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n+x模块化UPS的应用及前景(2)
  • 当前数据中心建设如火如荼,具有关方面统计,到2012年数据中心机房可达53.2万个。可见用电量之大不可忽视。
  • ")); 应该指出的是,没有热插拔功能的所谓“模块化”结构不能纳入这个范畴。因为它没有为人们提供不停电操作的方便。当然,有的可以外加一些断路器或开关也可实现不停电更换或增容的功能,但需另外投资,那就不是模块化n+x冗余并联的概念了。

    总之n+x冗余并联UPS有如下一些优点和功能:
      
      解决了小容量UPS不可并联的问题,冗余并联比单机经济
      
      具有了使MTTR=0的可能性
      
      可以热插拔,现场维修性好。类似于整机的更换,延长了机器的服务寿命
      
      为不是专业人员用户带来了方便
      
      全部采用了高频化数字化技术,使可靠性大幅度提高;取消了输出隔离变压器,又使可靠性进一步提高;有的采用了无线并联技术,消除了瓶颈效应,使可靠性再度提高….
      
      容易实现高可靠性的分区供电
      
      可靠性随机提高。比如一个容量为120kVA的机房,用了单个模块为40kVA的模块采用了3+1供电结构模式,即120kVA+40kVA,允许一个模块故障时供电不中断;但当负载小于80kVA时,就可以允许两个模块同时故障而供电正常。
      
      5、模块化电路及其优点
      
      由于模块化电路采用了半桥逆变器结构,省去了输出变压器,这就带来了许多好处。首先是提高了系统的效率;再就是提高了系统的可靠性,原因是变压器是和逆变器串联连接的;尤其是当多个UPS输出并联时,消除了环流。图3(a)示出了工频机结构UPS无输出变压器情况,这种结构对于单相而言如果输出不接地,可以正常使用,一旦接地就会损坏逆变器。而高频机结构UPS就没有这种弊病,如图3(b)所示。为什么会这样呢?下面就分析一下它们的电路结构。


      
      这里以单相电路为例,而且只讨论主电路。首先讨论二极管整流和IGBT逆变的情况,并且假设该电路的输出电压已跟踪输入电压并在锁相范围内。这样假设的目的是说在此情况下逆变器功率管开启与截止是正确的,如图4(a)所示。从该图中可以看出,当L线为正半波时,电流从L出发沿箭头所示的路径经过两个整流器管和两个逆变器管后回到负极N。这是一个正确的途径,即UPS的作用在此种情况下是正常工作的。但由于有的IT厂家要求UPS输出(即IT设备)电压负极接地,否则就拒绝开机。无奈只好将输出N端接地,图4(b)示出了这种情况(由于输入电源的N端在变电站已经接地,实际上零线N和地势连接的),在这种情况下电流的路径开始沿箭头方向流动,但经过负载后尽管原来的逆变器功率管已经开启,但由于接地线的电阻远小于逆变管的内阻,因此电流再也不走向实心箭头所指的方向流经逆变管,而是拐入短路线。从该图上可以看出电流值流经一半整流器和一半逆变器,即UPS此时的工作就不正常了。但也不至于出问题,原因是负载给限流了。


      
      然而在UPS输出电压相位没有完全跟踪好输入电压时就有隐患了。如图5所示。以上的讨论都是理想的同步情况,实际上启动的时机几乎都不是同步的,几乎在100%的场合都是爆炸。为什么会爆炸呢?这是因为当时的UPS在电源起动瞬间,由于辅助电压还没有建立完善,控制电路的工作还不正常,功率管的开通顺序几乎都不是按照设定的顺序工作,这时的开通顺序是随机的,如图5所示,不但不同步还不同相位,几乎100%情况下的功率管导通是图5(a)的样子,即当N为正L为负时电流的路径应该是:
      
      N—>VD1—>VT2—>R—>VT3—>VD4—>L

    (御风)

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