標(biāo)簽：不間斷電源Up電源系統(tǒng)

0引言

不間斷電源設(shè)備(UpS)是一種電子電源系統(tǒng)，其基本功能是當(dāng)市電電源發(fā)生故障時(shí)，不間斷地為用戶設(shè)備供應(yīng)符合規(guī)定的交流電源。當(dāng)市電電源停電時(shí)，UpS將轉(zhuǎn)換為由蓄電池供電的工作方式，在規(guī)按時(shí)間內(nèi)向用戶設(shè)備供電。當(dāng)市電電源較長(zhǎng)時(shí)間停電時(shí)，UpS要由備用發(fā)電機(jī)組供電，繼續(xù)不間斷地為負(fù)載供電。此外，在市電正常的情況下，UpS將市電電源進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q和調(diào)節(jié)，從而抑制市電電源的各種干擾;為負(fù)載供應(yīng)高質(zhì)量的交流電源。因此，UpS還具有改善市電質(zhì)量的功能。

UpS的負(fù)載是被視為關(guān)鍵性的或重點(diǎn)保護(hù)的設(shè)備。這些關(guān)鍵性負(fù)載包括數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)之類的設(shè)備等等。為滿足不同類型的負(fù)載對(duì)供電持續(xù)性和供電質(zhì)量要求，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出功率范圍從不足百瓦至數(shù)兆瓦的各種型式的靜態(tài)UpS。

靜態(tài)UpS重要有三種典型的電路結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期以來(lái)被稱為：在線UpS(onlineUpS)、離線UpS(offlineUpS)和在線互動(dòng)UpS(lineinteractiveUpS)。但是，這些UpS名稱對(duì)其工作原理的表述是不準(zhǔn)確的，很容易引起混淆。為了防止混淆，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62040-3重新規(guī)定了UpS新的名稱：雙變換UpS(doubleconversionUpS)、冷備用UpS(passivestandbyUpS)、市電交互UpS(lineinteractiveUpS)。

離線UpS(offlineUpS)，其本來(lái)的含義是：逆變器在正常情況下，不向負(fù)載供電，而是由市電電源向負(fù)載供電。只有當(dāng)市電交流輸入電壓超出允差時(shí)，逆變器才向負(fù)載供電。然而，術(shù)語(yǔ)離線(off-line)也有不在市電電源上(not-on-the-mains)之意，即正常情況下市電不向負(fù)載供電。而實(shí)際上，在正常情況下，負(fù)載是由市電電源供電的。為了防止這種含義的混淆，IEC62040-3明確提出，不使用離線UpS(offlineUpS)這一術(shù)語(yǔ)，而使用冷備用UpS(passivestandbyUpS)術(shù)語(yǔ)。

在線UpS(onlineUpS)，意思是不論市電交流輸入電源情況如何，負(fù)載始終由逆變器供電。但是，術(shù)語(yǔ)在線(on-line)也可以理解為在市電電源上(on-the-mains)，即負(fù)載由市電供電(這與實(shí)際情況相反)。為了防止含義的混淆，IEC62040-3明確提出，應(yīng)防止使用在線UpS這一術(shù)語(yǔ)，而只使用雙變換UpS術(shù)語(yǔ)。

在線互動(dòng)UpS(lineinteractiveUpS)的漢語(yǔ)名稱與英語(yǔ)名稱不符，因?yàn)閘ine不是online，所以不是在線。實(shí)際上line是指市電(themains)。因此，lineinteractiveUpS應(yīng)譯為與市電交互UpS，或與市電互動(dòng)UpS。

此外，由于雙變換UpS(doubleconversionUpS)(即老名稱在線UpS)被公認(rèn)為實(shí)際性能最好的UpS系統(tǒng)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，出現(xiàn)了一些奇怪UpS的名稱，例如，準(zhǔn)在線UpS(quasionlineups)、半在線UpS(semionlineups)、真在線UpS(trueonlineups)、在線均分技術(shù)(online-sharingtechnology)等等。相關(guān)UpS廠家提出這些UpS名稱的目的是試圖讓用戶相信其UpS產(chǎn)品是雙變換UpS。實(shí)際上，這些產(chǎn)品并不是雙變換UpS，不能供應(yīng)用戶所希望的性能和可靠性。

針對(duì)這種情況，IEC62040-3除了廢除不科學(xué)、不適當(dāng)?shù)睦系腢pS名稱、規(guī)定了新的UpS名稱外，還提出了UpS按性能分類的方法。這個(gè)分類方法基于UpS輸出電壓和輸出頻率與UpS輸入電源的參數(shù)的關(guān)系，提出了UpS性能分類代碼。按性能分類的目的是供應(yīng)一個(gè)共同的基礎(chǔ)，使用戶可以在相同條件下，對(duì)額定功率相近的不同廠家的UpS產(chǎn)品進(jìn)行比較。

符合IEC62040-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的UpS將由廠家按規(guī)定進(jìn)行性能分類代碼的標(biāo)識(shí)。用戶一般應(yīng)防止采用未標(biāo)識(shí)性能分類代碼的UpS產(chǎn)品。

我國(guó)國(guó)標(biāo)GB7260已等效采用IEC62040-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，今后國(guó)產(chǎn)UpS產(chǎn)品也應(yīng)標(biāo)識(shí)UpS性能分類代碼。在進(jìn)行UpS選型時(shí)應(yīng)注意選用已標(biāo)識(shí)UpS性能分類代碼的UpS。

本文闡述IEC62040-3(和GB7260)規(guī)定的UpS的性能分類方法和標(biāo)準(zhǔn)化的UpS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。并介紹高可用度的并聯(lián)冗余UpS和分布冗余UpS。

1UpS性能分類代碼

UpS性能分類代碼由三部分組成。(例如VFI-SS-123，這是分類代碼的一個(gè)例子)

最前面的三個(gè)字符規(guī)定在正常工作方式下的電源質(zhì)量。表示UpS輸出電壓和頻率與交流輸入電源(市電)電壓和頻率的關(guān)系。

中間的兩個(gè)字符規(guī)定在正常工作方式(包括暫時(shí)的靜態(tài)旁路工作)和儲(chǔ)能方式下的輸出電壓波形。表示是正弦波或非正弦波。

最后三個(gè)字符規(guī)定在不同條件下UpS瞬態(tài)輸出電壓性能。表示是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的瞬態(tài)電壓性能。

1.1電源質(zhì)量的分類選項(xiàng)(三個(gè)字符或兩個(gè)字符)

以下各選項(xiàng)均表示在正常工作方式下的電源質(zhì)量。可以為VFI，VFD，VI。

•VFI：表示這種UpS的輸出與市電電源的電壓和頻率無(wú)關(guān)。

•VFD：表示這種UpS的輸出取決于與市電電源的電壓和頻率變化。

•VI：表示這種UpS的輸出(頻率)取決于市電電源的頻率變化。輸出電壓與市電電壓無(wú)關(guān)

1.2輸出電壓波形的分類選項(xiàng)(兩個(gè)字符)

第一個(gè)字符表示在正常和旁路方式下的輸出電壓波形?？梢詾镾，X，Y。

第二個(gè)字符表示在儲(chǔ)能方式下的輸出電壓波形。可以為S，X，Y。

•S：表示在所有線性和基準(zhǔn)非線性負(fù)載條件下，輸出波形均為正弦波，其總諧波失真因數(shù)D小于0.08。

•X：表示在線性負(fù)載條件下，輸出波形均為正弦波(與S相同)，在非線性負(fù)載條件下(假如超過(guò)規(guī)定的極限)，其總諧波失真因數(shù)D大于0.08。

•Y：輸出波形是非正弦波。

1.3瞬態(tài)電壓性能的分類選項(xiàng)(三個(gè)字符)

第一個(gè)字符表示改變工作方式時(shí)的輸出電壓瞬態(tài)性能。可以為1，2，3。

第二個(gè)字符表示在正常/儲(chǔ)能方式下，帶線性階躍負(fù)載時(shí)的輸出電壓瞬態(tài)性能(最不利的情況)?？梢詾?，2，3。

第三個(gè)字符表示正常/儲(chǔ)能方式下，帶基準(zhǔn)非線性階躍負(fù)載時(shí)的輸出電壓瞬態(tài)性能(最不利的情況)。可以為1，2，3。

•1：表示瞬態(tài)電壓圖1的1類輸出動(dòng)態(tài)性能數(shù)據(jù)(無(wú)中斷或無(wú)零電壓出現(xiàn))。

•2：表示瞬態(tài)電壓圖2的2類輸出動(dòng)態(tài)性能數(shù)據(jù)(輸出電壓為零持續(xù)1ms)。

•3：表示瞬態(tài)電壓圖3的3類輸出動(dòng)態(tài)性能數(shù)據(jù)(輸出電壓為零持續(xù)10ms)。

圖11類輸出動(dòng)態(tài)性能

圖22類輸出動(dòng)態(tài)性能

圖33類輸出動(dòng)態(tài)性能

1.4完整的UpS分類代碼

下面是典型的UpS完整的分類代碼：

電源質(zhì)量輸出波形輸出動(dòng)態(tài)性能

VFI—SS—111

VI—SX—222

VFD—SY—333

實(shí)際的UpS產(chǎn)品的性能分類代碼舉例：

powerware9370：VFI-SS-111

powerwarepB4000(BORRI4000)：VFI-SS-111

SocomecDELpHYSMp：VFI-SS-111

AEG/SAFTSVSpowerSystem：VFI-SS-111

2UpS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1UpS性能分類代碼與UpS內(nèi)部結(jié)構(gòu)

綜上所述，UpS按性能分類，可分為三類，用代碼表示為：

VFI(UpS的輸出與市電電源的電壓和頻率無(wú)關(guān))

VFD(UpS的輸出電壓和頻率取決于與市電電源的電壓和頻率)。

VI(UpS的輸出(頻率)取決于市電電源的頻率變化。輸出電壓與市電電壓無(wú)關(guān))

然而，實(shí)際上，UpS按性能分類的VFI、VI、VFD與按UpS內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)分類的雙變換、市電交互、冷備用單機(jī)UpS系統(tǒng)是密切相關(guān)的。

UpS性能分類代碼表示的是UpS輸出電壓和頻率與市電電源的關(guān)系、輸出波形和動(dòng)態(tài)性能，這些性能和功能指標(biāo)都是與UpS單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)的。

在前面給出的完整UpS性能分類代碼的例子中，VFI-SS-111，VI-SX-222，VFD-SY-333和單機(jī)UpS系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

2.1.1VFI-SS-111，雙變換UpS

性能分類代碼VFI-SS-111表示UpS輸出電壓和頻率與市電電壓、頻率無(wú)關(guān)。要達(dá)到這個(gè)要求，必須在正常方式下，通過(guò)直流中間環(huán)節(jié)再生一個(gè)交流電源。這種UpS技術(shù)就是雙變換UpS，它也能滿足對(duì)正弦波輸出波形和1類輸出動(dòng)態(tài)性能(圖1)的要求。

2.1.2VI-SX-222，市電交互UpS

性能分類代碼VI-SX-122表示UpS輸出電壓與市電電源電壓無(wú)關(guān)，但輸出頻率與市電頻率有關(guān)。

這種UpS技術(shù)就是市電交互UpS。其輸出電壓可以調(diào)節(jié)到某個(gè)極限內(nèi)，可以認(rèn)為UpS輸出與市電電壓無(wú)關(guān)，但輸出頻率取決于市電頻率。這種UpS在正常方式下不要直流中間環(huán)節(jié)。這種UpS在工作方式轉(zhuǎn)換時(shí)不能滿足1類輸出動(dòng)態(tài)性能的要求，只能滿足輸出2類動(dòng)態(tài)性能(圖2)的要求。