機架式模塊化UPS在功率器件技術和制造工藝方面繼承了傳統(tǒng)UPS技術發(fā)展的成果,但在系統(tǒng)架構方面,以多模塊并聯(lián)為基礎,不僅實現(xiàn)了系統(tǒng)模塊的熱插拔,而且更好地處理了系統(tǒng)模塊獨立運作、相互協(xié)作和平穩(wěn)轉換的關系。1946年,美國貨車司機馬爾科姆.麥克萊恩研制發(fā)明集機架式模塊化UPS在功率器件技術和制造工藝方面繼承了傳統(tǒng)UPS技術發(fā)展的成果,但在系統(tǒng)架構方面,以多模塊并聯(lián)為基礎,不僅實現(xiàn)了系統(tǒng)模塊的熱插拔,而且更好地處理了系統(tǒng)模塊獨立運作、相互協(xié)作和平穩(wěn)轉換的關系。
1946年,美國貨車司機馬爾科姆.麥克萊恩研制發(fā)明集裝箱運輸貨物獲得成功,1956年,他的第一支集裝箱船隊“理想六號”駛出了紐瓦克港。從此世界儲運史悄悄地翻開了新的一頁。
一種簡單的裝儲形式的變革—集裝箱用于儲運,碼頭裝卸時間大大縮短,由數(shù)天壓縮到數(shù)小時,而且每一艘船只的儲運量比以前提高了五倍,美國到歐洲的貨運時間足足減少了四周。今,一種機架式的模塊化UPS也正在或即將悄悄地引起一種這樣的變革。
按標準化模式生產的UPS
機架式模塊化UPS相對于傳統(tǒng)立式(塔式)結構UPS而言,能夠安裝在標準機柜中,節(jié)省占地面積與空間,便于安裝、使用及維護,能夠使用較短的功率連接電纜。通過減少關鍵設備與負載之間的故障點,模塊化UPS可提高整個系統(tǒng)的可用性。
從設計和工作的原理方面來講的,模塊化UPS包括整流器、逆變器,有些還包括靜態(tài)旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板等。模塊化最大的優(yōu)點是能夠提高系統(tǒng)的可靠性和可用性,任何一個模塊出現(xiàn)故障并不會影響其他模塊的正常工作,而且可通過熱插拔特性縮短系統(tǒng)的安裝和修復時間。
除此之外,模塊化UPS能夠給用戶帶來更好的可擴展性,這也為用戶的投資起到了很好的保護作用。
和集裝箱在工廠就開始裝貨的道理一樣,機架式模塊化UPS的安裝調試也是在工廠就開始的。以標準化的模塊為基礎的UPS,在產品的設計、生產、制造過程中,可以制定統(tǒng)一的標準,讓整套系統(tǒng)中的所有部件都能發(fā)揮出最佳性能,同時也可避免因兼容問題而出現(xiàn)的系統(tǒng)故障。
機架式模塊化UPS可以根據(jù)當前的業(yè)務需求進行配置,并且能在以后添加更多模塊。這種系統(tǒng)的優(yōu)化能力顯著降低了總擁有成本。
模塊化設計在重新配置功率以滿足不斷變化的業(yè)務需求方面,提供了極大的靈活性。在安裝、升級、重新配置或移動模塊化系統(tǒng)時,獨立組件、標準接口以及簡單的操作既節(jié)省了時間又節(jié)約了費用。
供電系統(tǒng)實現(xiàn)隨需應變
機架式模塊化UPS與傳統(tǒng)UPS相比有相當大的優(yōu)勢。它的優(yōu)勢有主要有以下三個方面:
安裝簡單,擴容方便,節(jié)約投資。
機架式模塊化UPS使供電系統(tǒng)能隨需應變,讓容量隨著業(yè)務的發(fā)展而實現(xiàn)“動態(tài)成長”。既滿足了后期業(yè)務的擴展需求,又降低了用戶的初期購置成本。
并聯(lián)冗余,運行穩(wěn)定,可靠性高。
在機架式模塊化UPS中,功率模塊部分是并聯(lián)冗余的,每個模塊都配有輸入、輸出保險和輸入、輸出繼電器,任一個模塊發(fā)生故障,不影響整個系統(tǒng)工作。
在傳統(tǒng)UPS產品中,用戶保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并聯(lián)冗余方式,只能容錯一次。在機架式模塊化UPS系統(tǒng)中,用戶只需要購買相應的功率模塊,即可實現(xiàn)“N+X”的故障冗余。“模塊化冗余并聯(lián)結構”比傳統(tǒng)UPS更為可靠。
維修方便,在線處置,可用性高。
傳統(tǒng)UPS需要專業(yè)技術人員到現(xiàn)場維修,模塊化UPS所有模塊都允許熱插拔,用戶可以介入維護,直接在線更換UPS備用模塊。
機架式模塊化UPS在功率器件技術和制造工藝方面繼承了傳統(tǒng)UPS技術發(fā)展的成果,但在系統(tǒng)架構方面,以多模塊并聯(lián)為基礎,不僅實現(xiàn)了系統(tǒng)模塊的熱插拔,而且更好地處理了系統(tǒng)模塊獨立運作、相互協(xié)作和平穩(wěn)轉換的關系。
機架式模塊化UPS目前比較有代表性的結構有兩類。
一類是功率模塊化UPS。功率模塊化機架式UPS由機架加功率模塊構成,功率模塊中包括傳統(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)控和顯示共用一個機架的。各模塊獨立控制并聯(lián)運行,機柜上部的顯示控制模塊僅作為用戶開關UPS主機和進行網絡化監(jiān)控平臺。
另一類是完全模塊化UPS。該類機架式模塊化UPS由機架加單體模塊構成,每個單體模塊內都裝有整個UPS電源與控制電路,包括整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板。每個UPS模塊均有獨立的管理顯示屏。
就相對目前的電力電子技術和元器件發(fā)展水平而言,兩類結構各有優(yōu)勢,也都有很出色的代表性產品,都可提供采用先進的分散并聯(lián)技術,使UPS系統(tǒng)不受集中控制技術中的可靠性限制,避免瓶頸故障的發(fā)生,提供N+X并聯(lián)冗余功能的模塊化并聯(lián)系統(tǒng)。
普及應用還需突破價格關
目前制約機架式模塊化UPS發(fā)展的難點主要集中在功率密度的提高和并聯(lián)數(shù)量的增加及降低價格三個方面。
機架式的模塊化UPS從傳統(tǒng)立式(塔式)結構過渡而來,相對傳統(tǒng)立式(塔式)結構擁有寬闊的散熱通道,大尺寸大功率的散熱風扇的龐大體積而言,模塊化UPS由于要便于單體更換操作,模塊的體積重量都較小。
受到體積的限制,在UPS模塊功率加大的情況下,散熱就成了大問題。為了能達到安全工作的目的,模塊化UPS不但采用原有的被動式散熱、主動式散熱、軸流式散熱和風道導流式散熱技術,還引入了熱管式散熱。
為確保電源的最高可用性、可擴展性,模塊應該不限制數(shù)量地進行并聯(lián)使用。
在多臺UPS并聯(lián)時,其中最重要的指標就是電流均分,也就是說如果N臺UPS并聯(lián),必須保證每臺UPS的輸出電流是總輸出電流的1/N,至少其相互之間的最大不平衡度要在要求范圍內(一般是小于2%)。
在實際應用中,所有UPS的輸出阻抗不可能一樣,加之各逆變器的輸出電壓和市電電壓鎖相都具有正負誤差,則各個UPS的電壓既有相位差又有幅值差,這些都限制了并聯(lián)臺數(shù)的增加,進而限制了整機功率的提高。
在同一功率水平下,模塊化UPS比傳統(tǒng)的UPS價格貴的多。
把機架式的模塊化UPS價格降到用戶可接受的范圍,是擺脫機架式的模塊化UPS系統(tǒng)目前的市場占有率不高、用戶群只能是那些有一定經濟實力且對業(yè)務系統(tǒng)的可靠性、可用性要求比較高的客戶,全面占領市場的惟一辦法。
未來,隨著電力電子技術的不斷發(fā)展,對UPS系統(tǒng)需求的不斷提高。像貿易的交流催生了集裝箱技術,集裝箱技術引發(fā)了全球運輸業(yè)革命性的變革一樣,機架式模塊化UPS必將引起不間斷電源新的革命,進而成為未來UPS系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。
模塊化UPS包括整流器、逆變器、有些還包括靜態(tài)旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板等。模塊化最大的優(yōu)點是能夠提高系統(tǒng)的可靠性和可用性,任何一個模塊出現(xiàn)故障并不會影響其他模塊的正常工作,而且可通過熱插拔特性縮短系統(tǒng)的安裝和修復時間。 |