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并联冗余UPS

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-04-16 23:12:22 * 浏览: 11
在并行冗余UPS系统中,在正常运行期间,所有独立UPS均并行运行,平均分配负载。如果独立式UPS发生故障或需要从系统上断开以进行维护,则其余的独立式UPS具有足够的容量来为负载供电,这可以确保负载的电源不间断,因此无需转移电源。旁路电源的负载。在并行冗余UPS系统中,在正常运行期间,所有独立UPS均并行运行,平均分配负载。如果独立式UPS发生故障或需要从系统上断开以进行维护,则其余的独立式UPS具有足够的容量来为负载供电,这可以确保负载的电源不间断,因此无需转移电源。旁路电源的负载。 1配置并行冗余UPS系统的条件配置并行冗余UPS系统的基本条件是:①通常,构成并行冗余UPS的单个UPS应具有相同容量,相同制造商和相同型号的产品。 ②这些独立式UPS必须并行运行。也就是说,每个独立式UPS的逆变器的输出频率和相位必须相同,并且输出电压也必须相同。 ③负载在每个UPS之间平均分配。每个UPS之间都没有流通。 ④当每个独立式UPS发生故障时,它应能够自动从负载总线断开,即具有选择性的独立式UPS跳闸性能。 2并行冗余UPS系统的类型根据旁路系统的配置,可以将并行冗余UPS系统分为集中式和分布式旁路并行冗余UPS系统。 (1)集中旁路并联冗余UPS系统集中旁路并联冗余UPS系统每个独立式UPS都没有静态旁路和维护旁路。整个并行冗余UPS系统都配置有集中式静态旁路和维护旁路,并安装在独立的并行机柜中。机柜为所有独立UPS提供统一的同步信号和必要的检测电路,以确保独立UPS同步运行。静态旁路开关和维护旁路开关的容量应能够满足系统输出容量的要求,即N + 1个并行冗余UPS系统的旁路开关的容量应大于或等于系统输出容量的要求。 N个独立UPS的容量。 (2)分散式旁路并联冗余UPS系统分散式旁路并联冗余UPS系统在每台UPS内均配有静态旁路开关和维护旁路。不需要机柜,每个独立的UPS可以直接并联连接。分布式旁路并行冗余UPS系统具有五种工作模式:正常模式,旁路模式,电池模式,节能系统模式和可变模块管理系统模式。其中,考虑到提高系统效率和节能,提出了节能系统模式和可变模块管理系统模式。两者不能同时操作,根据设置只能操作其中之一。 ①普通模式在普通模式下,市电为每个独立式UPS提供电源,每个独立式UPS为负载提供稳定可靠的交流电。每个独立的UPS并行运行,平均分配负载。如果市电中断或超过指定指标,则每个独立式UPS将自动切换到电池模式,并继续为负载供电而不会中断。恢复市电后,每个独立式UPS都会自动返回到正常模式。如果每个UPS过载或出现故障,则每个独立UPS都将切换到旁路模式。清除过载或故障后,它将自动切换到正常模式。 ②旁路模式在旁路模式下,负载由旁路电源(商业电源)直接供电。系统的旁路电源是通过静态开关从每个独立UPS的旁路电源引入的。从正常模式切换到旁路模式的条件是系统过载或负载故障。在N + 1并行冗余UPS系统中,如果一台独立UPS发生故障并且故障从电源系统(脱机)断开连接后,其余的独立式UPS仍可支持负载,系统不会切换到旁路,并且负载由其余的独立式UPS供电如果多个独立式UPS处于脱机状态,必须将负载转移到维护旁路或关闭。在N + 0并行冗余UPS系统(并行非冗余UPS)中,如果一个UPS脱机跳闸,则其余的UPS将被旁路。 ③电池模式当市电中断或索引超过指定的公差时,UPS系统将自动切换到电池模式。在电池模式下,每个独立UPS中的电池为逆变器提供紧急直流电源,并且每个逆变器继续运行,从而为负载供电而不会中断。每个独立式UPS的逆变器并行运行,并且负载均分。如果市电无法恢复,则电池将放电至逆变器允许的输入电压水平。此时,每个独立的UPS将发出“ 2分钟后关闭”警报。如果此时有旁路电源可用,则系统将切换到旁路模式而不会关闭。如果在电池放电过程中的任何时间恢复了市电输入功率,系统将切换到正常模式,并且在为电池充电时,由电池承担的逆变器的输入功率将逐渐由整流器承担。由于给电池充电需要大电流,因此整流器在启动时可能会进入限流模式。 ④节能模式(ESSM,EnergySaverSystemMode)节能模式是指市电电源通过静态旁路开关直接为关键负载供电。在节能模式下运行时,如果主电源出现异常情况,它将自动切换到正常模式。当旁路电源的电压或频率超过预定范围时,系统将切换到电池模式,然后切换到正常模式,逆变器将为负载供电。典型的转换时间是2ms。从节能模式到普通模式的所有转换都首先转换为电池模式,然后转换为双转换模式。当商业用电受到严重影响*时,系统从ESS模式切换到双转换模式,并在双转换模式下运行1h(可编程),然后在1h之后返回ESS模式。如果在双重转换模式下运行1小时后,检测到市电严重*,则此1小时计时将重新开始。 ⑤可变模块管理系统(VMMS,VariableModuleManagementSystem)在可变模块管理系统下,UPS的工作方式与传统的双转换UPS相同。但是,根据负载的大小,UPS选择性地将负载移动到少量的独立式UPS,以确保独立式UPS的更高负载率和更高效率。当独立式UPS设置为VMMS模式时,独立式UPS将停止打开逆变器和整流器,但会关闭其输出接触器,以使其输出电压与负载母线电压相同并与其锁相。在这种模式下,独立式UPS监视重要的负载总线并保持其输入接触器闭合。当关键负载总线出现*并且有步进负载时,独立式UPS将立即恢复运行以为负载供电。在VMMS模式下,独立UPS的可用功率被限制为独立UPS额定功率的80%。如果负载超过此限制,则需要增加独立UPS以承受增加的负载。当市电严重*时,UPS将切换到双转换正常模式。所有独立的UPS将运行1小时。在这1h结束时,UPS将自动切换回VMMS模式。如果在此1h内有严重的市电*,则1h计时器将重启,而UPS将重启以正常模式运行1h。 3 UPS冗余并联的基本工作原理(1)正常工作状态(见图1)在图1中,负载由UPSA和UPSB的整流器-逆变器供电,同时为相应的电池组充电。每个逆变器均以50%的负载运行。 (2)UPS在线维护(见图2)在图2中,其中一台UPS发生故障(如UPSA)时,它将自动退出运行,其余一台UPS将以100%的负载运行。钍可以通过打开Q1,Q2,Q3,Q4和Q5隔离开关来安全地修复故障的UPS,然后在修复后使其投入运行。状态如上所述。即使UPS没有故障,也可以使用此状态进行内部维护,例如:清洁灰尘,拧紧联轴器,测试或更换电池等。(3)UPS冗余并行计划(见图3) 4并行冗余UPS系统的同步(1)同步信号的选择一般而言,由于每个UPS的输出均与其旁路电源同步,因此如果每个UPS的旁路电源都与主电源相同,并且每个独立的UPS自然会同步运行。但是,考虑到每个独立的UPS在断电期间将与其自身的内部晶体振荡器同步,因此在这种情况下不会自然地同步。为了确保每个独立式UPS在任何情况下都可以同步运行和负载分担,通常采用以下同步方法:①主从同步指定一个独立式UPS作为主用UPS,其余作为独立式UPS。从属UPS。在正常情况下,有电源的情况下,主UPS会与电源同步,而在没有电源的情况下,主UPS会与其内部的晶体振荡器同步。所有“从UPS”(可以编号为1、2、3 ...)都与主UPS同步。如果主UPS发生故障,则1号“从UPS”将自动成为主UPS。以此类推,第2号和第3号... UPS也可以作为主UPS。 ②无主从同步即使未指定主UPS,任何单个UPS也可以是主UPS或从UPS。通常,主UPS是根据启动情况随机确定的。例如,首先启动的是主UPS,而当主UPS发生故障时的替代方法与上述方法相同。 (2)锁相环同步为了使独立式UPS的逆变器输出电压的频率和相位与同步信号(旁路电源电压)相同(同步运行),需要使用设备进行检测。逆变器输出电压和旁路电路电压电源的相位差,并将其转换为电压信号以控制逆变器的相位和频率,并使逆变器与旁路电压同步。该设备是一个锁相环。锁相环由一个鉴相器(PD),一个低通滤波器(LPF)和一个压控振荡器(VCO)组成(见图4)。相位检测器用于比较输入信号Ui(例如旁路电源电压)和从压控振荡器反馈的输出信号Uo的相位。相位检测器的输出是与两个信号的相位差成比例的误差电压信号Ud。低通滤波器用于衰减Ud中的高频分量和噪声,提高抗*能力,并输出控制电压Uc。压控振荡器是其输出频率由控制电压Uc控制的振荡器。当控制电压Uc = 0时,输出频率是固定的,而当控制电压Uc≠0时,振荡器的输出频率随控制电压Uc而变化。在锁相环中,如果压控振荡器的频率与同步信号的频率之差在指定范围内,则可以通过低通滤波器将鉴相器输出的误差信号控制为控制压控振荡器的频率和相位。同步信号接近,当压控振荡器的频率与同步信号的频率完全相同,并且相位差达到恒定时,锁相环进入锁定状态。 5并行冗余UPS系统的负载均匀分布在独立UPS系统中,只要有旁路电源可用,逆变器就始终与旁路电源同步,因此,当逆变器出现故障时,负载可以通过静态开关不间断地切换到旁路电源。在并行冗余UPS中,每个独立UPS均与其旁路电源同步。由于每个独立式UPS的旁路电源都是相同的市电电源,因此每个独立式UPS都会自然运行同步地但是,每个独立式UPS的阶段都会有微小变化。为了确保每个独立式UPS的负载均匀分布,必须精确匹配每个独立式UPS的输出电压的频率和相位。因此,通常需要在各个UPS之间进行通信以执行必要的相位调整。先进的UPS采用*并行技术,每个UPS之间无需通信。每个独立式UPS仅需监视自己的输出功率,即可根据输出功率的变化进行调整,并保持与其他独立式UPS的同步运行和负载共享。 *并联运行的原理是利用并联独立UPS之间的相角差与每个独立UPS承受的负载之间的关系进行相位调整。例如,当两个并行独立UPS的输出波形匹配时,它们将平均分担负载。如果一个独立式UPS的波形领先于另一个独立式UPS,则它将承担更多的负载,而另一个独立式UPS承担较小的负载。两个独立式UPS之间的负载分布对两个独立式UPS之间的相角差非常敏感。 1度的相角差将导致50%的负载不平衡。在并行UPS系统中,每个UPS都监视自己的输出