利瑞特LEERT蓄電池(弱電)工程有限公司

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在傳統UPS產品中，一直存在著單臺UPS容易出現單點故障的問題，用戶的安全保障措施是采用“1＋1”或“N＋1”舊有的安全防范格局，該措施不僅造成較大的經濟浪費，而且容錯率僅有。

傳統UPS發生故障后，修復時間長，而且很困難。對于一般的大型供電系統來講，供電系統故障后，由于系統過于復雜、產品供應商反應速度、維修人員的技術水平和工作經驗、備件儲備和提供情況、故障原因的查找和分析，出現故障需要有受過專門培訓的維護技術人員憑經驗對故障原因的查找和分析后，以確定故障引發點和受損部位，制定維修方案，調取備件、更換維修，修復后調試、試運行，交付用戶。在上述環節中，若有一個環節出現判斷失誤，維修過程就要延長。

UPS模塊式設計概念全面優化了“N＋X”投資方案，客戶僅需多購置X個較小功率的模塊，即可輕松實現X次故障冗余及升級擴容。其MTBF（Mean Time Between Failure）比單機的MTBF提高了許多倍。

模塊化UPS系統陣列中的所有功率模塊平均負擔系統負載，各并聯模塊皆為內置冗余的智能型獨立個體，無需系統控制器對并聯系列集中控制。任何模塊發生故障后（包括系統控制模塊），其冗余設計便會充分發揮效用，全面保障設備正常運轉，實現的故障冗余，同時用戶還可根據需要選擇超過容錯率的冗余。也就是說客戶如果在一個系統中安裝了比能支持系統負載所需要的少模塊還多X個模塊，那么就能夠在有X個模塊失效的情況下仍保證維持系統全部正常工作。

N＋X模塊化陣列機的可用性比1＋1單機并機的可用性高，根本原因一是：N＋X系統中X個模塊為冗余備份的，只有在X個模塊同時壞的情況下，系統才不正常供電，分析可知當X＝3時，可用性已經近似為1；二是模塊化陣列系統的模塊故障后可由維護人員熱插拔，使故障修復時間MTTR降到1小時以下。

因此，UPS結構的模塊化、可熱插拔設計，是UPS系統可用性和可維護性的重要的新技術標志之一。

三、旁路設置上的區別：

對于UPS冗余系統，在旁路設置上有2種基本結構：一種是每個單機或單元各帶一個旁路，另一種是系統統一設置一個大旁路。這兩種設置方式下，對系統實際應用來講，有以下幾個區別：

在傳統單機UPS構成的冗余系統中，單機體積較大，但靜態開關選擇按單機容量配置，而且位置靠近功率板，一旦出現故障（如IGBT燒毀）可能連累靜態開關的工作。另一方面，由于單元上的差別和通信上的延遲，每個單元的旁路在切換過程中，并不能做到完全同時切換，從而使得在切換的瞬間，某臺機器的旁路承載的電流特別大，從而造成該旁路損壞，進而影響整個系統的工作。再者，旁路分立使得旁路控制復雜，板件增多，可靠性下降，因此，單機帶旁路構成的冗余系統可靠性降低，這也是傳統并機臺數不宜過多的原因之一。

而有些模塊化UPS的每個模塊中均含有靜態開關，此結構和傳統UPS只是在體積大小上的區別，也不能解決上述問題。

而Power＋的模塊化UPS，其靜態開關容量按整機容量配置，結構上與功率工作部分分離，其動作控制亦是獨立的，避免了傳統并機系統分別投切而產生的風險，完美地詮釋了“分統結合，互不連累”的并聯冗余設計理念。其采用的“先合后開”動作模式，更使得系統投換實現了真正意義上的零轉換。

四、擴容方面的區別：

模塊UPS為供電系統構建與IT設備機架的增加同步進行創造了條件，使供電系統設備的功率容量始終與已運的IT設備的實際負載量保持在一個適當的比例，特別是當發生系統方案設計需要修改，甚至項目啟動失敗或場地要搬遷時，能夠經濟而靈活的變更或退出。

而對已運行的傳統UPS系統為了擴容而改造時，很難保證不需要短時間停機操作，或者在系統運行中進行改造操作而很容易誘發系統意外故障而宕機。

五、維護性方面的區別：

傳統UPS系統在日常維護、設備維修期間均需采取轉旁路的工作方式，負載因此不受UPS保護，此時如果發生交流電源中斷、過載等故障，勢必造成負載電源供應中斷或設備損壞。同時設備維修還需要經過一系列煩瑣的程序：系統管理員通知廠商＋廠商趕至維修現場＋停電維修。

為了解決類似的可靠性瓶頸，新型模塊UPS采用了先進的UPS模塊熱插拔技術，單體模塊可任意在線投入或退出并聯單元，無需停電操作，實現了并聯系統的在線維護，同時該操作無需專門的儀器和技術即可進行。

通過熱插拔技術使單體功率模塊可任意在線投入或退出，解決了傳統UPS轉旁路維修的技術難題，使維護超常簡便，同時實現了UPS隨意擴展和冗余兩大性能，充分滿足用戶實際需求。

六、安裝地的區別：

傳統UPS體積大，效率低，一般與用電設備尤其是服務器等信息設備分開安裝設置，距離較遠而容易使得用電設備零–地電位差偏大，從而影響設備的正常運行。

而模塊化UPS由于采用高頻化技術，整機體積小，運行效率高，可以直接就近安裝在設備附近，從而可避免這一問題的產生。

七、并機故障退出機制的差別：

常見的冗余式供電方式有由二臺或多臺UPS電源逆變器模塊經系統控制柜并聯后再向外供電的主從供電體系，以及將并機功能直接設計在各個UPS電源單元模塊中的分散邏輯供電方案。不管采用那種方式，在正常工作時每個UPS電源模塊都要平均分配負載電流。在運行中，如果遇到其中一臺UPS電源模塊出故障時，并聯系統自動將有故障的UPS電源模塊同負載脫機。此時，全部負載由剩下的UPS電源模塊按照比例平均分擔。通過這種方式，UPS電源可以保證一直向用戶提供無幅度大小擾動和無供電時間中斷的高質量電源。顯然，采用這樣的供電系統，大大增強了UPS電源供電系統的可靠性。

但對于不同的并機方式，其故障機的退出和修復后的切入，對系統的影響還是有較大差別的。

對于“1＋1”系統，當單機故障退出時，其原所帶負載將全部轉由另一臺正常工作的機器承擔，該機器的階躍負載近50％左右。

按輸入輸出相數分：單進單出、三進單出和三進三出。

按功率等級分：微型（＜3KVA）、小型（3KVA～10KVA）、中型（10KVA～100KVA）和大型（＞100KVA）。

按電路結構形式分：有后備式、在線互動式、在線式等。

按輸出波形的不同分：有方波和正弦波兩種。

現按電路結構形式分類，分別敘述如下：

2．1后備式（OFF－LINE或STAND－BY）

1）原理：

① 市電正常時則市電經穩壓后直接輸出負載，同時經整流器將交流電轉化為直流電給電池充電，此時逆變器不工作。

② 當市電故障時，由電池提供電力，經逆變器輸出負載。此切換時間約4－10ms之間。

2）特點：

功率范圍： 300～2000VA

工作特點：對市電進行簡單的升降壓及濾波處理后直接供給負載，當輸入電源不符合要求時才由電池供電。在絕大多數時間內負載使用的是市電。

優 點：結構簡單、價格便宜、體積小、噪聲低、效率高。

缺 點：市電／電池供電轉換時間4～10ms，輸出低、輸出波形差、輸出波形為方波。

主要應用對象：單臺計算機系統的斷電保護

2．2在線交互式（HYBIRD）

在線交互式又稱混合式或三端口式。

1）原理：

① 市電正常時，市電經穩壓后，由轉換開關輸出負載，同時經整流器將交流電轉化為直流電給電池充電，此時逆變器已經激活，但未輸出。

② 當市電故障，由電池提供電力，經逆變器輸出負載。

2）特點：

功率范圍： 1～800KVA

工作特點：市電經過整流轉換為直流，由逆變器調制出穩定的正弦波。

優 點：負載端與市電輸入端處于優良的”電隔離“狀態之中、輸出波形好、輸出電壓質量高、無論負載突變或負載穩定時均呈現優異的帶載特性。

缺 點：效率低、成本高

主要應用對象：計算機及網絡系統、精密儀器儀表、工業系統的斷電保護。

2．3在線式（ON－LINE）：

1）原理：

①當市電正常時，市電經整流器將交流電轉變為直流電給電池充電，同時輸出到逆變器將直流電轉化為正弦交流電，經轉換開關輸出到負載。

②當市電輸入不正常時，由電池經逆變器輸出到負載。

③ 當逆變器發生故障或輸出功率不足（由于過載、過熱等原因）時，轉換開關將自動切換至靜態旁路由市電繼續供電。若旁通是由于過載引起的，UPS將在負載低于100％時，跳回逆變器正常輸出。若旁通是由于過熱引起的，UPS將在溫度低于報警點時跳回正常輸出。

2）特點：

無論是市電供電正常時，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態，這就從根本上消除了來自電網的電壓波動和干擾對負載的影響。

由于平時逆變器與市電以同步方式進行運轉，所以逆變器與市電之間經由轉換開關自動相互切換的時間均應小于2ms，故其可靠度高，適合電源品質要求較高的場所。

從原理上來說，UPS不間斷電源是一種集數字和模擬電路，自動控制逆變器與免維護貯能裝置于一體的電力電子設備；

從功能上來說，UPS不間斷電源可以在市電出現異常時，有效地凈化市電；還可以在市電突然中斷時持續一定時間給電腦等設備供電，使你能有充裕的時間應付；

從用途上來說，隨著信息化社會的來臨，UPS不間斷電源廣泛地應用于從信息采集、傳送、處理、儲存到應用的各個環節，其重要性是隨著信息應用重要性的日益提高而增加的。

UPS不間斷電源按照工作原理可以分為在線式，后備式和在線互動式三類。

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