UPS常用技術介紹

1.UPS行業發展概述

   由于IT技術的不斷發展,用戶對重要信息負載保護的重視，UPS的使用范圍也越來越廣，滲透到各行各業(如:金融,通信,證券,化工,醫療等),并起著電源保護神的角色,于是國內出現了一個龐大的UPS用戶市場。國內外品牌廠商都看好這個市場，競爭也愈來愈激烈。為了適應市場，各廠家不斷推出新產品.

   在推出新產品的同時,市場上UPS采用的新技術也層出不窮,各廠家采用的技術也不盡相同,比如:模塊冗余技術,同步控制技術,高頻技術等.采用的技術不同,宣傳的角度不同,給用戶選擇UPS帶來很大的困擾,現針對市場上UPS采用的一些技術進行匯總介紹.

2.目前市場上UPS采用的技術介紹

Ø  并機冗余技術

并機的發展

      從并機柜、并機模塊、并機板、無須并機板、無線并機到數碼控制自動并機（并機之UPS采用電流控制均分，完全獨立控制）的發展過程 ,但目前市場各個過程的并機技術還都存在,主流廠家比如臺達UPS就是采用直接并機技術無須增加并機板、并機模塊的技術,同時可達8臺并機,實現大容量UPS在線經濟擴容與冗余.

并聯的控制方式

  并聯運行控制方式一般分為集中控制、主從控制、分散邏輯控制和無互聯線獨立控制 4 種方案 .臺達UPS采用高速的微處理器運算為基礎的數字化設計，獨特的熱補償分布邏輯控制并機技術，在UPS單機之間無需外加并機卡或并機柜，采用環路通訊電纜連接來傳遞實時信號，實現并機的“均流”控制。對于并機系統中的各臺UPS，均都處于完全“平等”的調控狀態之中。并采用獨特的同步相位調制法。每臺UPS能“智能”地將位于并機系統中的各臺UPS的同步跟蹤調到最佳狀態（各臺之間的相位差幾乎為零）和實時動態地調節所帶的負載百分比，實現高精度的負載均分。在并機系統使用中，有其中一臺UPS發生故障時，該故障的UPS會迅速、可靠地從并機系統中脫機，從而確保并機系統繼續提供用戶高質量的逆變電源。

Ø  同步控制技術

同步控制技術

       主要是市電與旁路同步、雙路電源輸入的同步、并機系統再組成雙母線的同步，針對雙母線系統同步有外同步控制和內同步控制之分，市場上有根據此技術專門生產的外置同步模塊、外置負載同步控制器等,并機(N+X)冗余時多采用內同步控制技術.無線并機也采用內同步控制技術.

臺達UPS采用同步控制技術

       在分布冗余UPS系統方案(雙母線冗余方案)中,臺達UPS采用內同步控制技術,在主控制板中內置了同步偵測線路,及相應的控制軟體.實現系統同步,確保STS穩步可靠切換電源.

         實現原理圖如下：

       Ø          Delta 變換技術

Delta變換式UPS,也是在UPS設計技術中的一種,現對它工作原理做一簡單介紹: 1.當市電存在時，逆變器（Ⅰ）和（Ⅱ）只對輸入電壓與輸出電壓的差值進行調整和補償,輸出電壓穩定度高的電源給用戶負載供電.

2. 市電掉電時，切換到電池供電，當負載電流發生畸變時，也由逆變器（Ⅱ）調整補償掉。

3.正常工作時,負載所獲電源中85%的電源是直接取自于市電電網,15%以下 “逆變器（Ⅰ）”所提供。

4.輸出頻率取決于輸入頻率,較難改善輸入頻率的跳變問題,目前市場上多數UPS采用雙變換純在線式設計.而不是Delta變換式.

       Delta變換式原理框圖

      從原理框圖及工作原理來看, Delta變換式具有以下特點:

1.    輸入功率因數高,輸入電流諧波小.

2.    逆變器只提供15%能量, 過載能力強,逆變器余量充足.

3.    主要能量由市電提供,效率較高.

4.    抗輸入頻率瞬變較差.

Ø          模塊化冗余技術

    在傳統高端UPS產品中，一直存在著單臺UPS容易出現單點故障的問題，以往用戶對此的安全保障措施是采用傳統的“1+1”或“N+1”的并聯冗余方式，這不僅增加了采購、安裝及維護成本，而且一般情況下只能容錯一次。而在模塊化UPS系統中，用戶只需要購買相應的功率模塊，即可實現“N+X”的故障冗余及擴容升級.任何一個模塊出現故障,都可自動脫離系統,確保系統正常運行,臺達UPS的模塊化設計不僅模塊實現冗余,內部的輔助電源,PCB板也實現冗余.真正實現各功能模塊獨立,損壞任何一功能模塊都互不干擾.同時還可以實現1+1并機冗余,大大提高系統的可靠度、可用性.

因此最近幾年模塊化UPS不斷推出,更顯示了用戶對模塊化技術的認可，體現了市場一種趨勢。

Ø          功能一體化技術

        所謂功能一體化,即從傳統的單一化系統轉到新型一體化的整體解決方案,采用系統集成方式,比如一體化機房,即從空調、輸入配電柜、ATS柜、電池開關柜、UPS、電池、輸出配電柜、監控等多種功能有機結合，實現互相兼容，使原來整體設備更加協調，安裝更加方便（類似堆積木的方式），實現整體大于單個的功效，獲得超值的整體解決方案，再如臺達室內/室外一體化UPS，把UPS、電池、防水、定時器、干接點、維修旁路開關、門禁告警等集合，有效的增加了UPS整體性及附加價值功能，有如裝修好的房子一樣，購買了就可以入住，減少用戶對各種裝修材料的選擇。

Ø          高智能化技術

         高智能技術體現在UPS實現網絡化、遠程監控控制能力、故障預測能力，首先可查看UPS是否標配有RS232、RS485、干接點、SNMP卡插槽等基本通訊接口�，F在還有一些適應不同場合的USB卡，MODBUS轉化器卡。通過通訊接口可以實現UPS故障告警發短信、發E-mail、廣播等形式通知用戶，現在市場已經有開始嘗試用手機實時了解UPS運行信息及控制開關UPS等功能。同時可以預測未來趨勢，UPS監控實行一個大的網絡，然后可開放UPS運行狀態信息給UPS廠家，通過廠家技術力量對數據分析，提前發現需要保養的UPS使用地，這樣大大的提高了防患于未然的能力，使UPS有一個良性循環的使用過程。

Ø          12整流技術

         為了降低輸入電流諧波，可選擇安裝12pulse整流器。一般內置于主機內，其原理為將輸入電壓經由變壓器，產生兩組相位相差30度之電壓源分別送至兩組整流器，主要功能消除輸入端之第五次及第七次電流諧波，而達到降低輸入電流總諧波之目的。其輸入電流總諧波失真率可降至10~14%之下。12-pulse 整流器其基本架構如圖1

圖1

Ø          高頻綠色節能技術

國家對綠色產品鼓勵越來越明顯，其中財政部、國家發展和改革委員會順應目前國家大力發展節能環保產品政策，制定頒布了《節能產品政府采購實施意見》。根據此《意見》，各級國家機關、事業單位和團體組織用財政性資金進行采購時，在技術、服務等指標相同條件下，應優先采購節能清單所列的節能產品。

UPS做為高新技術的產品同樣也應響應國家的號召，采用了以下技術：

    輸入整流器采用高頻技術

可使輸入功率因數>0.99,輸入電流諧波<3%,達到真正綠色電源標準,同時可以減小UPS輸入端的線纜,保險,空開等容量,減少發電機匹配的容量,降低用戶的投資成本.不須因增加額外的濾波器,而增加UPS的損耗.

高整機效率  

臺達C系列UPS將整機效率大幅提高至94%以上,且風扇可根據負載及溫度進行多段調速,輸入電流諧波小,減少線纜的損耗,減少輸入空開容量等,從細節能夠更好的滿足客戶的省電需求。    

3.總結

本文通過對目前市場上常見的UPS技術做總結介紹，希望能夠通過本文的介紹能讓大家多了解UPS采用的技術，在選型UPS時做一個參考，一般各個廠家某系列產品會采用以上某部分的技術，當然UPS的技術不斷的推陳出新，一種新的技術能否取代傳統的技術，只有能通過市場考驗的才是值得推廣的技術，臺達做為電力電子行業一個領導級的公司，已經投入巨資開始研究下一代UPS，讓我們期待新的變革到來。