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核心提示：從1998年UPS市場推出一個模塊化產品,至今已有16年的歷史,模塊化UPS具有易擴容、易維護、高效率等適宜用戶的諸多優點,實現了UPS系
從1998年UPS市場推出一個模塊化產品,至今已有16年的歷史,模塊化UPS具有易擴容、易維護、高效率等適宜用戶的諸多優點,實現了UPS系統可用性、可靠性的跨越發展。隨著技術的進步,模塊化UPS逐漸向大容量、多模塊并聯的方向發展,目前行業里華為、施耐德等廠商已經實現機架內20模塊并聯及4機架并聯。模塊化UPS的應用場景也逐步由中等數據中心向大型及超大型數據中心擴展。未來模塊化并聯數目是否還有進一步的發展空間?本文將就模塊化UPS的擴容特性,也即模塊并聯數量的可擴展性進行探討。

1 UPS模塊并聯技術的發展

模塊化UPS的模塊并聯數量依賴于并聯均流技術的發展。理論上只要UPS系統內器件完全一致,模塊之間就可以直接并聯,并實現模塊空載下和帶載下的負載完美均分。但實際上器件無法做到完全一致,加上溫度等環境因素的影響,模塊之間直接并聯不僅無法實現負載均分,還可能會導致直接并聯的UPS發生故障。所以,UPS并聯一定要加入均流控制。

UPS輸出為三相或者單相交流,要實現功率模塊的均流,必須保證各模塊輸出端的相電壓的幅度和相位在一定精度之內,且模塊間的一致性越強,模塊的并聯均流越容易,并聯的數量也將更多。目前業界UPS的并聯技術采用消除差異和抑制差異兩種控制方法，以控制模塊間的空載環流和均分負載。

(1)消除各模塊差異性的方法

消除各模塊差異性的方法是通過精確控制，使各UPS模塊輸出正弦電壓的頻率、相位和幅度保持高度一致，傳統上常用的方法為平均電流總線控制法。使用平均電流總線控制法的UPS內部存在一條平均輸出電流總線，并以此為依據來調節UPS的輸出電壓，達到各模塊輸出電流一致的目的。

早期的模塊化UPS平均電流總線通過硬件的方式獲取,如圖1所示。通過硬件電路獲取系統平均電流后,調節總線實時傳輸電流數值。該方法實時性高,控制方式簡單,系統均流效果較好,理論上可以無限擴展。但是平均電流總線控制方法存在一個致命的問題,即平均電流總線是硬件實現的弱電信號,容易受到功率線路的*。*信號會嚴重影響系統的均流度控制,嚴重時可能導致并機系統極度不均流而關機,而且該均流控制系統存在單點故障,當平均電流總線發生短路等異常故障時,并機系統會宕機。因此該方法可靠性和可擴展性均十分有限。

(2)抑制各模塊差異性的方法

抑制各模塊差異性的方法是通過軟件控制方法等效增加UPS內阻,減小差異性在內阻中的占比,從而達到均流的目的。減小各模塊差異性的技術,早期以UPS輸出串聯電感為代表,硬件電路需要較大的電感,系統體積大、重量重。隨著技術的進步,UPS并聯技術發展為通過下垂控制技術增加UPS輸出的等效內阻替代物理電感,從而控制體積,減小甚至消除UPS輸出端的串聯電感。同時為了突破硬件連線帶來的可靠性問題,并聯技術對電流的偵測方式進行了改善,出現了無互聯線的并聯控制方法。目前基于下垂控制技術的*并聯控制技術為抑制模塊差異性方法中的代表。

無互連線的并聯控制方式如圖2所示。該方式消除了平均電流互連線,提升了UPS并聯可靠性。當UPS并聯系統中各模塊的輸出電壓相位、電壓幅值偏差較小時,并聯系統的輸出電壓差、相位差和有功環流、無功環流有一定的關聯性。控制算法利用這個關聯關系可以間接地檢測系統輸出平均電流,同時通過逆變器輸出的下垂特性實現UPS模塊并聯的均流控制。無互連線的并聯控制方式的均流效果比平均電流總線控制方法的均流效果稍差，但它的控制方法簡單，模塊并聯數量擴展性較好。

理論上使用此方法的模塊化UPS模塊并聯數量可以無限擴展,但是因為以下原因導致實際不能無限擴展:為了達成均流,必須增加UPS的內阻,減小差異在內阻中的占比。當模塊數量增多時,UPS內阻隨之增大,導致穩態的逆變輸出電壓幅值和頻率精度變差。不能滿足穩態輸出電壓差1%和相位差2%的指標要求,因此在實際應用中,無互連線的并聯控制方式下的模塊并聯數量可擴展性受到制約,可擴展性不強。

(3)消除各模塊差異性的CAN總線傳輸平均電流的控制方式

如上所述,基于硬件弱電線路的均流控制和基于內阻調整的均流控制均有較大的缺陷,且難有良好的改善措施。因此,近些年出現了一種由平均電流總線控制法衍生出的CAN總線傳輸平均電流的方法。該方法將各模塊電流信號進行數字化處理,并通過CAN通訊總線將均流信號傳遞給各個模塊,從而解決了弱電信號被*的問題。然后各UPS模塊獨立計算系統的平均電流,來控制模塊自身輸出電流的均分效果。該方法繼承了硬件平均電流總線控制法控制簡單、均流效果好的優點,同時抗*能力大大增強,再結合通訊總線冗余設計消除單點故障,系統可靠性可得到大幅改善。該方法的主要問題是信號數字化后,均流的實時性與效果受芯片和通訊資源的限制。

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工業節制系統的不竭大型化、復雜化及分析化，對于節制系統的能源的供給者工業導軌式開關電源的要求也越來越高了，其集中體此刻若何供給大功率的開關電源和若何提高導軌式開關電源的利用的靠得住性，為了達到這個目標，導軌式開關電源的并聯手藝和冗余功能獲得了很大的成長。市場上也呈現了不少具有并聯和冗余功能的導軌式開關電源�？墒窃诔霎a實踐中若何準確地利用和選擇導軌式開關電源來實現并聯和冗余的功能，仍具有不少問題。好比說：若何能實現100%的冗余功能，分歧功率的電源在并聯時會發生什么樣的問題，電源內部的調理機能對并聯運轉的電源發生的影響，并聯電源安裝及陳列對電源利用壽命的影響，以及采用分歧電源啟動時間對并聯運轉可能帶來的后果等。本文將對實踐中利用導軌式開關電源并聯和冗余手藝的問題作些切磋。

1、輸出電壓毗連方式對并聯運轉電源的影響

因為在電源設想中，輸出接線端子一般都按單個電源的 大容量來計較和選定的，因而電源并聯運轉時，各電源的輸出端電壓不克不及間接地毗連，如許毗連的終端會呈現過載現象。PULS電源采用了二個輸出端子，如圖1所示。從電源單位到負載的毗連線應利用不異長度和橫截面的導線。同時輸出電壓必需毗連在一個公共的接線端上。如許每個電源不會在傳輸導線上發生分歧的電壓降，避免輸出回電流的發生。采用被動式均流手藝的并聯運轉時各個并聯電源的輸出電壓值必需完全分歧，為了達到這個目標，很多可并聯的開關電源輸出電壓是可調的，如PULS電源的輸出為24～28V可調。如許在所有并聯的電源接上負載以前，各個開關電源的輸出電壓就可調整到分歧的電壓值。2、分歧的開關電源啟動特征對并聯運轉電源的影響

分歧的電源的啟動特征對電源并聯運轉的一般與否將會發生很大的影響，因為開關電源在上電后大約需要0.3～1.5s的時間才能使輸出電壓不變。而采用啟動時間的不同較大的開關電源時，往往會給并聯運轉電的一般啟動帶來很大的麻煩。若是兩個開關電源并聯工作，此中一個電源啟動時間比力短，只需0.3s，其電壓很快就不變下來，頓時承擔負載的電流;而在電源輸出電壓已不變的環境下另一個并聯開關電源仍處于啟動形態，不克不及一般工作，這時個電源必需承擔全數的負載電流，從而進入過負載形態，電源平安安裝起感化，關斷輸出電壓;恰在此時，另一個開關電源進入不變形態，輸出電壓承受負載電流，此時個電源由于輸出電壓已關斷，第二個開關電源必需承受所有的負載，則又進入過負載形態，惹起第二個開關電源關斷。在電設想時若是沒有充實考慮到安全辦法的話，往往會將電源燒壞或者常常要啟動多次才會進行一般工作的形態。因而電源在并聯工作時必需考慮到開關電源的啟動時間。一般的經驗是開關電源的啟動時間必需小于20%的電源過負載的時間，如許才能在并聯運轉時靠得住啟動，同時可并聯的開關電源不要采用Hiccup輸出負載特征，如許會給電源的診斷帶來堅苦。PULS電源集團公司(以下簡稱PULS公司)的新一代產物DIMENSION充實考慮了電源并聯工作時特點，加大了電源的過負載能力，其POWEROVERLOAD具有可維持4秒鐘的150%過負載能力。如許，PULS電源并聯工作是就不必考慮電源的啟動時間

2、突變輸出負載對并聯運轉的導軌式開關電源的影響

在并聯運轉時，電源中為了給它的節制電供電，須供給一個輔助電壓，這在啟動時通過采用一個電容來實現(這也就是為什么電源啟動時有延遲時間的緣由)。當電源的功率部門一般工作后，其節制電由本身的電源供電，當兩個電源并聯運轉時，若是一起頭帶的負載很少，那么此中一個電源的功率部門根基關斷(這不只對被動式或自動式均流方式都是一樣的)。這時這個電源的內部的輔助電源也關斷了，當負載突變時，這個電源必需像啟動形態一樣，慢慢地從頭成立起來，這要顛末一個延遲(大約0.5s)才能使電源功率部門一般工作，在這延遲時間內，只要一個電源進行工作，并且處于負載電流的極限形態，這時往往會惹起過載動作，堵截輸出的電壓。因而并聯運轉的電源必需在電源空載的環境下，內部輔助電源照舊工作，如許，當呈現突變負載時所有電源能及時地分管負載。在并聯運轉時，并聯運轉的電源該當具有承受較高外來電壓的能力，否則的話，一個較高的外來電壓將會損壞并聯電源。為了避免這種現象的發生，須考慮串接一個隔離二極管。PULS公司的DIMENSION充實考慮了突變輸出負載的特點，通過加大了電源的過負載能力，來處理因為負載突變而可能發生電源霎時過負載的問題。如許，PULS電源并聯工作方式比一般的開關電源的并聯來的愈加靠得住、平安和便利。

3、導軌式開關電源的簡單的并聯運轉模式

在利用導軌式開關電源時，為了供給跨越單個電源所能達到的輸出大功率，能夠通過電源并聯的方式來添加輸出的電流量。簡單的并聯運轉模式是要求二個或多個電源間接并聯，而不發生任何損壞的現象，其主要的一點就是電源對輸出功率的承受力，所謂的簡單并聯并不考慮電流的均流問題，而是考慮在啟動時或負載變化時的并聯電源可能發生的問題。人們將兩個電源簡單地并聯起來，并將它的輸出電源調整到盡可能分歧，如許在工作實踐中往往會呈現這種現象：電源1起首承擔全數負載，不斷到它的電流極限，然后電源2承受余下的電流，若是如許并聯運轉作為冗余功能利用，同時采用分歧的輸入源的工作的話，那么這種體例是受接待的，由于它能夠對輸入源壽命起耽誤感化(如電池等)。若是如許并聯運轉作為提高輸出總功率，即加大電流量的環境下，這種不均流的工作體例將帶來不良的后果，由于如許一個電源不斷工作在滿負載的形態下，其電源的壽命大大削減，并聯電源的靠得住性大大降低，這個電源往往也會過早地損壞。所以一般并聯電源必需合理地分派電流，這里有兩種實現的方式。被動式平衡電流的并聯運轉模式特點是：當輸出電流增大時，其輸出電壓會微量的削減，其輸出電壓是所謂的軟特征：輸出電壓跟著輸出電流的添加而稍微下降。其電源在空載到滿負載之間的輸出電壓的波動大約為4%～5%額定電壓即1V擺布。如許當二個電源并聯時，因為分歧的電流負載發生了分歧的輸出電壓，一個是有稍高輸出的電壓的電源起首承受負載電流，跟著電流量的添加，這個電源輸出電壓略降，低于另一個電源的輸出電壓，如許另一電源承受負載電流，通過如許階梯式交替的方式達到平衡電流的感化。平衡電流的均衡程度若何，取決于所有并聯電源的輸出電壓的初始調理和設置值。必需指出，這個方式的實現其輸出電源必需采用一個配合的接線端。

一般來講，在大大都使用場所中，具有輸出電壓的軟特征下降曲線的開關電源根基上能滿足并聯運轉的均流的要求。PULS電源SL強力型系列采用了這種被動式的并聯工作體例，為了便利用戶的利用，PULS電源具有輸出電壓特征的選擇開關，即單個運轉或并聯運轉的選擇開關。開關打開“S”形態時，這時輸出電壓特征是硬特征，輸出電壓的大小與輸出的電流無關。當打開“P”形態時，即為并聯運轉方式，電源輸出電壓特征軟特征。開關電源的輸出電壓值隨輸出電流添加而削減，以達到平衡電流的目標。如許PULS電源給并聯運轉或單個運轉供給了一個經濟而又靠得住的性價比高的導軌式開關式電源。

4、采用自動式平衡電流的并聯運轉模式

自動式平衡電流的并聯模式必需采用一根附加的均流線，這根均流線作為反饋信號傳送到電源的

節制器來調理每個電源在所有的前提下供給不異的輸出電流，這時，電源電壓輸出的軟特征是不需要的，輸出電壓在任何場所下不受電流大小的影響，所以與被動式平衡電流比擬，其輸出電壓精度高，同時與輸出電的類型無關;可是對于開辟和安裝來說，費用較高，由于在電源內部需要一個切確度較高的電流測試線和一個附加的電流調理器，同時也多一個接線端口。PULS電源的SL40.301三相24/40A的電源采用這種手藝，所有的電源顛末均流線和地線相毗連。5導軌式開關電源的冗余運轉模式

為了提高供電電源的靠得住性，在很多工業使用場所都采用冗余電源的方案，這就是說在并聯的電源中至多有一個電源處于后備形態。如許當并聯電源中任一電源發生損壞時，這個后備電源主動切換到工作形態，已并聯電源繼續供給設想的總功率，這種冗余方案稱為N+1冗余，為了進行更高地提高靠得住性，也可采用N+M的冗余方案，所有M個電源都處于后備形態，即便M個電源發生毛病時，并聯電源仍能一般工作，供給給負載所需的功率。為了冗余電源運轉模式的高靠得住性，其電的設想要考慮的問題比一般并聯電源的方案多得多。好比說，必需考慮任何一個電源不該持久在功率極限或電流極限形態下工作。如許發生的熱量會影響壽命和提高損壞的概率，在壞的情況下，冗余決不答應輸出回的電壓短的現象呈現，這會惹起負載回的短，完全不克不及實現冗余功能。因而為了100%地實現冗余功能，各個電源之間必需互相隔離，這一般可采用串接一個隔離二極管來實現，如采用PULS公司出產的SLR01、SLR02隔離二極管模塊。同時PULS公司還出產將隔離二極管集成在開關電源的冗余電源，如PULS公司的SLR2、SLR5和SLR10的冗余電源。在實現冗余工作方案是，必需考慮設備的檢測能力，以提高系統工程的平安性。當冗余電源中任何一個電源呈現毛病時，必必要有一個顯示信號，及時地察看到哪個電源壞了，以便盡快地進行現場處置。因而冗余電源中，任一電源的工作形態需有一個檢測安裝。PULS公司的隔離二極管模塊上都有各個電源的形態顯示燈，并有一個與節制器相毗連的斷電器觸點。能將電源的工作形態及時地送入節制系統中，實現。在制定冗余電方案時，電源的輸入電壓與電網毗連時，冗余電源的輸入電源應毗連在分歧的相線上，如許當一個相線呈現問題時，毗連在其他相線上的電源仍能繼續工作，如許大大提高了冗余電源系統的靠得住性。對于三相電源來講，開關電源必需具出缺相工作功能，即三相電源能在兩相形態下工作，以供給冗余電源的靠得住性。

概述：

   第二代EA900系列1KVA~20KVA UPS 是易事特公司集最新研發成果和應用經驗，設計、制造的新一代通用型UPS電源，采用先進的DSP數字化控制技術，有效提升了產品性能和系統可靠性，并實現更高功率密度的集成和小型化。同時為了全方位滿足用戶的個性化需求，而針對國內外中小企事業單位以及小型供電環境需求而專門推出的高端小功率在線式UPS電源產品，可為用戶的部門級服務器、小型局域網、工作站、工控機、小型醫療設備，及其它小型精密電子儀器提供高可靠電源保護。

應用領域：

  中小企業數據機房、金融系統小型網點、工業自動化控制系統、局域網絡服務器、通信基站服務器、網吧、商場收銀等。

性能特點：

1.DSP數字控制技術

  1）采用先進的DSP數字控制技術，有效提升了產品性能和系統可靠性，并實

  現更高功率密度的集成和小型化。

2.有源輸入功率因數校正（PFC）

 1）采用數字化控制的有源功率因數校正技術，使輸入功率因數高達0.98以上， 以避免對電網環境的污染，達到節能，降低系統投資成本的目的。

3.電池模式DC-DC變換器數字化控制

 1）1~3KVA UPS采用數字化控制，將原來電池模式DC-DC變換器由模擬控制改為數字化控制，提高了可靠性。

4.綠色環保

 1）本系列產品為綠色環保產品，符合歐盟環保指令RoHS的各項要求和國家電子信息產品污染控制管理辦法標準的要求，在產品正常使用情況下，不會對人體及環境造成危害

5.寬輸入電壓頻率范圍

 1）極寬的輸入電壓和頻率范圍，即使在電力環境非常惡劣的偏遠地區也能正常供電，減少了電池放電次數，提高了電池的使用壽命。

6.友好的人機界面

 1）豐富的UPS信息顯示。

 2）LCD顯示和LED狀態顯示。

7.變頻功能

 1）支持50Hz輸入/60Hz輸出以及60Hz輸入/50Hz輸出變頻模式，滿足用戶的

特殊需求

8.面板設定功能

 1）ECO設定。

 2）電池EOD點可由面板靈活設置，電池利用率最大化。

 3）輸出電壓設定208V/220V/230V/240V。

 4）CF 變頻模式設定。

 5）OPF 變頻模式下輸出頻率設定。

9.完善的保護措施

 1）集交流輸入過、欠壓保護，輸出過載、短路保護，逆變器過熱保護、IGBT過流保護、電池欠壓預警保護和電池過充電保護等多功能保護于一體，極大地保證了系統運行的穩定性和可靠性。

 2）具有旁路功能，當輸出過載或UPS發生故障時，可無間斷地轉到旁路工作狀態由市電繼續向負載供電，并提供報警信息。

 3）具有輸入零火線偵測功能。可避免UPS市電輸入零火線接反

10.冷啟動和市電啟動功能

 1）市電異常狀況可以直接用電池啟動UPS，滿足應急需求。

 2）無電池狀態可直接采用市電啟動UPS，可作高精度穩壓電源使用。

11.可搭配發電機使用

 1）輸入電壓與頻率范圍廣，能有效隔離發電機產生的不良電力，為負載提供潔凈、安全、穩定的電源。

12.零切換

 1）雙變換在線式設計，使UPS的輸出為頻率跟蹤、鎖相穩壓、濾除雜訊、不受電網波動干擾的純凈正弦波電源，為負載提供更全面保護。市電不穩定時，UPS供電模式的轉換時間為零，有效保證了負載運行的安全性和可靠性。

13.智能化電池管理

 1）采用智能電池管理技術，使用三段式充電，有效的延長電池使用壽命，減少電池維護次數；可定期的對電池進行自檢，及時的發現電池問題。

 2）設有電池過壓，過充等保護功能，最大限度保護電池不損壞。

14.強大的擴展性功能

 1）智能插槽能提供豐富的可擴展功能，可選擇UPSmart 2000監控軟件、SNMP卡、RS485、AS400卡、EMD環境監測器

15.50/60Hz 電源系統自適應

 1）自動識別，并適應50Hz/60Hz電源系統滿足不同電源系統要求。