模块化UPS论文

模块化UPS论文（精选3篇）

模块化UPS论文 篇1

本文对UPS电源系统的定义进行了详细阐述, 总结分析了UPS电源系统的具体分类, 并针对高频模块化UPS以及并联技术开展深入研究, 希望依靠相关分析资料, 帮助大家正确选择与自身需要相符的UPS拓扑结构, 有效提高企业的整体经济效益。

1 UPS电源系统的定义和分类

UPS (Uninterruptible PowerSyste m/Uninterruptible Power Supply) 指的是不间断电源, 通常要求将蓄电池以及主机之间进行有效连接, 依靠主机逆变器等模块电路顺利实现对直流电的转换, 获得市电, 而UPS就是能够实现这一过程的一种系统设备。其具体分类为:

1.1 后备式

后备式UPS通常是针对个人计算机的使用而言, 这也是UPS种最普遍的一种类型。假如电源出现异常, 该设备可以马上切换到电池模式, 在此过程中, 后备式UPS需要调动转换器开关, 实现对负载的有效切换。逆变器通常在电源发生异常的情况下才会开启, 因此将其称为“后备式”UPS。该设别在设计上拥有很多优势, 其尺寸相对较小, 耗费的成本较低, 而且具备较高的工作效率。如果选择适用的滤波电路或者浪涌保护器, 该系统还可以针对浪涌提供一定的噪声过滤功能。

1.2 在线互动式

该类型的UPS属于具有明显的智能化特点, 电池以及交流电源之间的转换器一直与UPS的输出端保持连接状态。假如电源处于正常状态时对逆变器实施反应操作, 就能够对电池进行有效充电。假如电源出现异常, 其转换开关通常会呈开启状态, 同时依靠电池向UPS输出端提供电能。该类型的UPS在滤波效果上明显优于后备式UPS, 同时其转换瞬态过电压也并后备式UPS要低, 这主要是因为在线互动式UPS得逆变器一直都保持着开启状态, 始终与输出端进行有效连接。

1.3 后备式-铁磁共振式

该类型的UPS在功率处于3kv A至15kv A的使用对象中应用十分广泛。后备式-铁磁共振式UPS通常需要通过特殊的饱和变压器开展设计, 该变压器一般具备的线圈数目为3个。一般情况下, 主电源路径通过交流输入电源, 对电源开关实施转换, 同时转换变压器, 之后实现与输出端的有效连接。如果电源发生异常, 转换开关会呈打开状态, 逆变器会完成对负载的有效供电。该类型的变压器能够发挥“铁磁共振”的作用, 能够对一定电压进行适当调节, 并针对输出波形进行科学修改。但是, 铁磁共振变压器本身存在明显的输出电压失真问题, 其瞬态过电压也相对较大, 很容易发生诸如交流电源连接失误等严重问题。

1.4 双转换在线式

该类型UPS通常应用于功率超过10KVA的电源, 其主电源路径属于逆变器, 其他与后备式设计无明显区别。

针对双转换在线式UPS, 其输入交流电, 同时出现电源问题时, 无法对转换开关进行激活, 因为输入交流电始终处于给电池充电的工作状态, 只能通过备用电池实现对输出逆变器的电力供应。所以, 假如输入交流电源发生异常, 并不需要另外的时间开展在线运行状态的转换。

1.5 Delta转换在线式

该类型UPS属于新引进技术的一种, 该类技术能够解决双转换在线UPS存在的问题, 可以针对功率处于5KVA至1.6MW范围的电源发挥广泛应用效果。该类型的UPS设计与双转换在线式设计存在很大相似点, Delta转换在线式设计可以在现实UPS一直依靠逆变器完成对负载的电压供应。但是, Delta转换器的存在也能够针对逆变器进行电能输出。假如交流电源发生异常, 该设计采取的工作模式与双转换在线式设计是相同的。

2 逆变器并联系统的研究

2.1 交互式并联系统

交互式并联系统内部采用的逆变器一般属于电压控制型或者电流控制型, 此外, 也有可能采用的是以上两种控制类型的混合并联模式。针对电压控制型, 该控制下的逆变器均处于并联状态, 均可以视为电压源, 不同逆变器的地位不存在差异, 处于并联系统的所有逆变器都需要对公共网上的电压幅值、相位以及频率进行跟踪, 所有逆变器均需要按照其具体工作状态进行适当调整, 再确定是采用公共电网吸收功率的方法或者向公共电网发送功率的模式。

2.2 独立并联系统

该类型逆变器与公共电网之间不存在能量交换, 具有一定的独立性。该系统结构通常适用于UPS并联系统, 能够保证供电系统的正常运行。独立并联系统内部的逆变器在类型上多种多样, 不但可以选择电压控制型和电流控制型, 而且可以选择以上两种控制类型的混合并联。电压控制型逆变器并联状态下, 所有逆变器均可视作一个电压源, 所有逆变器均拥有同等地位, 此类系统能够实现模块化并联, 优势较突出。

3 模块化UPS的优点

一方面, 模块化UPS通过被看作是冗余系统的一种, 如果有一个功率模块发生异常, 系统会将该模块脱离, 与母线分开, 转而由另外的模块对全部负载进行承担。假如我们针对系统实施扩容处理, 应在保证负载不受干扰的情况下适当新增功率模块, 也就是插入模块的热插拔。另一方面, 因为模块化UPS属于高频机, 选择IGBT高频整流技术或者逆变技术, 扩大对主动功率因素校正技术的实际应用, 能够有效提高整机效率, 机器不会制造严重的噪声。所以, 模块化UPS能够发挥突出的节能效果。

4 结束语

综上所述, 各种类型的UPS在性能特点上存在很大差异。其中以后备式、在线互动式、Delta转换在线式等设计模式的应用最为广泛。人们可以选取适合自己的UPS拓扑结构, 并且采用模块化UPS以及并联控制技术能够创建高效企业。

参考文献

[1]陈息坤.高频模块化UPS及其并联控制技术研究[D].华中科技大学, 2012.

[2]梁新明.高频模块化UPS及其并联控制技术研究[J].中国科技信息, 2014 (09) :181-182.

[3]王其英.UPS的发展历史与新技术[J].中国金融电脑, 2011, (9) :32-36.

[4]张东升.认识不同类型的UPS系统[J].网络与信息, 2011, 25 (8) :54-55.

模块化UPS论文 篇2

高压直流供电标准呼之欲出

近两年来, 运营商的数据中心建设进入高潮期, 针对电信级数据中心的特点, 业界提出了高压直流供电的技术, 可以大大降低电源的能耗, 而且比传统的UPS更安全和可靠。据中达电通网络动力事业部总经理李思贤介绍:“中达电通早在3年前就提出了高压直流供电的设想, 并在中国电信进行了240V高压直流供电的试点。”

目前, 随着运营商在数据中心方面投入的不断增加, 运营商越来越关注高压直流供电, 中达电通也一直延续在技术标准化方面的工作。据李思贤透露:“近几年中达电通一直配合运营商及相关标准化协会进行高压直流供电的标准制定, 今年第一季度关于240V高压直流供电的标准就将出台。”

同时, 不同的运营商对高压直流供电的使用状况也不一样, 如中国电信很早就开始了数据中心的建设, 因此现网改造的机房远远大于新建机房, 使用240V高压直流供电更加方便, 可以在短时间内完成改造。而中国移动则主推336V高压直流供电, 并于2010年在南方基地进行了试点, 中达电通也提供了336V的高压直流系统进行了现场测试并运行至今, 目前正在讨论相应的技术规格, 相应的标准有望在今年第二三季度推出。

迄今为止, 中达直流供电已在盐城电信、徐州电信、苏州移动、成都电信、重庆电信、上海电信等试点得以成功改造, 且已取得高效节能的效果。李思贤认为, 从中国市场来看, 未来很可能在高压直流供电方面有两个等级的标准, 分别是240V和336V, 并且会从通信行业的应用延展到其他行业, 而利用高压直流供电, 可以节省大约20～30%的用电量。

模块化UPS继续高速增长

2010年, 国内运营商在集采中对电源节能减排要求也再度提高, 同时还增加了模块化的要求。在这样的状况下, 模块化UPS的市场空间得到继续提升。李思贤也表示, 虽然高压直流供电效率高, 但是主要针对大中型数据中心, 对于小型数据中心来讲, 客户一般还会选择利用模块化UPS来逐渐扩大机房的电源容量。

而在模块化UPS方面, 中达电通推出了效率高达94%的产品, 而目前市场主流的为92%, 同时, 该UPS最大的特点是在低负载的情况下仍可达到90%以上的效率, 可实现逐步经济扩容, 保证了客户的投资。

模块化UPS论文 篇3

关键词：影响,缺陷,分析比较,冗余功能,模块化UPS

1 案例背景

2013 年10 月, 求雨岭门站因单机UPS主机内部故障, 导致“919”调压器和流调阀等重要遥调设备无法正常工作;2014 年8 月, 钰湖电厂UPS主机自检故障突然停机导致通讯中断, 面对这种突发性后备电源系统故障导致站控系统临时瘫痪、气量数据无法远传的严重后果, 很快让我们意识到了各门站、电厂后备电源系统的不足, 寻求一套可靠性高、便于维护、扩容的不间断电源系统破迫在眉睫。

2 当前供电系统主要存在的问题

2.1 可靠性差。单机运行的UPS主机无控制器的冗余, 一旦主机内部出现故障, 将导致站控系统临时性瘫痪, 直接影响站控系统的正常监控和气量计量。

2.2 维修操作不便。一般单台在线运行UPS更换UPS电池或维护、维修时均需停机操作。

2.3 增容难, 带负载能力受限。当前我司站控系统各门站、电厂使用的UPS容量为 (3000~6000) KVA, 按最大功率因数0.8 算, 主机能带的最大负载范围为 (2.4~4.8) KW, 但随着新工艺、新技术的应用都会不断增大负载, 这对于相对固定容量的主机来说是致命的, 最终不得不更换大容量UPS来增容。以我司求雨岭门站为例, UPS运行时瞬时功率高达额定功率的80%, 这样长期使设备工作在高负荷下, 将大大缩短UPS使用寿命, 严重威胁站控系统的用电安全和可靠性。

3 多方案比较分析

3.1 备选方案。方案一:单机UPS输出端安装静态转换开关 (STS) :思路1:在设备电源输出端安装静态转换开关将UPS的市电输出与电网的市电输入进行并接, 正常供电情况下由UPS给负载供电, 当UPS输出供电异常时快速切换 (切换时间T≤8ms) 至市电供电。方案二:双机并联:思路2:将两台功率相同的UPS通过并机模块将两台设备在线并接, 正常工作状态时两台设备处于热备状态同时给负载输出市电, 当其中某个主机出现故障时, 由另一台设备负责给站控系统供电。方案三:采用模块化UPS:思路3:冗余并联“N+X”方式, 本思路是源于设备自身控制单元采用冗余设计, 支持独立功率、电池模块在线热热插拔, 并且能根据负载大小自动调节冗余方式, 保证足够输出功率供应负载。

3.2 分析比较

方案一, 静态转换开关是瓶颈点, 一旦功能失效将起不到切换作用;另外UPS维护、维修更换均需进行停电操作, 不能满足时时在线监控要求, 对连续性不间断生产非常不利。方案二, 本方案需使用两台功率、型号规格完全一致的UPS, 并且需要在主机市电输出端安装并机模块避免两台设备产生环流和输出相位不同步的影响。缺点是:安装两台设备占地空间大, 成本相对较高, 另外并机模块是该系统的瓶颈点, 一旦该并机模块损坏, 将可能产生高电压和环流作用, 严重损坏供电主机和负载设备。方案三, 模块化UPS的改造思路相对于方案一、方案二而言, 既克服了系统因外接设备接入的瓶颈点, 也大幅度提高了系统自身稳定性和可靠性, 真正实现了在不影响负载的情况下, 可对供电设备进行热插拔、增容等操作。通过以上各方案的比较以及综合考虑模块化UPS的优越性, 为了保证关键计量门站、电厂的安全稳定运行, 最终建议使用模块化UPS作为站控系统和计量系统的后背电源。

3.3 模块化UPS主要优点

3.3.1 便于维修和扩容。模块化UPS功率部分、电子部分、电池部分都是模块化抽屉式结构, 模块化的设计使用户可根据自身需要进行灵活的组合, 另外模块化UPS采用高难度的双机容错技术, 当机器需要更换功率模块、增加容量、旁路维修时均可在不影响负载供电的前提下进行操作, 这对连续性生产运行系统非常适合。

3.3.2 低维护成本及节能降耗。虽然模块化UPS的单价比单台UPS高, 但是模块化UPS采用的RAID技术和独有的无时间间隔容错技术告别了使用两台UPS来实现的高成本, 从长远来看模块化UPS凭借其高效率、高功率密度和易于维护及扩容的优势, 可以使后期运行维护费用大大降低;另外模块化UPS是高频机, 采用IGBT高频整流和主动功率因素校正技术, 使整机效率高达96%左右, 输入功率因素接近1, 因此模块化UPS在节能方面具有优势。

3.3.3 高可靠性。模块化UPS功率模块之间是通过并联技术连接, 可以实现“N+X”的冗余。虽然热插拔技术会使单个模块的性能有所下降, 但是模块化的设计结构就是让多个模块并联工作, 更换某个模块不会对整个系统的可靠性产生任何影响。

4 方案部署

4.1 负荷计算。以设备额定容量12KVA, 按最大有效功率系数0.7 计算可得最大输出功率8.4KW, 远远大于计算负载功率4KW, 说明该方案的设备选型符合整改及使用要求。另外当负载≤8KW时, SYA12K16IUPS其中一块功率模块为冗余备用模块, 可实现“2+1”的冗余工作方式。

4.2 方案选型。计算机房作为数据集中处理和发送中心, UPS合理容量设计以及可靠冗余性是保障中心计算机房服务器及网络设备正常运行的关键。综合考虑可能增加设备以及冗余要求, 最终推荐使用APCSymmetra LX (机架式) 12KVAUPS, 由于现场已配置应急发电机, 故APCSymmetra LX12KVAUPS配备10 块电池可满足系统供电要求。

4.3 设备部署。依据计算负荷及冗余配置要求, 单个站点设备选型和配置如下: (1) UPS主机一台, 型号SYA12K16I, 使用APCSym-metra LX系列模块化电源阵列式UPS, 标配2 个冗余智能模块, 安装3 个4KVA功率模块, 最大输出功率12KVA, 3 个电池模块; (2) 后备电池10 只, 免维护铅酸蓄电池, 单只电池电压为DC12V, 容量为100Ah; (3) 电池柜C10, 10 位电池柜, 可安装10 支100Ah电池; (4) 电池连接线、连接器, 10mm2铜芯导线, Symmetra LX专用电池连接器1 个; (5) AP9619 网络管理卡, 网络远程管理, 配合PCNS软件实现服务器无人值守安全关闭。

5 结束语

随着不间断电源技术的发展, 模块化UPS在核心数据机房将会得到越来越广范的应用, 此次对天然气关键门站、电厂涉及贸易计量的UPS改造正是迎合了不间断电源技术的主流发展方向, 实现了在不影响站控和计量系统正常运行下可对后备电源系统进行热插拔、旁路维修、增加容量等维护操作, 完全满足了连续性生产气站的要求, 真可谓称之便利、高效、可靠“绿色电源”。

参考文献

[1]陈息坤.高频模块化UPS及其并联控制技术研究[D].华中科技大学, 2005.