模塊化UPS電源是什么?模塊化UPS電源工作原理

來源：存能電氣  日期：2019-04-11 20:07  瀏覽量：次

　　模塊化UPS電源是什么?模塊化UPS電源工作原理。模塊化UPS電源在安裝、升級、重新配置或移動模塊化系統時，其獨立組件、標準接口以及簡單的操作既節省了時間又節省了費用。模塊化UPS電源廣泛應用于數據處理中心、計算機機房、ISP服務商、電信、金融、證券、交通、稅務、醫療系統等。由于模塊化UPS的技術難度大，廠家投入研發的成本很高，所以價格高于普通傳統的UPS。

　　模塊化UPS電源是什么?

　　模塊化UPS是由機架、UPS功率模塊、靜態開關模塊、顯示通信模塊以及電池組構成。

　　1、功率模塊：包括傳統UPS的整流、充電、逆變以及相關控制電路等部分組成。

　　2、靜態開關模塊：UPS處于過載時的共用供電通道，是由雙向可控硅和控制電路組成。

　　3、顯示通信模塊：作為人機對話和網絡化監控的平臺。

　　從設計原理方面來講，模塊本身就是一臺UPS電源，包括整流器、靜態旁路開關及附屬的控制電路等。模塊化UPS最大的優點是能夠提高系統的可靠性和可用性，一個模塊出現故障并不會影響其他模塊的正常工作，其可熱插拔性能夠大大縮短系統的安裝和修復時間。可見，模塊化UPS電源的系統結構極具彈性，功率模塊的設計概念是在系統運行時可隨意移除和安裝而不影響系統的運行及輸出，使投資規劃實現“隨需擴展”，讓用戶隨業務發展實現“動態成長”，既滿足了后期設備的隨需擴展，又降低了初期購置成本。

　　模塊化UPS電源采用了抽屜式、高智能多制式模塊化設計，在線熱插拔技術，實現在線更換、在線維護，降低了維護難度，實行零停機工作。采用N+X并聯冗余無線技術，各模塊機架可完全分離，便于用戶以后的擴容或減容，使用非常方便。逆變結構中優先運用了“多電平逆變”的概念，致使功率器件的損耗大大降低，輸出電壓高次諧波減少近一倍，從而縮小了體積，增大了功率密度。

　　模塊化UPS電源在UPS行業中最先采用了32位數字信號處理器作為核心處理芯片，該芯片是目前國際市場上最先進、功能最強大的32位DSP處理器。運行速度高達150MPS，既具有強大的數值運算能力，又具有豐富的事件管理能力。特別適用于處理復雜、高精度、高速度、實時性要求非常的控制系統中。它的采用使本產品無論在電氣性能、可靠性、功能等各方面均有最大程度的提高。

　　模塊化UPS電源目前主要分為以下兩種類型

　　1、功率模塊化UPS。由機架加功率模塊組成。其中功率模塊包括傳統UPS的整流、濾波、充電、逆變器等部分。但靜態旁通與系統的部分監控和顯示共用一個機架的，各功率模塊獨立控制并聯運行。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控平臺。

　　2、完全模塊化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、靜態旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板。每個UPS模塊都有獨立的管理顯示屏。

　　相對目前行業發展而言，中大功率模塊化UPS電源一般采用第一種類型，小功率模塊化UPS電源一般采用第二種類型，而且兩種類型UPS的共同特點是功率變換部分是獨立控制的，而且能實現N+X并聯，從而保證模塊化UPS的可靠性。隨著國內廠商的研發投入，技術的進步將帶來可靠性的提高，模塊化UPS電源更利于大規模定制，則成本將呈相對下降趨勢。

　　工頻機、高頻機、模塊化機型是目前UPS市場上最常見的三種機型，其各有各的特點，滿足不同類型的客戶。模塊化UPS是把高頻UPS的功率部分單獨做成一個個功率模塊，然后每個模塊并聯輸出，另外旁路切換模塊和控制單元也做成模塊單元，這樣整臺UPS就是一個個模塊疊加而成。

　　模塊化UPS電源工作原理

　　當市電正常時，市電經整流器將交流電轉變為直流電給電池充電，同時輸出到逆變器將直流電轉化為正弦交流電，經轉換開關輸出到負載。

　　當市電輸入不正常時，由電池經逆變器輸出到負載。

　　當逆變器發生故障或輸出功率不足(由于過載、過熱等原因)時，轉換開關將自動切換至靜態旁路由市電繼續供電。若旁通是由于過載引起的，UPS將在負載低于100%時，跳回逆變器正常輸出。若旁通是由于過熱引起的，UPS將在溫度低于報警點時跳回正常輸出。

　　當市電正常時，執行鎖相，逆變頻率先追市電頻率，頻率相同后再追蹤相位，通過變動逆變頻率完成逆變和市電同相位。鎖相后，逆變和市電的相位差小于3度，頻率誤差小于0.01Hz。當市電頻率超出47～53Hz范圍時，UPS不執行鎖相，立即轉入電池逆變狀態，只有當市電頻率回復到48～52Hz時，UPS再執行鎖相，并轉入市電逆變狀態。

　　模塊化UPS電源運行模式

　　①正常模式，市電經AC/DC、DC/AC兩級變換，輸出給用戶高質量電源；

　　②市電斷電時，首先進入電池模式供電，此時輸出給用戶高質量電源；電池放電至能量不足時，模塊化UPS電源輸出供電中斷；

　　③小于X個UPS功率模塊故障時，其他功率模塊繼續輸出給用戶高質量電源；超過X個功率模塊同時故障（概率極低）時，市電經旁路或旁路維修開關K給用戶供電，電源質量由市電決定，電源質量得不到保證，存在斷電風險；

　　④UPS模塊維護時，其余功率模塊正常供電，為用戶提供高質量電源。

　　模塊化被認為是UPS技術發展的趨勢，綠色節能型模塊化UPS備受關注,其輸入功率因數達0.999以上,減少了線路損耗,提高了電源利用率;其逆變效率可達98%以上,從而提高了整機工作效率。