模組化UPS電源:概念,概述,產品特點,三大優勢,缺點,解決方案,模組化UPS與常

模組化UPS是由機架、UPS功率模組、靜態開關模組、顯示通信模組以及電池組構成。

基本介紹

中文名：模組化UPS電源
構成：機架、UPS功率模組
產品特點：體積小
產品缺點：價格高

概念,概述,產品特點,三大優勢,缺點,解決方案,模組化UPS與常規UPS的區別,套用領域,

概念

1、功率模組：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、靜態開關模組：UPS處於過載時的共用供電通道，是由雙向可控矽和控制電路組成。

3、顯示通信模組：作為人機對話和網路化監控的平台。

概述

採用了抽屜式、高智慧型多制式模組化設計，線上熱插拔技術，實現線上更換、線上維護，降低了維護難度，實行零停機工作。採用N+X並聯冗餘無線技術，各模組機架可完全分離，便於用戶以後的擴容或減容，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。

產品在UPS行業中最先採用了32位數位訊號處理器作為核心處理晶片，該晶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。特別適用於處理複雜、高精度、高速度、實時性要求非常的控制系統中。它的採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。

產品特點

具有多種工作制式

該產品具有多種制式可供選擇，易於操作，可實現多種進出線方式：1/1,1/3,3/1或3/3、輸入頻率可為50Hz也可設定輸出頻率60Hz、輸出電壓可設為220V、230V、240V。若再配置輸入、輸出變壓器則可滿足全球範圍內所有國家和地區的供電需求。

體積小，功率密度大

該產品工作效率高，功率密度大，是其最大的特點。一個功率模組尺寸為：（H×W×D）mm：133×482×46 可提供5KVA(4000W),10KVA（8000W），15KVA(12KW)以及20KVA(16KW)的功率輸出。

環保性

UPS總諧波失真（THDI）3%，線性負載下的輸出總諧波失真低於2%，對電網的諧波干擾降到最低，有效減少電網負荷和電源損耗。優良的輸入參數，對市電電網表現出純電阻特性，是理想的環保高效性UPS。

高效節能型

節能降耗，國家提倡環保節能的今天，綠色節能型模組化UPS備受關注，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，降低了損耗、節省了電能。

擴展性，便於安裝、維護、更換、升級

該機型由各個模組組成，可實現熱插撥功能，且各模組機架可完全分離，便於用戶以後的擴容或減容，使用方便，可實現線上更換、線上維護，降低了維護難度、減少了維護時間。且各模組尺寸均按照標準19英寸結構設計，使整機外形與標準機架一致，美化了機器外形，且模組可與標準機架通用。

冗餘性，分散式並聯邏輯控制

各模組之間的並聯控制採用了分散式邏輯控制方式，沒有主機與從機之分，任何一個模組撥出或插入均不會影響其它模組的正常工作，按需構成N+1，N+X冗餘系統，減少了系統本身和負載的風險係數，是負載受UPS保護時間全面提升。既增加了整機工作的可靠性，又簡化了用戶維護難度。

三大優勢

模組化被認為是UPS技術發展的趨勢，相對於傳統意義上的UPS，模組化UPS具有三大優勢。

第一，“模組化冗餘並聯”技術避免了資源浪費。在行業用戶的信息網路供電系統建設中，經常會對高端UPS的容量產生錯誤的、或是過低或是過高的預計，其結果可能會導致採購成本過高、無法滿足負載需要或造成資源、空間及能源浪費等情況。模組化UPS通過可擴充的模組結構有效解決了這一問題，它可以幫助用戶在未來發展不明確的情況下分階段進行建設和投資。

第二，高安全、易維護的熱插拔技術突破了套用瓶頸。傳統高端UPS在日常維護、設備維護期間均需要採取轉旁路的方式，而負載在這種情況下是不受UPS保護的。因此，如果此時發生電源中斷、過載等故障，將會造成嚴重的損失，並且其維修過程相對繁瑣，不利時效。模組化UPS系統中採用的熱插拔技術可以允許單體模組在不需停電的前提下任意進入或退出並聯單元，從而實現了並聯繫統的線上維護，同時無需專門的儀器或技術即可進行。

第三，電源相位多制技術降低了採購和管理成本。傳統高端UPS的電源輸入與輸出相位是固定的，因此用戶在進行供電系統建設時，經常會為了顧全不同的相位及容量而增加UPS的數量。在模組UPS系統下，則可以採用電源相位多制技術來改變過往單一性造成的制約，用戶無需再考慮如何採購不同相位或容量的UPS產品來適應系統的需要。

缺點

普及套用還需突破價格關

制約機架式模組化UPS發展的難點主要集中在功率密度的提高和並聯數量的增加及降低價格三個方面。

機架式的模組化UPS從傳統立式(塔式)結構過渡而來，相對傳統立式(塔式)結構擁有寬闊的散熱通道，大尺寸大功率的散熱風扇的龐大體積而言，模組化UPS由於要便於單體更換操作，模組的體積重量都較小。

受到體積的限制，在UPS模組功率加大的情況下，散熱就成了大問題。為了能達到安全工作的目的，模組化UPS不但採用原有的被動式散熱、主動式散熱、軸流式散熱和風道導流式散熱技術，還引入了熱管式散熱。

為確保電源的最高可用性、可擴展性，模組應該不限制數量地進行並聯使用。

在多台UPS並聯時，其中最重要的指標就是電流均分，也就是說如果N台UPS並聯，必須保證每台UPS的輸出電流是總輸出電流的1/N，至少其相互之間的最大不平衡度要在要求範圍內(一般是小於2%)。

在實際套用中，所有UPS的輸出阻抗不可能一樣，加之各逆變器的輸出電壓和市電電壓鎖相都具有正負誤差，則各個UPS的電壓既有相位差又有幅值差，這些都限制了並聯台數的增加，進而限制了整機功率的提高。

在同一功率水平下，模組化UPS比傳統的UPS價格貴的多。

未來，隨著電力電子技術的不斷發展，對UPS系統需求的不斷提高。像貿易的交流催生了貨櫃技術，貨櫃技術引發了全球運輸業革命性的變革一樣，機架式模組化UPS必將引起不間斷電源新的革命，進而成為未來UPS系統發展的趨勢。

模組化UPS包括整流器、逆變器、有些還包括靜態旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板等。

解決方案

模組化UPS採用標準的結構設計，每套系統由功率模組、監控模組、靜態開關組成。其中功率模組可並聯，平均分擔負載。如遇故障自動退出系統，由其它功率模組來承擔負載，既能水平擴展，又能垂直擴展。獨特的冗餘並機技術使設備無單點故障，以確保電源的最高可用性。所有的模組可以實現熱拔插，可以實現線上更換，維修是最安全的電源保護方案。

本方案由模組化UPS主機、智慧型化配電系統、電池組合而成。模組化UPS主機：

模組化UPS功率模組採用雙變換線上式結構，包括整流器、逆變器、充電器、控制電路、與輸入輸出電池母排的斷路開關。具有輸入功率因數補償功能。所有模組均可線上熱插拔更換，提供最高級別的可用性、可維護性。

模組化UPS主機控制模組採用工業CAN BUS匯流排控制結構，由兩塊冗餘的可熱插拔的控制模組來完成對系統的控制管理。一個控制模組故障不會影響到系統的正常工作。控制模組可線上熱插拔更換。功率模組的並聯也由控制模組集中管理，按照統一的並機參數運行，一個功率模組故障可自動的退出並聯繫統，不會對整個並聯繫統造成危害。

模組化UPS系統採用獨立的靜態旁路模組，不採用多個靜態旁路結構，以避免轉旁路時的多個旁路不均流而造成的過載損壞。模組並聯輸出電壓精度為±1%，並機環流<1%。

標配SNMP卡，採用HTTP協定、SNMP協定、TELNET協定等。可對UPS中市電狀態、電池狀態、旁路狀態、逆變狀態、自檢狀態、開機狀態和輸入電壓、輸出電壓、負載百分比、輸入頻率、電池電壓、電池容量、電池放電時間、UPS機內溫度、周邊環境溫度等等UPS電源的運行情況一目了然，提高UPS電源保障系統的管理效率和管理品質。選用開放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003作業系統平台。

可以選配備溫濕度感測器，插入多功能網卡，通過網路實現對機房環境的溫濕度監控和報警。

智慧型化配電系統

該系統為UPS電源的輸入和輸出一體化配電集成系統，與UPS主機配套使用，內含UPS的輸入開關、輸出開關和維修旁路開關以及系統的總輸入開關，主開關均配置輔助觸點；內含電流感測系統，並與UPS主機通訊。

該配電系統由輸入配電單元、分路輸出配電模組、監控模組、隔離變壓器組成。輸出配電單元每個配電模組配置了18個輸出分路，每個分路的電流從6A-32A隨需設定，並根據現場負載的配置及變化情況調整三相平衡，配電系統可安裝最多6個即插式配電模組，配電模組數量可選。

該配電系統與UPS主機同尺寸外觀，同顏色。標準配置為：液晶顯示器、UPS維護旁路面板（含系統總輸入開關、UPS輸入開關、輸出開關、維修旁路開關，為帶輔助觸點開關）。檢測電路主機板，三相輸入輸出的電壓和電流感測器組件，中線電流、地線電流感測器，外接EPO信號接口。

可選裝輸入K值隔離變壓器和支路電流監控器。

該配電系統可配備網卡，能夠通過網路監控該配電櫃的參數、狀態和歷史紀錄以及報警信息。能網路監控配電櫃的輸入輸出三相電壓、電流、頻率，中線電流，地線電流，每相的KVA數，KW數，功率因數，支路電流等。並可設定電流高低電壓報警門限值。

外接電池及電池櫃

電池採用免維護全封閉鉛酸蓄電池，電池容量可品牌可根據需要進行配置，電池安裝於與UPS主機同品牌同外觀同顏色的電池櫃內。

模組化UPS與常規UPS的區別

機架式模組化UPS相對於傳統立式(塔式)結構UPS而言，能夠安裝在標準機櫃中，節省占地面積與空間，便

於安裝、使用及維護，能夠使用較短的功率連線電纜。通過減少關鍵設備與負載之間的故障點，模組化UPS可提高整個系統的可用性。

從設計和工作的原理方面來講的，模組化UPS包括整流器、逆變器,有些還包括靜態旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板等。模組化最大的優點是能夠提高系統的可靠性和可用性，任何一個模組出現故障並不會影響其他模組的正常工作，而且可通過熱插拔特性縮短系統的安裝和修復時間。

除此之外，模組化UPS能夠給用戶帶來更好的可擴展性，這也為用戶的投資起到了很好的保護作用。

和貨櫃在工廠就開始裝貨的道理一樣，機架式模組化UPS的安裝調試也是在工廠就開始的。以標準化的模組為基礎的UPS，在產品的設計、生產、製造過程中，可以制定統一的標準，讓整套系統中的所有部件都能發揮出最佳性能，同時也可避免因兼容問題而出現的系統故障。

機架式模組化UPS可以根據當前的業務需求進行配置，並且能在以後添加更多模組。這種系統的最佳化能力顯著降低了總擁有成本。

模組化設計在重新配置功率以滿足不斷變化的業務需求方面，提供了極大的靈活性。在安裝、升級、重新配置或移動模組化系統時，獨立組件、標準接口以及簡單的操作既節省了時間又節約了費用。

供電系統實現隨需應變

機架式模組化UPS與傳統UPS相比有相當大的優勢。它的優勢有主要有以下三個方面：

安裝簡單，擴容方便，節約投資。

機架式模組化UPS使供電系統能隨需應變，讓容量隨著業務的發展而實現“動態成長”。既滿足了後期業務的擴展需求，又降低了用戶的初期購置成本。

並聯冗餘，運行穩定，可靠性高。

在機架式模組化UPS中，功率模組部分是並聯冗餘的，每個模組都配有輸入、輸出保險和輸入、輸出繼電器，任一個模組發生故障，不影響整個系統工作。

在傳統UPS產品中，用戶保障安全一般採用的是“1+1”或“N+1”並聯冗餘方式，只能容錯一次。在機架式模組化UPS系統中，用戶只需要購買相應的功率模組，即可實現“N+X”的故障冗餘。“模組化冗餘並聯結構”比傳統UPS更為可靠。

維修方便，線上處置，可用性高。

傳統UPS需要專業技術人員到現場維修，模組化UPS所有模組都允許熱插拔，用戶可以介入維護，直接線上更換UPS備用模組。

機架式模組化UPS在功率器件技術和製造工藝方面繼承了傳統UPS技術發展的成果，但在系統架構方面，以多模組並聯為基礎，不僅實現了系統模組的熱插拔，而且更好地處理了系統模組獨立運作、相互協作和平穩轉換的關係。

機架式模組化UPS比較有代表性的結構有兩類。

一類是功率模組化UPS。功率模組化機架式UPS由機架加功率模組構成，功率模組中包括傳統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。各模組獨立控制並聯運行，機柜上部的顯示控制模組僅作為用戶開關UPS主機和進行網路化監控平台。

另一類是完全模組化UPS。該類機架式模組化UPS由機架加單體模組構成，每個單體模組內都裝有整個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模組均有獨立的管理系統。

就相對的電力電子技術和元器件發展水平而言，兩類結構各有優勢，也都有很出色的代表性產品，都可提供採用先進的分散並聯技術，使UPS系統不受集中控制技術中的可靠性限制，避免瓶頸故障的發生，提供N+X並聯冗餘功能的模組化並聯繫統。

套用領域

■通信系統；

■金融系統；

■工業自動化系統；

■網際網路數據中心（IDC）；

■多媒體數據中心（MDC）；

■其他重要負載系統。

模組化UPS電源