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模块化UPS电源是什么?模块化UPS电源工作原理

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-04-11 20:07  浏览量:

  模块化UPS电源是什么?模块化UPS电源工作原理。模块化UPS电源在安装、升级、重新配置或移动模块化系统时,其独立组件、标准接口以及简单的操作既节省了时间又节省了费用。模块化UPS电源广泛应用于数据处理中心、计算机机房、ISP服务商、电信、金融、证券、交通、税务、医疗系统等。由于模块化UPS的技术难度大,厂家投入研发的成本很高,所以价格高于普通传统的UPS。

模块化UPS电源.png

  模块化UPS电源是什么?

  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。

  从设计原理方面来讲,模块本身就是一台UPS电源,包括整流器、静态旁路开关及附属的控制电路等。模块化UPS最大的优点是能够提高系统的可靠性和可用性,一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作,其可热插拔性能够大大缩短系统的安装和修复时间。可见,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电源采用了抽屉式、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。

  模块化UPS电源在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。

  模块化UPS电源目前主要分为以下两种类型

  1、功率模块化UPS。由机架加功率模块组成。其中功率模块包括传统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,各功率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。

  2、完全模块化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模块都有独立的管理显示屏。

  相对目前行业发展而言,中大功率模块化UPS电源一般采用第一种类型,小功率模块化UPS电源一般采用第二种类型,而且两种类型UPS的共同特点是功率变换部分是独立控制的,而且能实现N+X并联,从而保证模块化UPS的可靠性。随着国内厂商的研发投入,技术的进步将带来可靠性的提高,模块化UPS电源更利于大规模定制,则成本将呈相对下降趋势。

  工频机、高频机、模块化机型是目前UPS市场上最常见的三种机型,其各有各的特点,满足不同类型的客户。模块化UPS是把高频UPS的功率部分单独做成一个个功率模块,然后每个模块并联输出,另外旁路切换模块和控制单元也做成模块单元,这样整台UPS就是一个个模块叠加而成。

  模块化UPS电源工作原理

  当市电正常时,市电经整流器将交流电转变为直流电给电池充电,同时输出到逆变器将直流电转化为正弦交流电,经转换开关输出到负载。

  当市电输入不正常时,由电池经逆变器输出到负载。

  当逆变器发生故障或输出功率不足(由于过载、过热等原因)时,转换开关将自动切换至静态旁路由市电继续供电。若旁通是由于过载引起的,UPS将在负载低于100%时,跳回逆变器正常输出。若旁通是由于过热引起的,UPS将在温度低于报警点时跳回正常输出。

  当市电正常时,执行锁相,逆变频率先追市电频率,频率相同后再追踪相位,通过变动逆变频率完成逆变和市电同相位。锁相后,逆变和市电的相位差小于3度,频率误差小于0.01Hz。当市电频率超出47~53Hz范围时,UPS不执行锁相,立即转入电池逆变状态,只有当市电频率回复到48~52Hz时,UPS再执行锁相,并转入市电逆变状态。

  模块化UPS电源运行模式

  ①正常模式,市电经AC/DC、DC/AC两级变换,输出给用户高质量电源;

  ②市电断电时,首先进入电池模式供电,此时输出给用户高质量电源;电池放电至能量不足时,模块化UPS电源输出供电中断;

  ③小于X个UPS功率模块故障时,其他功率模块继续输出给用户高质量电源;超过X个功率模块同时故障(概率极低)时,市电经旁路或旁路维修开关K给用户供电,电源质量由市电决定,电源质量得不到保证,存在断电风险;

  ④UPS模块维护时,其余功率模块正常供电,为用户提供高质量电源。

  模块化被认为是UPS技术发展的趋势,绿色节能型模块化UPS备受关注,其输入功率因数达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。

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