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模块化UPS电源和塔式UPS的差异
时间:2017-03-02   作者:广东恩亿梯电源有限公司
 机架式模块化UPS在功率器件技术和制造工艺方面继承了传统UPS技术发展的成果,但在系统架构方面,以多模块并联为基础,不仅实现了系统模块的热插拔,而且更好地处理了系统模块独立运作、相互协作和平稳转换的关系。 
  1946年,美国货车司机马尔科姆.麦克莱恩研制发明集装箱运输货物获得成功,1956年,他的第一支集装箱船队“理想六号”驶出了纽瓦克港。从此世界储运史悄悄地翻开了新的一页。
  一种简单的装储形式的变革—集装箱用于储运,码头装卸时间大大缩短,由数天压缩到数小时,而且每一艘船只的储运量比以前提高了五倍,美国到欧洲的货运时间足足减少了四周。
  如今,一种机架式的模块化UPS也正在或即将悄悄地引起一种这样的变革。
  按标准化模式生产的UPS
  机架式模块化UPS相对于传统立式(塔式)结构UPS而言,能够安装在标准机柜中,节省占地面积与空间,便于安装、使用及维护,能够使用较短的功率连接电缆。通过减少关键设备与负载之间的故障点,模块化UPS可提高整个系统的可用性。
  从设计和工作的原理方面来讲的,模块化UPS包括整流器、逆变器,有些还包括静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板等。模块化最大的优点是能够提高系统的可靠性和可用性,任何一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作,而且可通过热插拔特性缩短系统的安装和修复时间。
  除此之外,模块化UPS能够给用户带来更好的可扩展性,这也为用户的投资起到了很好的保护作用。
  和集装箱在工厂就开始装货的道理一样,机架式模块化UPS的安装调试也是在工厂就开始的。以标准化的模块为基础的UPS,在产品的设计、生产、制造过程中,可以制定统一的标准,让整套系统中的所有部件都能发挥出最佳性能,同时也可避免因兼容问题而出现的系统故障。
  机架式模块化UPS可以根据当前的业务需求进行配置,并且能在以后添加更多模块。这种系统的优化能力显著降低了总拥有成本。
  模块化设计在重新配置功率以满足不断变化的业务需求方面,提供了极大的灵活性。在安装、升级、重新配置或移动模块化系统时,独立组件、标准接口以及简单的操作既节省了时间又节约了费用。
供电系统实现随需应变
  机架式模块化UPS与传统UPS相比有相当大的优势。它的优势有主要有以下三个方面:
  安装简单,扩容方便,节约投资。
  机架式模块化UPS使供电系统能随需应变,让容量随着业务的发展而实现“动态成长”。既满足了后期业务的扩展需求,又降低了用户的初期购置成本。
  并联冗余,运行稳定,可靠性高。
  在机架式模块化UPS中,功率模块部分是并联冗余的,每个模块都配有输入、输出保险和输入、输出继电器,任一个模块发生故障,不影响整个系统工作。
  在传统UPS产品中,用户保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并联冗余方式,只能容错一次。在机架式模块化UPS系统中,用户只需要购买相应的功率模块,即可实现“N+X”的故障冗余。“模块化冗余并联结构”比传统UPS更为可靠。
  维修方便,在线处置,可用性高。
  传统UPS需要专业技术人员到现场维修,模块化UPS所有模块都允许热插拔,用户可以介入维护,直接在线更换UPS备用模块。
  机架式模块化UPS在功率器件技术和制造工艺方面继承了传统UPS技术发展的成果,但在系统架构方面,以多模块并联为基础,不仅实现了系统模块的热插拔,而且更好地处理了系统模块独立运作、相互协作和平稳转换的关系。
  机架式模块化UPS目前比较有代表性的结构有两类。
  一类是功率模块化UPS。功率模块化机架式UPS由机架加功率模块构成,功率模块中包括传统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。
  另一类是完全模块化UPS。该类机架式模块化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模块均有独立的管理显示屏。
  就相对目前的电力电子技术和元器件发展水平而言,两类结构各有优势,也都有很出色的代表性产品,都可提供采用先进的分散并联技术,使UPS系统不受集中控制技术中的可靠性限制,避免瓶颈故障的发生,提供N+X并联冗余功能的模块化并联系统。
  普及应用还需突破价格关
  目前制约机架式模块化UPS发展的难点主要集中在功率密度的提高和并联数量的增加及降低价格三个方面。
  机架式的模块化UPS从传统立式(塔式)结构过渡而来,相对传统立式(塔式)结构拥有宽阔的散热通道,大尺寸大功率的散热风扇的庞大体积而言,模块化UPS由于要便于单体更换操作,模块的体积重量都较小。
  受到体积的限制,在UPS模块功率加大的情况下,散热就成了大问题。为了能达到安全工作的目的,模块化UPS不但采用原有的被动式散热、主动式散热、轴流式散热和风道导流式散热技术,还引入了热管式散热。
  为确保电源的最高可用性、可扩展性,模块应该不限制数量地进行并联使用。
  在多台UPS并联时,其中最重要的指标就是电流均分,也就是说如果N台UPS并联,必须保证每台UPS的输出电流是总输出电流的1/N,至少其相互之间的最大不平衡度要在要求范围内(一般是小于2%)。
  在实际应用中,所有UPS的输出阻抗不可能一样,加之各逆变器的输出电压和市电电压锁相都具有正负误差,则各个UPS的电压既有相位差又有幅值差,这些都限制了并联台数的增加,进而限制了整机功率的提高。
  在同一功率水平下,模块化UPS比传统的UPS价格贵的多。
  把机架式的模块化UPS价格降到用户可接受的范围,是摆脱机架式的模块化UPS系统目前的市场占有率不高、用户群只能是那些有一定经济实力且对业务系统的可靠性、可用性要求比较高的客户,全面占领市场的惟一办法。
  未来,随着电力电子技术的不断发展,对UPS系统需求的不断提高。像贸易的交流催生了集装箱技术,集装箱技术引发了全球运输业革命性的变革一样,机架式模块化UPS必将引起不间断电源新的革命,进而成为未来UPS系统发展的趋势。
  模块化UPS包括整流器、逆变器、有些还包括静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板等。模块化最大的优点是能够提高系统的可靠性和可用性,任何一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作,而且可通过热插拔特性缩短系统的安装和修复时间。
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