS发展的难点主要集中在功率密度的提高和并联数量的增加及降低价格三个方面。

机架式的模块化UPS从传统立式(塔式)结构过渡而来,相对传统立式(塔式)结构拥有宽阔的散热通道,大尺寸大功率的散热风扇的庞大体积而言,模块化UPS由于要便于单体更换操作,模块的体积重量都较小。

受到体积的限制,在UPS模块功率加大的情况下,散热就成了大问题。为了能达到安全工作的目的,模块化UPS不但采用原有的被动式散热、主动式散热、轴流式散热和风道导流式散热技术,还引入了热管式散热。

为确保电源的最高可用性、可扩展性,模块应该不限制数量地进行并联使用。

在多台UPS并联时,其中最重要的指标就是电流均分,也就是说如果N台UPS并联,必须保证每台UPS的输出电流是总输出电流的1/N,至少其相互之间的最大不平衡度要在要求范围内(一般是小于2%)。

在实际应用中,所有UPS的输出阻抗不可能一样,加之各逆变器的输出电压和市电电压锁相都具有正负误差,则各个UPS的电压既有相位差又有幅值差,这些都限制了并联台数的增加,进而限制了整机功率的提高。

在同一功率水平下,模块化UPS比传统的UPS价格贵的多。

未来,随着电力电子技术的不断发展,对UPS系统需求的不断提高。像贸易的交流催生了集装箱技术,集装箱技术引发了全球运输业革命性的变革一样,机架式模块化UPS必将引起不间断电源新的革命,进而成为未来UPS系统发展的趋势。

模块化UPS包括整流器、逆变器、有些还包括静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板等。


解决方案


模块化UPS采用标准的结构设计,每套系统由功率模块、监控模块、静态开关组成。其中功率模块可并联,平均分担负载。如遇故障自动退出系统,由其它功率模块来承担负载,既能水平扩展,又能垂直扩展。独特的冗余并机技术使设备无单点故障,以确保电源的最高可用性。所有的模块可以实现热拔插,可以实现在线更换,维修是最安全的电源保护方案。

本方案由模块化UPS主机、智能化配电系统、电池组合而成。


 模块化UPS主机:

模块化UPS功率模块采用双变换在线式结构,包括整流器、逆变器、充电器、控制电路、与输入输出电池母排的断路开关。具有输入功率因数补偿功能。所有模块均可在线热插拔更换,提供最高级别的可用性、可维护性。

模块化UPS主机控制模块采用工业CAN BUS总线控制结构,由两块冗余的可热插拔的控制模块来完成对系统的控制管理。一个控制模块故障不会影响到系统的正常工作。控制模块可在线热插拔更换。功率模块的并联也由控制模块集中管理,按照统一的并机参数运行,一个功率模块故障可自动的退出并联系统,不会对整个并联系统造成危害。

模块化UPS系统采用独立的静态旁路模块,不采用多个静态旁路结构,以避免转旁路时的多个旁路不均流而造成的过载损坏。模块并联输出电压精度为±1%,并机环流<1%。

标配SNMP卡,采用HTTP协议、SNMP协议、TELNET协议等。可对UPS中市电状态、电池状态、旁路状态、逆变状态、自检状态、开机状态和输入电压、输出电压、负载百分比、输入频率、电池电压、电池容量、电池放电时间、UPS机内温度、周边环境温度等等UPS电源的运行情况一目了然,提高UPS电源保障系统的管理效率和管理品质。选用开放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003操作系统平台。

可以选配备温湿度传感器,插入多功能网卡,通过网络实现对机房环境的温湿度监控和报警。

智能化配电系统

该系统为UPS电源的输入和输出一体化配电集成系统,与UPS主机配套使用,内含UPS的输入开关、输出开关和维修旁路开关以及系统的总输入开关,主开关均配置辅助触点;内含电流传感系统,并与UPS主机通讯。

该配电系统由输入配电单元、分路输出配电模块、监控模块、隔离变压器组成。输出配电单元每个配电模块配置了18个输出分路,每个分路的电流从6A-32A随需设定,并根据现场负载的配置及变化情况调整三相平衡,配电系统可安装最多6个即插式配电模块,配电模块数量可选。

该配电系统与UPS主机同尺寸外观,同颜色。标准配置为:液晶显示器、UPS维护旁路面板(含系统总输入开关、UPS输入开关、输出开关、维修旁路开关,为带辅助触点开关)。检测电路主板,三相输入输出的电压和电流传感器组件,中线电流、地线电流传感器,外接EPO信号接口。

可选装输入K值隔离变压器和支路电流监控器。

该配电系统可配备网卡,能够通过网络监控该配电柜的参数、状态和历史纪录以及报警信息。能网络监控配电柜的输入输出三相电压、电流、频率,中线电流,地线电流,每相的KVA数,KW数,功率因数,支路电流等。并可设定电流高低电压报警门限值。

外接电池及电池柜

电池采用免维护全封闭铅酸蓄电池,电池容量可品牌可根据需要进行配置,电池安装于与UPS主机同品牌同外观同颜色的电池柜内。


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