熟悉模塊化UPS開展的業(yè)界同仁應(yīng)該都了解,模塊化UPS的體系架構(gòu)從開始就有兩條不同的技能道路:渙散旁路和會(huì)集旁路。本文從技能的來歷和功用可靠性方面比照這兩種計(jì)劃的優(yōu)缺點(diǎn),并深化剖析形成這兩種技能計(jì)劃差異的原因。

1 兩種旁路計(jì)劃的架構(gòu)界說和來歷

模塊化UPS,望文生義,是將大功率的UPS體系,分開成多個(gè)子模塊并聯(lián),經(jīng)過優(yōu)化的體系操控,

完結(jié)體系的在線擴(kuò)容晉級(jí)、維護(hù),并大幅進(jìn)步體系的可靠性、可用性和節(jié)能效果,下降客戶的維護(hù)本錢,近年來已經(jīng)逐漸成為干流客戶的首選。下面以商場上典型的依據(jù)10個(gè)30kVA功率模塊的300kVA體系來作剖析。

(1)渙散旁路架構(gòu)

渙散旁路架構(gòu),即每個(gè)功率模塊含有整流、逆變和電池變換等部分以外,還含有與功率模塊容量持平的靜態(tài)旁路,可以認(rèn)為是一臺(tái)沒有液晶監(jiān)控的UPS。多個(gè)模塊在機(jī)柜中并聯(lián)組成體系,模塊間相互關(guān)系類似于傳統(tǒng)多并機(jī)UPS體系。體系切換到旁路供電時(shí),負(fù)載由一切功率模塊內(nèi)的渙散旁路來并聯(lián)供電。體系架構(gòu)圖如圖1所示。

(2)會(huì)集旁路架構(gòu)

會(huì)集旁路架構(gòu),即體系只需一個(gè)與體系容量持平的會(huì)集旁路模塊,功率模塊內(nèi)僅包括整流、逆變和電池變換電路,每個(gè)部分均由獨(dú)立的操控器,模塊間的并聯(lián)不再是傳統(tǒng)的UPS并機(jī)體系,而是包括雜亂的逆變均流、旁路操控和監(jiān)控等邏輯。體系架構(gòu)圖如圖2所示。

(3)兩種技能計(jì)劃的開展來歷

模塊化UPS的概念,最先起源于客戶對(duì)體系修理簡易化的需求,期望能在毛病狀況下不影響要害事務(wù),進(jìn)行簡略地替換操作即可康復(fù)體系。廠家自然地就想到把UPS并機(jī)體系規(guī)劃成模塊化結(jié)構(gòu),這也就是渙散旁路計(jì)劃的來歷。

渙散旁路計(jì)劃的長處是,操控簡略,開發(fā)難度小,僅須將原有的UPS并機(jī)體系移植并優(yōu)化監(jiān)控部分即可;機(jī)柜本錢低;旁路器材由于容量較小,本錢也相對(duì)較低;靜態(tài)旁路有多路冗余。

會(huì)集旁路計(jì)劃是繼渙散旁路之后開展起來的技能道路，比較傳統(tǒng)并機(jī)UPS體系，從并聯(lián)均流操控、體系邏輯和諧、容錯(cuò)才能方面都做了十分大的改動(dòng)，可以說是一個(gè)全新的技能領(lǐng)域，開發(fā)難度大。

2 兩種計(jì)劃的功用差異

常見的旁路供電的狀況有以下幾種:逆變器毛病、逆變器過載或過溫、輸出短路。可見,旁路供電的工況多為極點(diǎn)工況,對(duì)器材的考核加倍嚴(yán)格。

(1) 穩(wěn)態(tài)工況

旁路供電時(shí),會(huì)集旁路計(jì)劃是只需一個(gè)旁路供給悉數(shù)電流,旁路容量依照體系最大容量來規(guī)劃,跟模塊裝備數(shù)量無關(guān)。

渙散旁路計(jì)劃是由多路小功率靜態(tài)旁路來承當(dāng)負(fù)載,由于旁路回路是低阻回路,多回路的均流沒有辦法用軟件辦法來操控,模塊間的均流徹底取決于以下幾個(gè)要素:

①個(gè)體器材間的差異,主要是導(dǎo)通壓降的差異,器材廠家的渙散性不可防止;

②回路阻抗的差異,主要是各回道路纜的長度無法確保共同,且線纜連接點(diǎn)阻抗因工藝操控等原因無法掌握。一般來說,即便是最達(dá)觀的估量,均流差異不可能小于20%,也就是說,存在部分模塊電流過大的風(fēng)險(xiǎn),這在嚴(yán)格的使用中是十分風(fēng)險(xiǎn)的。

由于這個(gè)不可控的均流才能,部分廠家提出了“處理計(jì)劃”——旁路均流電感,即在每個(gè)旁路回路串聯(lián)一個(gè)電感,使用電感的阻抗來平衡各支路的電流(相同也是慣例并機(jī)體系的辦法)。且不說電感量的10%的個(gè)體差異,帶來更大的體系損耗,這種計(jì)劃還會(huì)有下面瞬態(tài)功用上不可逾越鴻溝。

(2)瞬態(tài)工況

逆變切換到旁路的工況,基本上是緊迫工況,切換時(shí)序要求十分高,不然簡略形成要害負(fù)載中止。在大負(fù)載或許是毛病電流狀況下切換,瞬間的操作電流可能會(huì)數(shù)倍于體系額定電流,這也就是為什么靜態(tài)旁路規(guī)劃要求更大的余量。

靜態(tài)旁路器材抗瞬態(tài)電流沖擊的主要參數(shù)是I2t,也就是短時(shí)間(一般小于10ms)的電流積分,假如I2t過大,器材很可能焚毀。UPS的功用參數(shù)中,常見規(guī)則的旁路過載才能為1000%、保持10ms,也就是在配電開關(guān)維護(hù)時(shí)間(10ms)內(nèi)旁路需求供給不小于10倍額定電流。下面以300kVA體系為例,剖析不同器材的抗沖擊才能的差異。

渙散靜態(tài)旁路器材,由于現(xiàn)在技能才能的原因,器材單體最大電流等級(jí)為70A,依據(jù)某聞名廠家的器材規(guī)格書,供給的最大為7200(<10ms),300kVA體系可以認(rèn)為是10路器材并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)。

會(huì)集靜態(tài)旁路,用的都是SCR模塊,最干流廠家為德國賽米控(SEMIKRON),咱們看看其間一個(gè)類型SKKT323/16E的參數(shù),相同10ms條件下為450000,兩者之間的相差超越60倍!

而咱們計(jì)算一下關(guān)于常見的1000%過載10ms的需求,關(guān)于300kVA體系而言,

也就是說,會(huì)集旁路的單個(gè)SCR模塊,徹底可以供給超越10倍額定電流的10ms維護(hù)才能,而依據(jù)分立器材的靜態(tài)旁路,即便不考慮器材不均流,也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的!

瞬態(tài)切換的均流操控,不只與器材、各回路阻抗有關(guān),也與操控相關(guān)。由于各個(gè)模塊有各自的操控器,存在各處理器的處理速度、通訊延時(shí)和模塊本身差異等要素影響,各模塊的實(shí)踐切換動(dòng)作一定有不等的延時(shí),這就導(dǎo)致了第一個(gè)切到旁路的模塊,很可能承受著100倍于模塊容量的額定電流!由于是瞬態(tài)大電流,即便串聯(lián)旁路均流電感也不會(huì)起到任何限流效果。這關(guān)于任何器材來說都是不可能完結(jié)的使命,這種切換無異于原地爆炸。短路毛病電流的示意圖如圖3所示。

當(dāng)然,渙散旁路的廠家也深知這個(gè)道理,也供給了相應(yīng)的“處理計(jì)劃”,就是在短路狀況下,只需逆變保持200ms,然后不切旁路,直接關(guān)機(jī)!

咱們來解釋一下,10倍額定電流的工況常見于輸出短路工況,當(dāng)逆變器不能供給滿足的分?jǐn)嗝〉碾娏?一般為3倍額定電流保持200ms)的狀況下,體系將切換到旁路供電,用旁路的低阻抗大電流去沖開短路點(diǎn)的維護(hù)器材(開關(guān)或熔斷器),這是配電規(guī)劃時(shí)有必要考慮的,假如是正確規(guī)劃的配電體系,各分路的維護(hù)規(guī)劃不應(yīng)該發(fā)作越級(jí)維護(hù),即下流的毛病不應(yīng)該導(dǎo)致上游的開關(guān)動(dòng)作,體系最壞的狀況就是切換到旁路,然后使用旁路強(qiáng)壯的過載才能沖開下流的維護(hù)器材,這就是旁路抗沖擊要求的來歷。

使用渙散旁路的體系,假如強(qiáng)行切換到旁路,由于抗沖擊才能的缺乏和非同步的切換,毫無疑問將會(huì)導(dǎo)致器材損壞,體系宕機(jī),所以廠家規(guī)劃就只能禁止切換到旁路?？梢曰孟朐谝粋€(gè)雜亂的機(jī)房或許工廠內(nèi),只需有一個(gè)分支發(fā)作短路毛病,結(jié)果就是整個(gè)體系束手待斃!這在實(shí)踐使用中是無法承受的,這是渙散旁路無法處理的固有問題。

3 體系可靠性剖析

渙散旁路尚可聲稱的長處就是旁路冗余,會(huì)集旁路被認(rèn)為是存在單一毛病點(diǎn),請(qǐng)見下面的剖析。

(1)從器材選型的視點(diǎn)上剖析從器材選型的視點(diǎn)上來說,單個(gè)大功率SCR的可靠性遠(yuǎn)高于數(shù)量許多的小型器材組成的體系,會(huì)集旁路模塊功用簡略,僅需求考慮器材和少數(shù)外圍驅(qū)動(dòng)電路的影響,而渙散旁路由于是散布在功率模塊內(nèi),一起受模塊內(nèi)部許多器材的影響。

眾所周知,整流、逆變電路的毛病都有可能由于火花飛濺等原因形成其他部分電路的毛病,靜態(tài)旁路面對(duì)較多地不斷定風(fēng)險(xiǎn)。假如說會(huì)集旁路是單一毛病的話,渙散旁路可能要被稱為“多點(diǎn)毛病”了。

(2)從體系容量視點(diǎn)上剖析

從體系容量視點(diǎn)上來說,會(huì)集旁路的容量依照機(jī)柜規(guī)劃,與裝備的模塊數(shù)量無關(guān)。而渙散旁路的靜態(tài)旁路容量由模塊容量決定,當(dāng)模塊毛病時(shí),體系將會(huì)失掉相應(yīng)的靜態(tài)旁路容量。一個(gè)比較極點(diǎn)的比方,當(dāng)機(jī)柜裝備2個(gè)功率模塊時(shí),假如負(fù)載率是55%左右,當(dāng)一個(gè)模塊毛病時(shí),剩余的一個(gè)模塊則會(huì)處于110%過載的工況,終究的結(jié)果就是體系掉電。相同工況關(guān)于會(huì)集旁路來說,徹底不是問題。

會(huì)集旁路模塊由于器材容量的優(yōu)勢(shì),甚至有些廠家供給125%長時(shí)間過載的才能,這對(duì)體系可靠性來說有肯定的保證。

(3)從會(huì)集旁路的可靠性規(guī)劃剖析

會(huì)集旁路的可靠性規(guī)劃,許多干流廠家也提出了許多提高可靠性的計(jì)劃,比方冗余備份的操控回路計(jì)劃,通訊總線冗余的計(jì)劃,功率模塊和旁路模塊操控解耦計(jì)劃,功率模塊參加旁路操控計(jì)劃,每個(gè)廠家的處理計(jì)劃各有特色,經(jīng)過多年的商場驗(yàn)證,可以大大提高體系的可用性,加上旁路模塊遍及的熱插拔規(guī)劃,修理晉級(jí)與功率模塊相同簡便。

4 結(jié)束語

經(jīng)過以上的剖析,期望可以讓我們可以進(jìn)一步了解到兩種計(jì)劃的體系歸納功用和產(chǎn)品可靠性的差異。

技能門戶的爭辯和道路挑選是產(chǎn)品開發(fā)的正?，F(xiàn)象,關(guān)于用戶來說,正確了解各道路的利弊是至關(guān)重要的,兼聽則明,可以防止墮入營銷概念的誤區(qū)。然而,關(guān)于生產(chǎn)廠家而言,技能道路的挑選意義嚴(yán)重,一旦道路斷定,產(chǎn)品開發(fā)將無法半途轉(zhuǎn)變,后續(xù)產(chǎn)品系列也必將連續(xù),這就是為何不管業(yè)界怎么開展,渙散旁路的廠家仍然無法轉(zhuǎn)向另一陣營。

現(xiàn)在最干流的模塊化UPS廠家,比方艾默生、伊頓、APC、英威騰、華為等,都是采用會(huì)集旁路的計(jì)劃,精明的客戶應(yīng)該心中明白個(gè)中緣由。

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