不間斷電源供電方式的探討

2019-11-03 09:54:28

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不間斷電源供電方式的探討（吳忠耿、游志鵬）在通信行業、銀行金融管理、辦公自動化管理。航空航天技術、計算機網絡甚至以信息高速公司為代表的新興產業中，為確保數據管理、程序軟件和圖像處理的安全、準確和連續、穩定、可靠，無不用到不間斷電源UPS。有些重要用戶不允許在它的供電系統中有任何供電中斷的情況發生，這時候就需要采用冗余供電方案來增加整個電源系統的可靠性。目前，應用最為廣泛的一種冗余供電方式為主備冗余供電方式。從大功率UPS工作原理上看，絕大多數為大線式UPS。因此，在討論冗余供電之前，首先應了解在線式UPS的工作原理。一、在線式UPS的四種工作狀態 1、市電正常：在正常工作狀態，由市電提供能量。整流器將交流電轉化為直流電。逆變器將經整流后的直流電轉化為純凈的交流電提供給負載；同時，充電器對電池組浮充。 2．市電異常：市電斷電或者輸入市電的電壓或頻率超出允許范圍，整流器自動關即。此時，由電池組提供給逆變器直流電進行逆變給負載供電。 3市電恢復正常：當市電恢復到正常后，整流器重新提供給逆變器能量，同時，充電器對電池給充電。 4．旁路靜態旁路是系統的重要組成部分，在下列兩種情況下，UPS處于旁路。（1）當負載超載、短路（實際上可以看成是一種嚴重的超載）或者逆變器故障，為了保證不中斷對負載的供電，靜態旁路開關動作，由市電直接對負載供電。（2）維修或測試時，為了安全操作，將維修旁路開關閉合，把UPS系統隔離，做這種切換可保證對負載不間斷供電。二、雙機主備冗余供電方式很明顯，UPS處于旁路工作狀態時，計算機等負載不受UPS保護。此時，如果發生交流電中斷、過壓等故障，就將造成計算機等負載電源供應中斷或設備損壞。因此，很自然想到用一臺 UPS的輸出作為另一臺 UPS主機的靜態旁路電源，這就是雙機主備冗余供電，也叫雙機串聯冗余供電。 1．工作原理簡述（1）正常情況下：計算機等負載的工作電源由UPS主機的逆變器提供，備機處于空載運行狀態。（2）主機故障：主機故障，主權轉為旁路供電，此時備機的逆變器輸出通過主機靜態旁路開關供給計算機等負載電源。主機故障轉為旁路在毫微秒的時間內完成，不會產生負載電源中斷。（3）備機故障：備機故障，備機轉為旁路。此時主權的靜態旁路輸入的不再是備機的逆變器輸出，而是交流電經過備機的靜態旁路開關供給。此時相當于生機單機工作。（4）主、備機同時故障；主、備機同時故障，主、備機同時轉為旁路工作，交流電經過各機的靜態旁路開關，再經主機的靜態旁路開關供給計算機等負載電源。當然，主、備機同時故障的可能性極小。 3．優缺點（1）優點 1）安裝方便，易于實現；只要主機具有獨立的靜態旁路輸入口，就可以很容易地實現主、備機冗余供電。甚至是不同型號、不同品牌的UPS，都可以很方便地組成雙機冗余供電。 2）可靠性高；系統調試時，只要將主、備機的輸出電壓調整到一致即可。根據我們的實際經驗，雙機主、備冗余供電可靠性高于雙機并聯冗余供電。（2）缺點：由于在平時正常工作狀態下，所有的負載全部有主機提供，備機處于空載運行狀態。長時間運行，會造成主、備機的老化程度不一樣。需定期或不定期地進行主、備機倒換。（注：美國EXIDE公司的PRofile、Prime系列具有效率優化器功能，可以很方便地實現主、備機倒換，可克服上述缺點）。三、多機主備冗余供電方式由于兩臺UPS同時發生故障的概述幾乎為零，因此在雙機串聯熱備份的基礎上，可發展一種更為合理、更為節省投資、更為可靠的多機主備冗余供電，這就是三機主備冗余供電。（三機以上的主備機冗余供電原理與三機主備機冗余供電原理相同） 2．工作原理簡述（1）正常情況下，計算機負載電源由主機1和主機2分別承擔，備機處于空載備用狀態。（2）主機1故障，主機1轉旁路，備機逆變器輸出通過主機1的旁路開關給負載提供電源。（3）主權2故障，同主機1故障情況。（4）備機故障，相當于主機1和生機2分別單機工作。 3．優點（1）節省投資。比如要實現80KVA雙機冗余熱備份，需2臺80KVA的UPS而用上述3機冗余熱備份的方式，只要3臺40KVA的UPS即可實現目的，可節省相當一筆投資。（2）避免單一故障點，增加可靠性。不論雙機主備冗余供電或雙機并聯冗余供電，其輸出線路均只有單路，如果輸出總線路故障或輸出線路中任何不受開關保護的負載短路，都將造成所有的負載供電中斷。而三機生奮冗余供電，具有兩路輸出口，即使其中一路故障，另一路仍有輸出，因此，可保證有一半的負載正常工作。對于具有雙路交流電輸入的計算機或計算機系統也雙機熱備價時，采用三權主備冗余供電方式，完全可排除因電源故障而引起計算機系統工作中斷的可能性。摘自《郵電商情》

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