模塊化UPS電源是什么?模塊化UPS電源工作原理

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-04-11 20:07  瀏覽量：次

　　模塊化UPS電源是什么?模塊化UPS電源工作原理。模塊化UPS電源在安裝、升級(jí)、重新配置或移動(dòng)模塊化系統(tǒng)時(shí)，其獨(dú)立組件、標(biāo)準(zhǔn)接口以及簡(jiǎn)單的操作既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)省了費(fèi)用。模塊化UPS電源廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理中心、計(jì)算機(jī)機(jī)房、ISP服務(wù)商、電信、金融、證券、交通、稅務(wù)、醫(yī)療系統(tǒng)等。由于模塊化UPS的技術(shù)難度大，廠家投入研發(fā)的成本很高，所以?xún)r(jià)格高于普通傳統(tǒng)的UPS。

　　模塊化UPS電源是什么?

　　模塊化UPS是由機(jī)架、UPS功率模塊、靜態(tài)開(kāi)關(guān)模塊、顯示通信模塊以及電池組構(gòu)成。

　　1、功率模塊：包括傳統(tǒng)UPS的整流、充電、逆變以及相關(guān)控制電路等部分組成。

　　2、靜態(tài)開(kāi)關(guān)模塊：UPS處于過(guò)載時(shí)的共用供電通道，是由雙向可控硅和控制電路組成。

　　3、顯示通信模塊：作為人機(jī)對(duì)話和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的平臺(tái)。

　　從設(shè)計(jì)原理方面來(lái)講，模塊本身就是一臺(tái)UPS電源，包括整流器、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)及附屬的控制電路等。模塊化UPS最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，一個(gè)模塊出現(xiàn)故障并不會(huì)影響其他模塊的正常工作，其可熱插拔性能夠大大縮短系統(tǒng)的安裝和修復(fù)時(shí)間?？梢?jiàn)，模塊化UPS電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極具彈性，功率模塊的設(shè)計(jì)概念是在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可隨意移除和安裝而不影響系統(tǒng)的運(yùn)行及輸出，使投資規(guī)劃實(shí)現(xiàn)“隨需擴(kuò)展”，讓用戶隨業(yè)務(wù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)成長(zhǎng)”，既滿足了后期設(shè)備的隨需擴(kuò)展，又降低了初期購(gòu)置成本。

　　模塊化UPS電源采用了抽屜式、高智能多制式模塊化設(shè)計(jì)，在線熱插拔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在線更換、在線維護(hù)，降低了維護(hù)難度，實(shí)行零停機(jī)工作。采用N+X并聯(lián)冗余無(wú)線技術(shù)，各模塊機(jī)架可完全分離，便于用戶以后的擴(kuò)容或減容，使用非常方便。逆變結(jié)構(gòu)中優(yōu)先運(yùn)用了“多電平逆變”的概念，致使功率器件的損耗大大降低，輸出電壓高次諧波減少近一倍，從而縮小了體積，增大了功率密度。

　　模塊化UPS電源在UPS行業(yè)中最先采用了32位數(shù)字信號(hào)處理器作為核心處理芯片，該芯片是目前國(guó)際市場(chǎng)上最先進(jìn)、功能最強(qiáng)大的32位DSP處理器。運(yùn)行速度高達(dá)150MPS，既具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算能力，又具有豐富的事件管理能力。特別適用于處理復(fù)雜、高精度、高速度、實(shí)時(shí)性要求非常的控制系統(tǒng)中。它的采用使本產(chǎn)品無(wú)論在電氣性能、可靠性、功能等各方面均有最大程度的提高。

　　模塊化UPS電源目前主要分為以下兩種類(lèi)型

　　1、功率模塊化UPS。由機(jī)架加功率模塊組成。其中功率模塊包括傳統(tǒng)UPS的整流、濾波、充電、逆變器等部分。但靜態(tài)旁通與系統(tǒng)的部分監(jiān)控和顯示共用一個(gè)機(jī)架的，各功率模塊獨(dú)立控制并聯(lián)運(yùn)行。機(jī)柜上部的顯示控制模塊僅作為用戶開(kāi)關(guān)UPS主機(jī)和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控平臺(tái)。

　　2、完全模塊化UPS。由機(jī)架加單體模塊構(gòu)成，每個(gè)單體模塊內(nèi)都裝有整個(gè)UPS電源與控制電路，包括整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)及附屬的控制電路、CPU主控板。每個(gè)UPS模塊都有獨(dú)立的管理顯示屏。

　　相對(duì)目前行業(yè)發(fā)展而言，中大功率模塊化UPS電源一般采用第一種類(lèi)型，小功率模塊化UPS電源一般采用第二種類(lèi)型，而且兩種類(lèi)型UPS的共同特點(diǎn)是功率變換部分是獨(dú)立控制的，而且能實(shí)現(xiàn)N+X并聯(lián)，從而保證模塊化UPS的可靠性。隨著國(guó)內(nèi)廠商的研發(fā)投入，技術(shù)的進(jìn)步將帶來(lái)可靠性的提高，模塊化UPS電源更利于大規(guī)模定制，則成本將呈相對(duì)下降趨勢(shì)。

　　工頻機(jī)、高頻機(jī)、模塊化機(jī)型是目前UPS市場(chǎng)上最常見(jiàn)的三種機(jī)型，其各有各的特點(diǎn)，滿足不同類(lèi)型的客戶。模塊化UPS是把高頻UPS的功率部分單獨(dú)做成一個(gè)個(gè)功率模塊，然后每個(gè)模塊并聯(lián)輸出，另外旁路切換模塊和控制單元也做成模塊單元，這樣整臺(tái)UPS就是一個(gè)個(gè)模塊疊加而成。

　　模塊化UPS電源工作原理

　　當(dāng)市電正常時(shí)，市電經(jīng)整流器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娊o電池充電，同時(shí)輸出到逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為正弦交流電，經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出到負(fù)載。

　　當(dāng)市電輸入不正常時(shí)，由電池經(jīng)逆變器輸出到負(fù)載。

　　當(dāng)逆變器發(fā)生故障或輸出功率不足(由于過(guò)載、過(guò)熱等原因)時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將自動(dòng)切換至靜態(tài)旁路由市電繼續(xù)供電。若旁通是由于過(guò)載引起的，UPS將在負(fù)載低于100%時(shí)，跳回逆變器正常輸出。若旁通是由于過(guò)熱引起的，UPS將在溫度低于報(bào)警點(diǎn)時(shí)跳回正常輸出。

　　當(dāng)市電正常時(shí)，執(zhí)行鎖相，逆變頻率先追市電頻率，頻率相同后再追蹤相位，通過(guò)變動(dòng)逆變頻率完成逆變和市電同相位。鎖相后，逆變和市電的相位差小于3度，頻率誤差小于0.01Hz。當(dāng)市電頻率超出47～53Hz范圍時(shí)，UPS不執(zhí)行鎖相，立即轉(zhuǎn)入電池逆變狀態(tài)，只有當(dāng)市電頻率回復(fù)到48～52Hz時(shí)，UPS再執(zhí)行鎖相，并轉(zhuǎn)入市電逆變狀態(tài)。

　　模塊化UPS電源運(yùn)行模式

　　①正常模式，市電經(jīng)AC/DC、DC/AC兩級(jí)變換，輸出給用戶高質(zhì)量電源；

　?、谑须姅嚯姇r(shí)，首先進(jìn)入電池模式供電，此時(shí)輸出給用戶高質(zhì)量電源；電池放電至能量不足時(shí)，模塊化UPS電源輸出供電中斷；

　?、坌∮赬個(gè)UPS功率模塊故障時(shí)，其他功率模塊繼續(xù)輸出給用戶高質(zhì)量電源；超過(guò)X個(gè)功率模塊同時(shí)故障（概率極低）時(shí)，市電經(jīng)旁路或旁路維修開(kāi)關(guān)K給用戶供電，電源質(zhì)量由市電決定，電源質(zhì)量得不到保證，存在斷電風(fēng)險(xiǎn)；

　　④UPS模塊維護(hù)時(shí)，其余功率模塊正常供電，為用戶提供高質(zhì)量電源。

　　模塊化被認(rèn)為是UPS技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，綠色節(jié)能型模塊化UPS備受關(guān)注,其輸入功率因數(shù)達(dá)0.999以上,減少了線路損耗,提高了電源利用率;其逆變效率可達(dá)98%以上,從而提高了整機(jī)工作效率。