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核心提示：从1998年UPS市场推出一个模块化产品,至今已有16年的历史,模块化UPS具有易扩容、易维护、高效率等适宜用户的诸多优点,实现了UPS系
从1998年UPS市场推出一个模块化产品,至今已有16年的历史,模块化UPS具有易扩容、易维护、高效率等适宜用户的诸多优点,实现了UPS系统可用性、可靠性的跨越发展。随着技术的进步,模块化UPS逐渐向大容量、多模块并联的方向发展,目前行业里华为、施耐德等厂商已经实现机架内20模块并联及4机架并联。模块化UPS的应用场景也逐步由中等数据中心向大型及超大型数据中心扩展。未来模块化并联数目是否还有进一步的发展空间?本文将就模块化UPS的扩容特性,也即模块并联数量的可扩展性进行探讨。

1 UPS模块并联技术的发展

模块化UPS的模块并联数量依赖于并联均流技术的发展。理论上只要UPS系统内器件完全一致,模块之间就可以直接并联,并实现模块空载下和带载下的负载完美均分。但实际上器件无法做到完全一致,加上温度等环境因素的影响,模块之间直接并联不仅无法实现负载均分,还可能会导致直接并联的UPS发生故障。所以,UPS并联一定要加入均流控制。

UPS输出为三相或者单相交流,要实现功率模块的均流,必须保证各模块输出端的相电压的幅度和相位在一定精度之内,且模块间的一致性越强,模块的并联均流越容易,并联的数量也将更多。目前业界UPS的并联技术采用消除差异和抑制差异两种控制方法，以控制模块间的空载环流和均分负载。

(1)消除各模块差异性的方法

消除各模块差异性的方法是通过精确控制，使各UPS模块输出正弦电压的频率、相位和幅度保持高度一致，传统上常用的方法为平均电流总线控制法。使用平均电流总线控制法的UPS内部存在一条平均输出电流总线，并以此为依据来调节UPS的输出电压，达到各模块输出电流一致的目的。

早期的模块化UPS平均电流总线通过硬件的方式获取,如图1所示。通过硬件电路获取系统平均电流后,调节总线实时传输电流数值。该方法实时性高,控制方式简单,系统均流效果较好,理论上可以无限扩展。但是平均电流总线控制方法存在一个致命的问题,即平均电流总线是硬件实现的弱电信号,容易受到功率线路的*。*信号会严重影响系统的均流度控制,严重时可能导致并机系统极度不均流而关机,而且该均流控制系统存在单点故障,当平均电流总线发生短路等异常故障时,并机系统会宕机。因此该方法可靠性和可扩展性均十分有限。

(2)抑制各模块差异性的方法

抑制各模块差异性的方法是通过软件控制方法等效增加UPS内阻,减小差异性在内阻中的占比,从而达到均流的目的。减小各模块差异性的技术,早期以UPS输出串联电感为代表,硬件电路需要较大的电感,系统体积大、重量重。随着技术的进步,UPS并联技术发展为通过下垂控制技术增加UPS输出的等效内阻替代物理电感,从而控制体积,减小甚至消除UPS输出端的串联电感。同时为了突破硬件连线带来的可靠性问题,并联技术对电流的侦测方式进行了改善,出现了无互联线的并联控制方法。目前基于下垂控制技术的*并联控制技术为抑制模块差异性方法中的代表。

无互连线的并联控制方式如图2所示。该方式消除了平均电流互连线,提升了UPS并联可靠性。当UPS并联系统中各模块的输出电压相位、电压幅值偏差较小时,并联系统的输出电压差、相位差和有功环流、无功环流有一定的关联性。控制算法利用这个关联关系可以间接地检测系统输出平均电流,同时通过逆变器输出的下垂特性实现UPS模块并联的均流控制。无互连线的并联控制方式的均流效果比平均电流总线控制方法的均流效果稍差，但它的控制方法简单，模块并联数量扩展性较好。

理论上使用此方法的模块化UPS模块并联数量可以无限扩展,但是因为以下原因导致实际不能无限扩展:为了达成均流,必须增加UPS的内阻,减小差异在内阻中的占比。当模块数量增多时,UPS内阻随之增大,导致稳态的逆变输出电压幅值和频率精度变差。不能满足稳态输出电压差1%和相位差2%的指标要求,因此在实际应用中,无互连线的并联控制方式下的模块并联数量可扩展性受到制约,可扩展性不强。

(3)消除各模块差异性的CAN总线传输平均电流的控制方式

如上所述,基于硬件弱电线路的均流控制和基于内阻调整的均流控制均有较大的缺陷,且难有良好的改善措施。因此,近些年出现了一种由平均电流总线控制法衍生出的CAN总线传输平均电流的方法。该方法将各模块电流信号进行数字化处理,并通过CAN通讯总线将均流信号传递给各个模块,从而解决了弱电信号被*的问题。然后各UPS模块独立计算系统的平均电流,来控制模块自身输出电流的均分效果。该方法继承了硬件平均电流总线控制法控制简单、均流效果好的优点,同时抗*能力大大增强,再结合通讯总线冗余设计消除单点故障,系统可靠性可得到大幅改善。该方法的主要问题是信号数字化后,均流的实时性与效果受芯片和通讯资源的限制。

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工业节制系统的不竭大型化、复杂化及分析化，对于节制系统的能源的供给者工业导轨式开关电源的要求也越来越高了，其集中体此刻若何供给大功率的开关电源和若何提高导轨式开关电源的利用的靠得住性，为了达到这个目标，导轨式开关电源的并联手艺和冗余功能获得了很大的成长。市场上也呈现了不少具有并联和冗余功能的导轨式开关电源。可是在出产实践中若何准确地利用和选择导轨式开关电源来实现并联和冗余的功能，仍具有不少问题。好比说：若何能实现100%的冗余功能，分歧功率的电源在并联时会发生什么样的问题，电源内部的调理机能对并联运转的电源发生的影响，并联电源安装及陈列对电源利用寿命的影响，以及采用分歧电源启动时间对并联运转可能带来的后果等。本文将对实践中利用导轨式开关电源并联和冗余手艺的问题作些切磋。

1、输出电压毗连方式对并联运转电源的影响

因为在电源设想中，输出接线端子一般都按单个电源的 大容量来计较和选定的，因而电源并联运转时，各电源的输出端电压不克不及间接地毗连，如许毗连的终端会呈现过载现象。PULS电源采用了二个输出端子，如图1所示。从电源单位到负载的毗连线应利用不异长度和横截面的导线。同时输出电压必需毗连在一个公共的接线端上。如许每个电源不会在传输导线上发生分歧的电压降，避免输出回电流的发生。采用被动式均流手艺的并联运转时各个并联电源的输出电压值必需完全分歧，为了达到这个目标，很多可并联的开关电源输出电压是可调的，如PULS电源的输出为24～28V可调。如许在所有并联的电源接上负载以前，各个开关电源的输出电压就可调整到分歧的电压值。2、分歧的开关电源启动特征对并联运转电源的影响

分歧的电源的启动特征对电源并联运转的一般与否将会发生很大的影响，因为开关电源在上电后大约需要0.3～1.5s的时间才能使输出电压不变。而采用启动时间的不同较大的开关电源时，往往会给并联运转电的一般启动带来很大的麻烦。若是两个开关电源并联工作，此中一个电源启动时间比力短，只需0.3s，其电压很快就不变下来，顿时承担负载的电流;而在电源输出电压已不变的环境下另一个并联开关电源仍处于启动形态，不克不及一般工作，这时个电源必需承担全数的负载电流，从而进入过负载形态，电源平安安装起感化，关断输出电压;恰在此时，另一个开关电源进入不变形态，输出电压承受负载电流，此时个电源由于输出电压已关断，第二个开关电源必需承受所有的负载，则又进入过负载形态，惹起第二个开关电源关断。在电设想时若是没有充实考虑到安全办法的话，往往会将电源烧坏或者常常要启动多次才会进行一般工作的形态。因而电源在并联工作时必需考虑到开关电源的启动时间。一般的经验是开关电源的启动时间必需小于20%的电源过负载的时间，如许才能在并联运转时靠得住启动，同时可并联的开关电源不要采用Hiccup输出负载特征，如许会给电源的诊断带来坚苦。PULS电源集团公司(以下简称PULS公司)的新一代产物DIMENSION充实考虑了电源并联工作时特点，加大了电源的过负载能力，其POWEROVERLOAD具有可维持4秒钟的150%过负载能力。如许，PULS电源并联工作是就不必考虑电源的启动时间

2、突变输出负载对并联运转的导轨式开关电源的影响

在并联运转时，电源中为了给它的节制电供电，须供给一个辅助电压，这在启动时通过采用一个电容来实现(这也就是为什么电源启动时有延迟时间的缘由)。当电源的功率部门一般工作后，其节制电由本身的电源供电，当两个电源并联运转时，若是一起头带的负载很少，那么此中一个电源的功率部门根基关断(这不只对被动式或自动式均流方式都是一样的)。这时这个电源的内部的辅助电源也关断了，当负载突变时，这个电源必需像启动形态一样，慢慢地从头成立起来，这要颠末一个延迟(大约0.5s)才能使电源功率部门一般工作，在这延迟时间内，只要一个电源进行工作，并且处于负载电流的极限形态，这时往往会惹起过载动作，堵截输出的电压。因而并联运转的电源必需在电源空载的环境下，内部辅助电源照旧工作，如许，当呈现突变负载时所有电源能及时地分管负载。在并联运转时，并联运转的电源该当具有承受较高外来电压的能力，否则的话，一个较高的外来电压将会损坏并联电源。为了避免这种现象的发生，须考虑串接一个隔离二极管。PULS公司的DIMENSION充实考虑了突变输出负载的特点，通过加大了电源的过负载能力，来处理因为负载突变而可能发生电源霎时过负载的问题。如许，PULS电源并联工作方式比一般的开关电源的并联来的愈加靠得住、平安和便利。

3、导轨式开关电源的简单的并联运转模式

在利用导轨式开关电源时，为了供给跨越单个电源所能达到的输出大功率，能够通过电源并联的方式来添加输出的电流量。简单的并联运转模式是要求二个或多个电源间接并联，而不发生任何损坏的现象，其主要的一点就是电源对输出功率的承受力，所谓的简单并联并不考虑电流的均流问题，而是考虑在启动时或负载变化时的并联电源可能发生的问题。人们将两个电源简单地并联起来，并将它的输出电源调整到尽可能分歧，如许在工作实践中往往会呈现这种现象：电源1起首承担全数负载，不断到它的电流极限，然后电源2承受余下的电流，若是如许并联运转作为冗余功能利用，同时采用分歧的输入源的工作的话，那么这种体例是受接待的，由于它能够对输入源寿命起耽误感化(如电池等)。若是如许并联运转作为提高输出总功率，即加大电流量的环境下，这种不均流的工作体例将带来不良的后果，由于如许一个电源不断工作在满负载的形态下，其电源的寿命大大削减，并联电源的靠得住性大大降低，这个电源往往也会过早地损坏。所以一般并联电源必需合理地分派电流，这里有两种实现的方式。被动式平衡电流的并联运转模式特点是：当输出电流增大时，其输出电压会微量的削减，其输出电压是所谓的软特征：输出电压跟着输出电流的添加而稍微下降。其电源在空载到满负载之间的输出电压的波动大约为4%～5%额定电压即1V摆布。如许当二个电源并联时，因为分歧的电流负载发生了分歧的输出电压，一个是有稍高输出的电压的电源起首承受负载电流，跟着电流量的添加，这个电源输出电压略降，低于另一个电源的输出电压，如许另一电源承受负载电流，通过如许阶梯式交替的方式达到平衡电流的感化。平衡电流的均衡程度若何，取决于所有并联电源的输出电压的初始调理和设置值。必需指出，这个方式的实现其输出电源必需采用一个配合的接线端。

一般来讲，在大大都使用场所中，具有输出电压的软特征下降曲线的开关电源根基上能满足并联运转的均流的要求。PULS电源SL强力型系列采用了这种被动式的并联工作体例，为了便利用户的利用，PULS电源具有输出电压特征的选择开关，即单个运转或并联运转的选择开关。开关打开“S”形态时，这时输出电压特征是硬特征，输出电压的大小与输出的电流无关。当打开“P”形态时，即为并联运转方式，电源输出电压特征软特征。开关电源的输出电压值随输出电流添加而削减，以达到平衡电流的目标。如许PULS电源给并联运转或单个运转供给了一个经济而又靠得住的性价比高的导轨式开关式电源。

4、采用自动式平衡电流的并联运转模式

自动式平衡电流的并联模式必需采用一根附加的均流线，这根均流线作为反馈信号传送到电源的

节制器来调理每个电源在所有的前提下供给不异的输出电流，这时，电源电压输出的软特征是不需要的，输出电压在任何场所下不受电流大小的影响，所以与被动式平衡电流比拟，其输出电压精度高，同时与输出电的类型无关;可是对于开辟和安装来说，费用较高，由于在电源内部需要一个切确度较高的电流测试线和一个附加的电流调理器，同时也多一个接线端口。PULS电源的SL40.301三相24/40A的电源采用这种手艺，所有的电源颠末均流线和地线相毗连。5导轨式开关电源的冗余运转模式

为了提高供电电源的靠得住性，在很多工业使用场所都采用冗余电源的方案，这就是说在并联的电源中至多有一个电源处于后备形态。如许当并联电源中任一电源发生损坏时，这个后备电源主动切换到工作形态，已并联电源继续供给设想的总功率，这种冗余方案称为N+1冗余，为了进行更高地提高靠得住性，也可采用N+M的冗余方案，所有M个电源都处于后备形态，即便M个电源发生毛病时，并联电源仍能一般工作，供给给负载所需的功率。为了冗余电源运转模式的高靠得住性，其电的设想要考虑的问题比一般并联电源的方案多得多。好比说，必需考虑任何一个电源不该持久在功率极限或电流极限形态下工作。如许发生的热量会影响寿命和提高损坏的概率，在坏的情况下，冗余决不答应输出回的电压短的现象呈现，这会惹起负载回的短，完全不克不及实现冗余功能。因而为了100%地实现冗余功能，各个电源之间必需互相隔离，这一般可采用串接一个隔离二极管来实现，如采用PULS公司出产的SLR01、SLR02隔离二极管模块。同时PULS公司还出产将隔离二极管集成在开关电源的冗余电源，如PULS公司的SLR2、SLR5和SLR10的冗余电源。在实现冗余工作方案是，必需考虑设备的检测能力，以提高系统工程的平安性。当冗余电源中任何一个电源呈现毛病时，必必要有一个显示信号，及时地察看到哪个电源坏了，以便尽快地进行现场处置。因而冗余电源中，任一电源的工作形态需有一个检测安装。PULS公司的隔离二极管模块上都有各个电源的形态显示灯，并有一个与节制器相毗连的断电器触点。能将电源的工作形态及时地送入节制系统中，实现。在制定冗余电方案时，电源的输入电压与电网毗连时，冗余电源的输入电源应毗连在分歧的相线上，如许当一个相线呈现问题时，毗连在其他相线上的电源仍能继续工作，如许大大提高了冗余电源系统的靠得住性。对于三相电源来讲，开关电源必需具出缺相工作功能，即三相电源能在两相形态下工作，以供给冗余电源的靠得住性。

概述：

   第二代EA900系列1KVA~20KVA UPS 是易事特公司集最新研发成果和应用经验，设计、制造的新一代通用型UPS电源，采用先进的DSP数字化控制技术，有效提升了产品性能和系统可靠性，并实现更高功率密度的集成和小型化。同时为了全方位满足用户的个性化需求，而针对国内外中小企事业单位以及小型供电环境需求而专门推出的高端小功率在线式UPS电源产品，可为用户的部门级服务器、小型局域网、工作站、工控机、小型医疗设备，及其它小型精密电子仪器提供高可靠电源保护。

应用领域：

  中小企业数据机房、金融系统小型网点、工业自动化控制系统、局域网络服务器、通信基站服务器、网吧、商场收银等。

性能特点：

1.DSP数字控制技术

  1）采用先进的DSP数字控制技术，有效提升了产品性能和系统可靠性，并实

  现更高功率密度的集成和小型化。

2.有源输入功率因数校正（PFC）

 1）采用数字化控制的有源功率因数校正技术，使输入功率因数高达0.98以上， 以避免对电网环境的污染，达到节能，降低系统投资成本的目的。

3.电池模式DC-DC变换器数字化控制

 1）1~3KVA UPS采用数字化控制，将原来电池模式DC-DC变换器由模拟控制改为数字化控制，提高了可靠性。

4.绿色环保

 1）本系列产品为绿色环保产品，符合欧盟环保指令RoHS的各项要求和国家电子信息产品污染控制管理办法标准的要求，在产品正常使用情况下，不会对人体及环境造成危害

5.宽输入电压频率范围

 1）极宽的输入电压和频率范围，即使在电力环境非常恶劣的偏远地区也能正常供电，减少了电池放电次数，提高了电池的使用寿命。

6.友好的人机界面

 1）丰富的UPS信息显示。

 2）LCD显示和LED状态显示。

7.变频功能

 1）支持50Hz输入/60Hz输出以及60Hz输入/50Hz输出变频模式，满足用户的

特殊需求

8.面板设定功能

 1）ECO设定。

 2）电池EOD点可由面板灵活设置，电池利用率最大化。

 3）输出电压设定208V/220V/230V/240V。

 4）CF 变频模式设定。

 5）OPF 变频模式下输出频率设定。

9.完善的保护措施

 1）集交流输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，逆变器过热保护、IGBT过流保护、电池欠压预警保护和电池过充电保护等多功能保护于一体，极大地保证了系统运行的稳定性和可靠性。

 2）具有旁路功能，当输出过载或UPS发生故障时，可无间断地转到旁路工作状态由市电继续向负载供电，并提供报警信息。

 3）具有输入零火线侦测功能。可避免UPS市电输入零火线接反

10.冷启动和市电启动功能

 1）市电异常状况可以直接用电池启动UPS，满足应急需求。

 2）无电池状态可直接采用市电启动UPS，可作高精度稳压电源使用。

11.可搭配发电机使用

 1）输入电压与频率范围广，能有效隔离发电机产生的不良电力，为负载提供洁净、安全、稳定的电源。

12.零切换

 1）双变换在线式设计，使UPS的输出为频率跟踪、锁相稳压、滤除杂讯、不受电网波动干扰的纯净正弦波电源，为负载提供更全面保护。市电不稳定时，UPS供电模式的转换时间为零，有效保证了负载运行的安全性和可靠性。

13.智能化电池管理

 1）采用智能电池管理技术，使用三段式充电，有效的延长电池使用寿命，减少电池维护次数；可定期的对电池进行自检，及时的发现电池问题。

 2）设有电池过压，过充等保护功能，最大限度保护电池不损坏。

14.强大的扩展性功能

 1）智能插槽能提供丰富的可扩展功能，可选择UPSmart 2000监控软件、SNMP卡、RS485、AS400卡、EMD环境监测器

15.50/60Hz 电源系统自适应

 1）自动识别，并适应50Hz/60Hz电源系统满足不同电源系统要求。