n+1冗余并机.docx

"n+1"UPS冗余并机技术

一、POWERWARE以下系列UPS具有“n＋1”冗余并机功能
UPS型号
输入/输出
功率范围
并机功能
9170
单进单出
220V/220V
3、6、9、12、15、18KVA
模块化并机
9305
三进三出
380V/3800V
10、15、20、30、40、50、60KVA
“n＋1”冗余并机最多可达4台
9315
三进三出
380V/3800V
40、65、80、100、130、160、
200、250、300、400、625KVA
“n＋1”冗余并机 最多可达8台
PB4000
三进三出
380V/3800V
10、15、20、30、40、60、80、
100、120、160、200、250KVA
“n＋1”冗余并机 可不同功率并机 最多可达8台

二、POWERWARE UPS“n＋1”冗余并机原理图

说明：1、该图为POWERWARE 9315系列UPS并机原理图，单台UPS具有旁路、逆变器输出双隔离变压器；UPS并机系统标配有一个输出柜（Parallel Cabinet）
2、POWERWARE PB4000系列UPS并机原理图与该图相似，系统中每单台UPS有输出隔离变压器及一块并机板，系统输出端不需配输出柜（Parallel Cabinet），可直接并联输出到负载。
3、POWERWARE 9305系列UPS并机原理图与该图相似，系统的输出隔离变压器属选件，系统输出端不需配输出柜（Parallel Cabinet），可直接并联输出到负载。

三、POWERWARE UPS“n＋1” 多机冗余并联结构框图

四、PowerWare系列UPS并机技术（以9315系列UPS举例）
1、并机原理：
POWERWARE公司9315系列UPS电源采用了一种更加先进的并机技术：即无信号联系并机技术（Wireless parallel），UPS在并联时，不需要获取对方的频率、相位、电压、电流等参数，从而达到同相并均分电流。这种技术在强大的微处理器功能支持下，只需要自己关注自己的输出电压、电流及相位，就可达到输出同相并均分负载及故障UPS快速脱离功能，将UPS并机概念提高了一个崭新的高度。该技术的好处在于，由于没有两台UPS之间的信号通讯电缆，完全；避免了其它公司的UPS在通讯电缆出现问题（该电缆一般通过两机底部地板下方连接，会出现老鼠咬坏、水浸现象）引起UPS输出中断的现象。
那么9315系列UPS电源是如何实现无线并机的呢？
9315 UPS电源的单机输出电压可精确调整到380V+/-0.1V，当并机时， 两台UPS均会跟踪旁路的频率和相位方面已经非常接近了，但UPS还会小幅度快速调整输出电压相位，当两台UPS之间出现相位差时，会产生环流，通过各自的电流监测电路，UPS发现电流增大，于是CPU会控制输出电压相位向相反方向移动，减少环流，反复多次，直到找到一个最小点，这就是同相点。
如何判断某台UPS故障并立即将其脱离并机系统？
在正常情况下两台UPS同相并均分负载。
当负载加大时，会引起UPS输出电流加大（△I>0），而输出电压降低（△V<0）电压及电流的变化值之乘积为负（△I×△V<0）。
当负载减小时，会引起UPS输出电流减小（△I<0），而输出电压升高（△V>0）电压及电流的变化值之乘积为负（△I×△V<0）。
当一台UPS出现故障时，该UPS的输出电压会升高或降低，引起电流同样升高或降低，即△I×△V>0。
因此通过分析△I×△V的正负，即可判断出是否UPS正常工作，并立即采取处理措施。相比之下，无线并联技术具有如下的优点：
※ 不需要UPS间的通讯线，减少故障率
※ 两套UPS均独立运行，无主从关系
※ 两套旁路同时工作，提供更大的故障清除能力
※ 单机系统可以较容易地扩展至并机系统
当一台UPS的输入电源故障时，另一台UPS的输出电源可对这台UPS的电池进行充电。
2、并机工作方式：
冗余正常方式：两台UPS输入及旁路均正常，UPS无故障，负载无过载,则两台UPS均由逆变输出，平分负载电流。
冗余单机故障方式：负载无过载时，当一台UPS出现故障，逆变器不能正常工作时，该UPS会立即脱离并机系统，由剩下的一台UPS给负载供电。
冗余单机无输入工作方式：当一台UPS的主输入电源故障时，该机整流器不能正常工作，由电池支持逆变器，但POWERWARE 9315 UPS采取了特殊的方式，该电池并不提供能量让逆变器正常工作，和另一台UPS平分负载,而是将该机的逆变器输出相位逐渐与另一台UPS反相，使另一台UPS在为负载供电的同时，也为这台UPS的电池充电，保持电池为满容量，保证并机系统随时能使用满容量电池，而一般的UPS并机系统在这种情况下都是让电池供电给逆变器工作，平分负载，直到电池组耗尽能量。
冗余双机无输入工作方式：当两台UPS的主输入电源均有故障时，这时两台UPS的电池都供电给逆变器，两台UPS平分负载，直到耗尽，同时转旁路。
增容正常工作方式：当并机系统处于增容方式时，两台UPS平分负载，并报警指示处于增容方式。
增容单机故障方式：当一台UPS出了故障后，该机首先脱开，由另一台UPS工作在过载方式，当超出过载时间后，两台机器同时转旁路，由两路旁路给负载供电。
增容单机无输入工作方式：当一台UPS没有输入电源后，该台UPS电池会供电给逆变器工作，与另一台UPS平分负载，直至耗尽后脱离系统，由另一台UPS工作在过载状态下，超出过载时间后，两机同时转旁路，由两路旁路给负载供电。
增容双机无输入工作方式：当UPS电源均没有市电输入后，两套电池支持逆变器工作，平分负载，直至耗尽后，同时转旁路，由两套旁路给负载供电。