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“热同步”并机UPS供电系统

文章发布时间:2010-11-08 22:32来源:upsclan.com 作者:upsclan 关注次数:

一、“热同步”并机技术的工作原理

  “热同步”并机系统是由两台具有相同输出功率的UPS单机和“双总线输出”开关柜所组成的。由于这种“双总线输出”开关柜的引入,它可以明显地提高整个并机系统的可维护性。

  由于在“双总线输出开关柜”中的MOB1(断路器1)和MOB2(断路器2)开关的旁边分别配置有表示UPS1和UPS2之间的频率和相位是否满足直接并机条件要求的指示灯,因此,只要操作人员看见这两个指示灯处于发亮状态,就可以将MOB1和MOB2置于闭合状态,实现正常的“1+1”型并机输出运行操作,无需专业技术人员去判断UPS1和UPS2的实际输出参数是否满足直接并机条件。

  当某台UPS因“出故障”而“自动脱机”并需要检修时,用户只需要将这台“出故障”的UPS的输入开关、蓄电池开关和位于“双总线输出开关柜”中的对应的MOB开关断开,就可确保用户的负载继续由剩下的一台正常的UPS向用户提供高质量的电源前提下,在完全“无电”条件下来检修UPS,从而确保检修人员的人身安全。

  当两台UPS在执行并机操作时,不需要互相获取对方的实时的输出频率、相位、电压、电流等参数信息,就能达到相互锁相同步并机,均匀分担负载电流的目的。这种并机技术在微处理器的“直接数字合成”技术和自适应调控功能的支持下,只需要关注输出电压、电流及相位,就可达到输出同步跟踪并均分负载电流以及在某台UPS出故障时,将这台“出故障的UPS”从并机系统中快速“脱机”等调控功能(执行"选择性脱机跳闸"操作),从而将UPS的并机概念提高到一个崭新的高度。该技术的好处在于,各UPS单机之间无须依靠通信电缆连接来传递实时信号,就可实现并机的“电流均分”控制。对于并机系统中的各台UPS,它们都处于完全平等的调控状态之中。采用独特的“小步长,高频度”同步相位调制法,每台UPS能“智能”地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调整到最佳状态(彼此之间的相位差几乎为零)和实时动态地调节所带负载的百分比。实现高精度的负载均分,通过这种技术实现并机系统负载电流的“电流均分”不均衡度小于2%。

  1.“热同步”并机系统的特点

  应用“热同步”并机技术来实现的并机系统具有如下特点:

  (1)系统级交流转换柜(SBM)具有一套单独的用于维修、故障清除和在紧急情况下处理事故的系统级维修转换供电系统。

  (2)转换柜内采用基于微处理器调控的逻辑控制电路,从而减少了硬件总数,提高了运行可靠性。两套完全冗余的单机监视网络提供UPS供电系统的运行参数测量和报警信息。为方便安装,每条数字网络通信电缆仅由一条双绞线组成。

  (3)从转换柜上的监视器面板上可获得与单机监视器面板上同样详细的UPS运行状态信息。

  (4)可选择公共蓄电池组或单独蓄电池组两种配置方案,可达到8台UPS并联运行。

  2. “热同步”并机技术的优点

  相比之下,“热同步”并机技术具有如下优点:

  (1)两台UPS之间没有信号通信用的电缆,从而减少了故障率。

  (2)两台UPS均独立工作,无主从关系。

  (3)当两台UPS的交流旁路同时工作时,能提供更大的故障"清除能力"。

  (4)UPS单机系统可以很容易地被扩展至“N十l”型直接冗余并机系统。

  (5)当一台UPS的输入电源发生故障时,另一台UPS的输出电源可对这台“出故障”的UPS的蓄电池进行充电,从而确保蓄电池组永远处于“满充”状态。

  3.“热同步”并机技术

  以爱克赛公司PW9315系列UPS为例阐述“热同步”并机技术,由于PW9315系列UPS的单机本身的输出电压可精确到380V+0.lV,UPS逆变器电源的相位与市电电源的相位之间的偏差小于1。。当UPS直接并机时,两台UPS均会同时同步跟踪交流旁路电源的频率和相位,由于这两台UPS的交流旁路电源是共用同一市电电源的,因此,这时的两台UPS的输出电源在电压及相位方面已经非常接近了。但为使各台UPS的相位差尽可能地趋于零,位于并机系统中的UPS还会小幅度地和快速地调整它的输出电源的相位,以使得可能出现在UPS并机系统中的各台UPS之间的输出电流"均流"的不均衡度尽可能地减小。在理想情况下"均流"的不平衡度为零,也就是说,从每台UPS单机所输出的电流都是完全相等的。

  为提高调节精度,在这种并机系统中,采用"高频度,小步长"的调控法,它在1s内对UPS的逆变器电源执行3000次的同步跟踪调节。当在这两台UPS之间出现微小的相位差时,会导致从每台UPS输出的负载电流不相等。此时,位于UPS并机系统申的各台UPS将会通过各自的输出电流监测电路来实时监视其实际输出电流的幅值,当某台UPS发现它的输出电流增大时,它的CPU就会控制其输出电源的相位向相反的方向移动,以达到减少"负载电流"的不均衡度的目的。经过多此反复的多次调节,就能最终找到一个最小的"电流不均衡"点,这就是UPS并机系统的最佳“同相位”调控点。在此需说明的是:采用这种"热同步"并机技术的UPS冗余直接并机系统的"均流不平衡度",可以达到小于1.5%~2%;而采用其他并机调控技术的冗余并机系统的"均流"不平衡度一般为5%左右;对于采用"被动式"并机方案的冗余并机系统而言,其"均流"不平衡度甚至可能高达8%左右。

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