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ups并機工作原理及擴容方案
資料來源:廣西南寧藍寶石電子科技有限公司   發布者:網站管理員   時間:2017-04-15

1. 負載均分的工作原理

兩臺或多臺UPS能夠實現交流輸出的并聯運行,必須做到:

q 輸出電壓、頻率、相位保持基本一致。

在這種情況下,如果參與并機的所有UPS 又有相同的輸出阻抗,則它們就可以均分負載。如下圖所示:

 

1.1. 并機的基本條件

當參與并聯的UPS電壓、相位以及輸出阻抗不完全一致時,他們就不能做到輸出電流的完全一致(即負載均分)。如果差別較大還可能造成環流短路,損壞設備。所以一般情況下,參與并聯的UPS應是同等容量的,盡可能地保證所有UPS的電氣參數基本一致。對于不同容量的UPS,它們的電路參數差別較大,雖然說電路參數和運行效果可以通過校準在一定程度上使之接近,但這只是在穩定情況下得到的效果,一旦運行情況發生變化仍然會發生偏離。

1.2. 并機系統中UPS動作的控制

參與并聯的UPS之間有信號線,這些信號線將各個UPS的運行狀態相互告知,所以并聯中的UPS不僅知道自己的狀態同時也知道對方的狀態。根據自己的狀態和對方的狀態,就可以控制自己可以做那些動作、不可以做那些動作。比如當自己的整流輸入沒電了,電池可能要放電,如果電池放電結束,如果是單機UPS,這時應當轉旁路。但是當得知對方的逆變器正在運行后,它就不會向旁路轉換,而只是停止自身逆變器的工作,等待市電的恢復。所有可以預知的情況都已被寫入控制程序當中,因此UPS不會發生錯誤的動作。

1.3. 并聯UPS的接線

為保證并聯的UPS能可靠的運行并很好的均分負載,就要對并聯UPS的 輸入、輸出連線提出一些要求。如下圖所示:

 

并機時,整流輸入沒有特殊的要求,但要求兩臺UPS的旁路必須來自同一路市電 ,并且盡量采用相同規格和長度的電纜。

來自同一路市電這對UPS的同步運行是尤其重要的。首先來說,UPS轉旁路運行時,如果兩個旁路電源有較大的差別(幅值、相位、頻率)就會出現較大的環流;如果是同一路電源就沒問題。而且只要各并聯UPS能較好地與各自旁路同步,就能滿足并聯的基本要求而不會出現環流增大的問題。

2. 1+1并機時空載環流的控制

實現UPS很好并聯的另一個標準就是負載均分。

負載均分做的好,可以提高運行的可靠性,減小環流損耗。并機運行負載均分控制原理如下圖所示

 

 

并機UPS在運行中會通過圖中電流檢測器件CT對輸出電流進行實時的檢測。在負載均分時,兩臺UPS所檢測到的電流是一樣的。如果由于某種原因致使輸出電流產生差別,就意味著負載沒有均分,UPS控制電路,會依據電流偏差的大小和相位做反向的調整,最后使兩臺UPS的輸出保持一致。

事實上,UPS在負載均分時,不僅要做到并聯輸出的KVA一致,同時也要做到輸出的KW一致。這就需要對這兩組參數分別進行調整。如果能通過合理的控制和調整,使這兩個分量都趨于零,就意味著這兩臺UPS對負載有著完全一致的輸出特性。

在實際控制過程中,分離電路將檢測到的電流通過計算分解為有功部分和無功部分兩個分量:無功分量用于調整逆變器功率器件IGBT觸發信號的脈寬,從而減小或增大輸出電壓的幅值;有功分量用于調整逆變器功率器件IGBT觸發信號的相位,從而向前或向后移動輸出電壓的相位。這就是負載均分控制的基本原理。

需要指出的是,在實現UPS并機過程中,大家遇到的問題是一樣的,要達到的目的也是一致的,只是各公司的UPS控制方式不同而已。

3. 雙總線并機系統的合理負載量

北京電視中心采用了雙總線并機系統,采用這種配置的目的是為了提高供電的可靠性。在負載分配上需要保證每套2臺并機的實際負載量不超過單臺UPS額定容量、每套3臺并機負載量不超過2臺的額定容量。對于雙總線輸出采用STS向負載供電的系統,要保證STS輸出的負載不超過一套并機系統的總容量。這樣才能保證系統供電的安全可靠性。

4. 并機系統增容方法

并機系統可以實現現場增容,但需要預先做好配電方面的預案。常用的方案如下圖所示:

 

圖中,UPS1、UPS2是正在運行的并機系統,UPSN是未來要增容的UPS。為避免做增容時影響原系統的正常運行,KN1-KN2-KN3斷路器必須預先留好位置或預裝,這樣就可以實現不斷電地將新UPS并入系統。

具體做法是,首先完成對UPSN的就位、連接,在不閉合KN3的情況下做單機的調試試驗,在確認KN3斷路器上下線之間電壓差最小的時候,再閉合KN3將新的UPSN并入系統。

北京電視中心綜合業務樓的200KVA雙總線并機系統和400KVA雙總線并機系統,在配電方案中已經考慮到未來系統增容的問題,在輸入、輸出配電柜中已經預留了配電開關。輸入配電柜的ATS開關也是按照3臺UPS的容量配置的。在將來需要增容時,新增加的UPS就位、輸入輸出接線,以及新UPS的測試試驗均可以在不影響原系統運行的情況下進行。只要在正式投入運行之前不去閉合并機開關(上圖中KN3)。

 

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