模块化UPS

模块化UPS电源的系统结构极具弹性,功率模块的设计概念是在系统运行时可随意移除和安装而不影响系统的运行及输出,使投资规划实现"随需扩展",让用户随业务发展实现"动态成长",既满足了后期设备的随需扩展,又降低了初期购置成本。

模块化UPS基本信息

中文名称 模块化UPS 应    用 数据处理中心、计算机机房
特    点 可设定为1/1, 1/3, 3/1 或 3/3 优    点 降低了初期购置成本

模块化UPS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。

模块化UPS造价信息

市场价 信息价 询价
材料名称 规格/型号 市场价
(除税)
工程建议价
(除税)
行情 品牌 单位 税率 供应商 报价日期
UPS功率模块 PM50K-V4S 查看价格 查看价格

华为

13% 山东科普电源系统有限公司
UPS功率模块 PM40K-V4S 查看价格 查看价格

华为

13% 山东科普电源系统有限公司
UPS功率模块 型号:PM25K-V4S参数:功能模块-25KVA功率模块. 查看价格 查看价格

华为

13% 山东科普电源系统有限公司
模块化UPS 品种:模块化UPS;厂家编号:02311NXM;型号:PM25K-V4S;销售划分:B类; 查看价格 查看价格

华为

13% 北京华晟荣信科技有限公司
模块化UPS 品种:模块化UPS;厂家编号:02290836;型号:UPS5000-E-125K-FM;销售划分:B类; 查看价格 查看价格

华为

13% 北京华晟荣信科技有限公司
模块化UPS 品种:UPS不间断电源;型号:AQT-0000062-00;规格:50HZ±0.5%; 查看价格 查看价格

金武士

13% 北京中创同科安全技术有限公司
模块化UPS 品种:UPS不间断电源;型号:AQT-0000058-00;规格:50HZ±0.5%; 查看价格 查看价格

金武士

13% 北京中创同科安全技术有限公司
模块化UPS 品种:UPS不间断电源;型号:AQT-0000071-00;规格:50HZ±0.5%; 查看价格 查看价格

金武士

13% 北京中创同科安全技术有限公司
材料名称 规格/型号 除税
信息价
含税
信息价
行情 品牌 单位 税率 地区/时间
一体应急电源 YDE3001 查看价格 查看价格

中山市2009年5月信息价
一体应急电源 YDE3001 查看价格 查看价格

中山市2009年4月信息价
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中山市2009年1月信息价
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中山市2008年10月信息价
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中山市2008年6月信息价
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中山市2008年4月信息价
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一体应急电源 YDE3001 查看价格 查看价格

中山市2008年2月信息价
材料名称 规格/需求量 报价数 最新报价
(元)
供应商 报价地区 最新报价时间
模块化UPS 模块化UPS,功率150KVA,输出功率因数为1,整机效率96%,含维护旁路,可选配尾框入列|1台 1 查看价格 广州市熹尚科技设备有限公司 广东   2022-01-07
模块化UPS 模块化UPS,功率200KVA,输入功率因数≥0.99,输出功率因数1,整机效率96%,电压范围138|1台 1 查看价格 广州莱安智能化系统开发有限公司 全国   2021-04-20
模块化UPS 详见图纸UPS技术指标要求|1个 1 查看价格 亿佳源(北京)商贸有限公司 广东  阳江市 2017-08-17
100KVA模块化UPS 科华,100KVA模块化UPS|1台 1 查看价格 广州熹尚科技设备有限公司 海南   2021-09-01
模块化UPS 1. 采用单台UPS整流器和逆变器应为模块化设计200KVA,单个功率模块≥40KW;2. 输入电压范围 140-470V,输入功率因数≥0.99,对电网辐射的电流谐波含量<3%3. 输出功率|1套 3 查看价格 广州广知建信息科技有限公司 江西  南昌市 2021-01-21
模块化UPS 160KVA模块化,380Vdc/380Vdc,匹配20KVA功率模块,冗余+2,32节-40节电池可调,600×1000×2000|1台 3 查看价格 广州市熹尚科技设备有限公司 广东  阳江市 2019-11-17
模块化UPS 1. 采用单台UPS整流器和逆变器应为模块化设计200KVA,单个功率模块≥40KW;2. 输入电压范围 140-470V,输入功率因数≥0.99,对电网辐射的电流谐波含量<3%3. 输出功率|1套 3 查看价格 维谛技术有限公司 江西  南昌市 2021-04-20
模块化UPS 1、三进三出,UPS采用模块化结构,所有模块均支持在线热插拔,采用分散旁路结构2、采用独立充电模块,单模块最大充电电流30A3、主机电池节数可以在32-40节之间灵活设置4、标配RS232|1台 1 查看价格 广州市熹尚科技设备有限公司 广东   2021-03-23

​模块化UPS最佳性能特点

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

工作效率高,功率密度大,是其最大的特点。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。

模块化UPS简介

用户在预计UPS容量时,时常会出现低估或高预计等情况,模块化UPS电源有效的解决以上问题,帮助用户在未来发展方向尚不明确的情况下分阶段进行建设和投资。当用户负载需要增加时,只需根据规划阶段性的增加功率模块。

应用领域:

数据处理中心、计算机机房、ISP服务商、电信、金融、证券、交通、税务、医疗系统等

性能特点:

● 可为单相或三相, 联机电池系统

● 可被设定为1/1, 1/3, 3/1 或 3/3系统

● 为模块结构,由1到10块模块组成

● 提供洁净电源:60KVA系统-60KVA以内;100KVA系统-100KVA以内;150KVA系统-150KVA以内;200KVA系统-200KVA以内;240KVA系统-240KVA以内

● 为冗余可升级系统,可根据您需求进行升级

● 采用N+X冗余技术,性能可靠

● 共享电池组

● 输入/输出电流平衡分配

● 绿色电源, 输入THDI≤5%

● 输入功率因数PF≥0.99

● 采用连续电流模式(CCM)运行,减少电网干扰 (RFI/ EMI)

● 体积小,重量轻

● 轻松维护 - 模块级

● 系统控制器进行通信及诊断

● 采用集中式静态开关模块

● 特有的系统性能分析器

模块化UPS常见问题

  • 模块化UPS电源的模块化UPS与常规UPS的区别

    机架式模块化UPS相对于传统立式(塔式)结构UPS而言,能够安装在标准机柜中,节省占地面积与空间,便于安装、使用及维护,能够使用较短的功率连接电缆。通过减少关键设备与负载之间的故障点,模块化UPS可提...

  • 模块化UPS有哪些?

    模块化UPS有两种理解:1.一台UPS内的各个部分都是模块化设计,便于维修和更换;2.一个系统中的多台UPS,每台UPS就是一个模块。对前者,有点就是便于快速诊断和维修,目前没有发现什么缺点;对后者,...

  • 谁知道模块化ups电池优点是什么?

    1.一台UPS内的各个部分都是模块化设计,便于维修和更换; 2.一个系统中的多台UPS,每台UPS就是一个模块。 对前者,有点就是便于快速诊断和维修,目前没有发现什么缺点; 对后者,又有很多种理解,例...

​模块化单机可靠性分析

评估UPS系统履行职责的可靠性,不仅要考量UPS的MTBF,还要考量UPS的MTTR及市电的MTBF。当UPS发生故障的同时市电也发生故障时,负载将会失去电力,也就是说UPS关键职责的失效。负载暴露在没有保护的市电之下的时间长短取决于维修时间的长短。如果维修一台UPS需一周时间,而市电的平均无故璋时间也是一周,那么,UPS发生故障时,负载将很可能失去电力。如果UPS的MTTR是1小时,那么市电的MTBF将不会对关键负载的失效概率产生很大影响。很显然,降低UPS的 MTTR将会降低对关键负载的失效概率。降低UPS的MTTR最好的方法就是尽量减少可能影响UPS维修的因素 。模块化单机UPS因为具有在线热插拔的功能,自然是最好的选择。

从设计原则上讲,承担供电任务的整个电源系统都必须采用具有高度"容错"功能的冗余式的供电方案,以确保无论是在市电电网出故障时或是在任何模块(包括系统控制模块)发生故障时,还是在进行日常维护/检修操作时或因故致使保险丝烧毁/断路器开关"跳闸"时,互联设备均应由"在线式UPS"的逆变器电源来供电,而不应进入由普通的市电电源/应急备用发电机组经UPS的交流旁路来供电的状态。

综上所述,模块化单机UPS具有最长的履行职责平均无故障时间(λmission),最小的平均维修时间 (MTTR)及最强的抗市电干扰风险能力及高度"容错"功能,是最可靠的电力保证。

模块化UPS文献

模块化UPS电源 模块化UPS电源

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模块化 UPS电源 目录 什么是模块化 UPS电源 概述 模块化 UPS电源的三大优势 模块化 UPS电源解决方案 模块化 UPS与常规 UPS 的区别 什么是模块化 UPS电源 概述 模块化 UPS电源的三大优势 模块化 UPS电源解决方案 模块化 UPS与常规 UPS 的区别 展开 编辑本段 什么是模块化 UPS 电源 [1 ] 模块化 UPS 是由:机架、 UPS功率模块 、静态开关模块、显示通信模 块以及电池组构成。 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。 编辑本段 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

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40KVA模块化UPS技术参数 40KVA模块化UPS技术参数

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40KV A 模块化 UPS技术参数: 项目 内容 技术参数 数量 UPS主机 UPS主机框 服务器机柜式外观,黑色。尺寸为 1600mm高,600mm 宽,900mm深。主机框为全热插拔模块化设计,标 配 2块冗余的控制模块、 2块冗余的低压控制电源 模块、外部维修旁路面板开关通讯模块、 RS232接 口模块、电池开关、系统启动开关、主背板等, 1 20KVA功率模块 可热插拔插入主机框。 2 电池系统 机柜外观电池柜 安装 40只 120AH/12V电池。 1 电池 12V,120AH铅酸蓄电池, UPS主机厂家配套。 40 1、UPS性能要求: UPS系统主要功能及特点要求 1.不低于 40KVA 余的集中控制模块、 、2 块冗余的低压控制电源模块、 液晶显示器、、外部维 修旁路盘开关通讯模块、 RS232接口模块、 RJ45 网卡模块、直流开关、系统启动开关等, 以保障系统

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普及应用还需突破价格关

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。

模块化UPS电源解决方案

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。

模块化UPS与常规UPS的区别

机架式模块化UPS相对于传统立式(塔式)结构UPS而言,能够安装在标准机柜中,节省占地面积与空间,便

于安装、使用及维护,能够使用较短的功率连接电缆。通过减少关键设备与负载之间的故障点,模块化UPS可提高整个系统的可用性。

从设计和工作的原理方面来讲的,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。模块化最大的优点是能够提高系统的可靠性和可用性,任何一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作,而且可通过热插拔特性缩短系统的安装和修复时间。

除此之外,模块化UPS能够给用户带来更好的可扩展性,这也为用户的投资起到了很好的保护作用。

和集装箱在工厂就开始装货的道理一样,机架式模块化UPS的安装调试也是在工厂就开始的。以标准化的模块为基础的UPS,在产品的设计、生产、制造过程中,可以制定统一的标准,让整套系统中的所有部件都能发挥出最佳性能,同时也可避免因兼容问题而出现的系统故障。

机架式模块化UPS可以根据当前的业务需求进行配置,并且能在以后添加更多模块。这种系统的优化能力显著降低了总拥有成本。

模块化设计在重新配置功率以满足不断变化的业务需求方面,提供了极大的灵活性。在安装、升级、重新配置或移动模块化系统时,独立组件、标准接口以及简单的操作既节省了时间又节约了费用。

供电系统实现随需应变

机架式模块化UPS与传统UPS相比有相当大的优势。它的优势有主要有以下三个方面:

安装简单,扩容方便,节约投资。

机架式模块化UPS使供电系统能随需应变,让容量随着业务的发展而实现"动态成长"。既满足了后期业务的扩展需求,又降低了用户的初期购置成本。

并联冗余,运行稳定,可靠性高。

在机架式模块化UPS中,功率模块部分是并联冗余的,每个模块都配有输入、输出保险和输入、输出继电器,任一个模块发生故障,不影响整个系统工作。

在传统UPS产品中,用户保障安全一般采用的是"1+1"或"N+1"并联冗余方式,只能容错一次。在机架式模块化UPS系统中,用户只需要购买相应的功率模块,即可实现"N+X"的故障冗余。"模块化冗余并联结构"比传统UPS更为可靠。

维修方便,在线处置,可用性高。

传统UPS需要专业技术人员到现场维修,模块化UPS所有模块都允许热插拔,用户可以介入维护,直接在线更换UPS备用模块。

机架式模块化UPS在功率器件技术和制造工艺方面继承了传统UPS技术发展的成果,但在系统架构方面,以多模块并联为基础,不仅实现了系统模块的热插拔,而且更好地处理了系统模块独立运作、相互协作和平稳转换的关系。

机架式模块化UPS比较有代表性的结构有两类。

一类是功率模块化UPS。功率模块化机架式UPS由机架加功率模块构成,功率模块中包括传统UPS的整流、滤波、充电、逆变器等部分。但静态旁通与系统的部分监控和显示共用一个机架的。各模块独立控制并联运行,机柜上部的显示控制模块仅作为用户开关UPS主机和进行网络化监控平台。

另一类是完全模块化UPS。该类机架式模块化UPS由机架加单体模块构成,每个单体模块内都装有整个UPS电源与控制电路,包括整流器、逆变器、静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板。每个UPS模块均有独立的管理系统。

就相对的电力电子技术和元器件发展水平而言,两类结构各有优势,也都有很出色的代表性产品,都可提供采用先进的分散并联技术,使UPS系统不受集中控制技术中的可靠性限制,避免瓶颈故障的发生,提供N+X并联冗余功能的模块化并联系统。

熟悉模块化UPS发展的业界人士应该都了解,模块化UPS的系统架构从开始就有两条不同的技术路线:分散旁路和集中旁路。这里从技术的来源和性能可靠性的对此讨论这两种方案的选择,希望能给读者一些启发和帮助。

两种旁路方案的架构定义和来源

模块化UPS,顾名思义,是将大功率的UPS系统,分开成多个子模块并联,通过优化的系统控制,实现系统的在线扩容升级、维护,并大幅提高系统的可靠性、可用性和节能效果,降低客户的维护成本,近年来已经渐渐成为主流客户的首选。下面以市场上典型的基于10个30kVA功率模块的300kVA系统来做分析。

1分散旁路架构

分散旁路架构,即每个功率模块含有整流、逆变和电池变换等部分以外,还含有与功率模块容量相等的静态旁路,可以认为是一台没有液晶监控的UPS。多个模块在机柜中并联组成系统,模块间相互关系类似于传统多并机UPS系统。系统切换到旁路供电时,负载由所有功率模块内的分散旁路来并联供电。系统架构图如图1所示。

图1 分散旁路架构图

2集中旁路架构

集中旁路架构,系统只有一个与系统容量相等的集中旁路模块,功率模块内仅包含整流、逆变和电池变换电路,每个部分均由独立的控制器,模块间的并联不再是传统的UPS并机系统,而是包含复杂的逆变均流,旁路控制和监控等逻辑。系统架构图如图2所示。

图2 集中旁路架构图

3两种技术方案的发展来源

模块化UPS的概念,最先起源于客户对系统维修的简易化的需求,希望能在故障情况下不影响关键业务,进行简单的更换操作即可恢复系统。厂商想到把UPS并机系统设计成模块化结构,这也就是分散旁路方案的来源。

分散旁路方案的优点是:控制简单,开发难度小,仅须将原有的UPS并机系统移植并优化监控部分即可;机柜成本低;旁路器件因为容量较小,成本也相对较低;静态旁路有多路冗余。

集中旁路方案是继分散旁路之后发展起来的技术路线,相比传统并机UPS系统,从并联均流控制、系统逻辑协调、容错能力方面都做了非常大的改动,可以说是一个全新的技术领域,开发难度大。

以下的章节将介绍两种技术路线带来的性能和可靠性方面的差异。

两种方案的性能差异

静态旁路作为UPS供电的最后一道屏障,重要性不言而喻,常见的旁路供电的情况有以下几种:逆变器故障、逆变器过载或过温、输出短路。可以看到,旁路供电的工况多数是极端工况,对器件的考核应该加倍严酷。

1

稳态工况

旁路供电时,集中旁路方案很好理解,只有一个旁路提供全部电流,旁路容量按照系统最大容量来设计,跟模块配置数量无关,不存在任何问题。

分散旁路方案是由多路小功率静态旁路来承担负载,由于旁路回路是低阻回路,多回路的均流没有办法用软件方法来控制,模块间的均流完全取决于以下几个因素:

1)个体器件间的差异,主要是导通压降的差异,器件厂家的分散性不可避免;

2)回路阻抗的差异,主要是各回路线缆的长度无法保证一致,且线缆连接点阻抗因工艺控制等原因无法把握;

一般来说,即使是最乐观的估计,均流差异都不大可能会小于20%以内,也就是说,存在部分模块电流过大的风险,这在严酷的应用中是非常危险的。

由于这个不可控的均流能力,部分厂家提出了“解决方案”——旁路均流电感,原理简单,就是每个旁路回路串联一个电感(如图3所示),利用电感的阻抗来平衡各支路的电流(同样也是常规并机系统的方法)。且不说电感量的10%的个体差异,带来更大的系统损耗,这种方案还会有下面瞬态性能上不可逾越鸿沟。

图3 某厂家的旁路均流电感

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瞬态工况

逆变切换到旁路的工况,基本上是紧急工况,切换时序要求非常高,否则容易造成关键负载中断。在大负载或者是故障电流情况下切换,瞬间的操作电流可能会数倍于系统额定电流,这也就是为什么静态旁路设计要求更大的余量。

静态旁路器件抗瞬态电流冲击的主要参数是I2t,也就是短时间(一般小于10ms)的电流积分,如果I2t过大,器件即很可能烧毁。UPS的性能参数中,常见规定的旁路过载能力为1000%维持10ms,也就是在配电开关保护时间(10ms)内旁路需要提供不小于10倍额定电流。下面以300kVA系统为例,分析不同器件的抗冲击能力的差异。

分散静态旁路器件,因为目前技术能力的原因,器件单体最大电流等级为70A,根据某著名厂家的器件规格书,提供的最大I2t为7200A2S(<10ms),300k系统可以认为是10路器件并联运行。

集中静态旁路,用的都是SCR模块,最主流厂家为德国赛米控(SEMIKRON),我们看看其中一个型号SKKT323/16E的I2t参数,同样10ms条件下为450000A2S,两者之间的相差超过60倍!

而计算一下对于常见的1000%过载10ms的I2t需求,对于300kVA系统而言

也就是说,集中旁路的单个SCR模块,完全能够提供超过10倍额定电流的10ms保护能力,而基于分立器件的静态旁路,即使不考虑器件不均流,也是远远不够的!

瞬态切换的均流控制,不光与器件、各回路阻抗有关,也与控制相关。由于各个模块有各自的控制器,存在各处理器的处理速度、通信延时和模块自身差异等因素影响,各模块的实际切换动作一定有不等的延时,这就导致了第一个切到旁路的模块,很可能承受着100倍于模块容量的额定电流!由于是瞬态大电流,即使串联旁路均流电感也不会起到任何限流作用。这对于任何器件来说都是不可能完成的任务,这种切换无异于原地爆炸。短路故障电流的示意图如图4所示。

图4短路故障电流示意图

当然,分散旁路的厂家也深知这个道理,也提供了相应的“解决方案”,就是:短路情况下只有逆变维持200ms,然后不切旁路,直接关机!

以下来解释一下,10倍额定电流的工况常见于输出短路工况,当逆变器不能提供足够的分断故障的电流(通常为3倍额定维持200ms)的情况下,系统将切换到旁路供电,用旁路的低阻抗大电流去冲开短路点的保护器件(开关或熔断器),这是配电设计里必须考虑的,如果是正确设计的配电系统,各分路的保护设计不应该产生越级保护,即下游的故障不应该导致上游的开关动作,系统最坏的情况就是切换到旁路,然后利用旁路强大的过载能力冲开下游的保护器件,这就是旁路抗冲击要求的来源。

使用分散旁路的系统,如果强行切换到旁路,由于抗冲击能力的不足和非同步的切换,毫无疑问将会导致器件损坏,系统宕机,所以厂家设计就只能禁止切换到旁路。可以想象在一个复杂的机房或者工厂内,只要有一个分支发生短路故障,后果就是整个系统束手就擒!这在实际应用中是无论如何不能接受的,但这同时是分散旁路无法解决的固有问题。

系统可靠性分析

分散旁路尚可宣称的优点就是旁路冗余,集中旁路被认为是存在单一故障点,下面我们来分析一下。

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从器件选型的角度上分析

从器件选型的角度上来说,单个大功率SCR的可靠性远高于数量众多的小型器件组成的系统,集中旁路模块功能简单,仅需要考虑器件和少量外围驱动电路的影响,而分散旁路因为是分布在功率模块内,同时受模块内部众多器件的影响。

有维修经验的工程人员都知道,整流、逆变电路的故障都有可能因为火花飞溅等原因造成其他部分电路的故障,也就是说静态旁路面临了较多的不确定风险。如果说集中旁路是单一故障的话,分散旁路可能要被称为“多点故障”了。

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从系统容量角度上分析

从系统容量角度上来说,集中旁路的容量按照机柜设计,与配置的模块数量无关。而分散旁路的静态旁路容量由模块容量决定,也就是说,当模块故障时,系统将会失去相应的静态旁路容量。一个比较极端的例子,当机柜配置2个功率模块时,如果负载率是55%左右,当一个模块故障时,剩余的一个模块则会处于110%过载的工况,最终的结果就是系统掉电。同样工况对于集中旁路来说,完全不是问题。

集中旁路模块因为器件容量的优势,甚至有些厂家提供125%长期过载的能力,这对系统可靠性来说有绝对的保障。

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集中旁路的可靠性设计分析

集中旁路的可靠性设计,众多主流厂家也提出了很多提升可靠性的方案,比如冗余备份的控制回路方案,通信总线冗余的方案,功率模块和旁路模块控制解耦方案,功率模块参与旁路控制方案,每个厂家的解决方案各有特色,经过多年的市场验证,能够大大提升系统的可用性,加上旁路模块普遍的热插拔设计,维修升级与功率模块一样简便。

总结

END

过以上的分析,希望可以让大家能够进一步了解到两种方案的系统综合性能和产品可靠性的差异。

技术流派的争论和路线选择是产品开发的正常现象,对于用户来说,正确了解各路线的利弊是至关重要的,兼听则明,可以避免陷入营销概念的误区。然而,对于生产厂家而言,技术路线的选择意义重大,一旦路线确定,产品开发将无法中途转变,后续产品系列也必将延续,这就是为何无论业界如何发展,分散旁路的厂家仍然无法转向另一阵营。

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