不间断电源（UPS）设计思路探讨

有独立的管理显示屏。

　　我们同样以前面的案例为依据，假设采用完全模块化UPS 设备，配置方案如下：

　　根据近期的负荷，结合远期发展需求，UPS 系统同样按双母线配置方式考虑，可配置2 套UPS 设备，每架只需配置2 个UPS 模块（每块50kVA）即可满足本期需求，采用1+1 冗余方式配置，主用1 个模块，冗余1 个模块，若其中的一个模块发生故障，它将自动脱离系统，由其它模块继续给负载供电，以保证系统的正常运行；2 套模块化UPS 系统采用双母线供电工作方式，主设备交流配电屏分别从2 套UPS 输出屏各引接1 路，当1 套UPS 故障时，由另1 套UPS 承担全部负载供电，保证设备安全运行。

　　采用模块化UPS 设备后，无需配置滤波设备就可满足谐波含量≤5%的要求，UPS 设备配置及供电系统见下表4 及图2.

表4 设备配置表

图2 模块化UPS（1+1 模块冗余）双母线系统图

　　3、两种 UPS 设备的比较

　　对以上两种设计方案所配置的UPS 设备，可以从以下几个方面进行比较。

　　（1） 设备安装及机房占地面积。

　　其一，模块化UPS 采用先进高频技术，提高了功率密度，缩小了UPS 模块的体积，其模块本身就是一台UPS,UPS 模块安装于标准机架中，相对于传统UPS节省了占地面积与空间，便于安装与维护。

　　其二，模块化UPS 采用先进的整流技术具有强抗干扰能力及较低的谐波失真度，一般正弦波输入电流的总谐波失真度（THD）<5%,因而可以不必像传统UPS配置滤波设备，减少了机柜数量。

　　我们同样以前面的案例为依据，采用传统UPS 设备占地面积约为13 平方米。

　　采用模块化UPS 占地面积约为5 平方米。

　　（2）建设投资。

　　在供电系统建设初期，传统UPS 设备无法扩容，只能按照设备远期负荷需求考虑，面对层出不穷新技术、新设备的应用，设备用电需求难以准确估计，使得UPS 设备容量产生过高的估计，造成采购成本过高。而模块化UPS 通过可扩充的模块结构有效解决了这一问题，其模块化结构能够很方便地安装和扩容，它可以帮助用户在未来发展不明确的情况下分阶段进行建设和投资。即满足了后期业务的发展需求，又降低了用户的初期建设成本。

　　我们同样以前面的案例为依据，装机容量按年增长20%考虑，投资比较如下表。

表5 投资比较表

　　以上投资不包括电池配置的考虑，若考虑电池配置，模块化UPS 的优势将更加明显。

　　（3）并联冗余与可靠性。

　　在机架式模块化UPS 中，功率模块部分是并联冗余的，即功率部分是由许多模块并联在一起并均分负载，它们不分主从，互不依赖，并且均分负载。即使有一个功率模块发生故障退出，也不影响整个系统工作。采用传统UPS 系统，为保证安全需采用"1+1"或"N+1"的关联冗余方式，这不仅增加了采购、安装及维护成本，而且一般情况下只能容错一次。而机架式模块化UPS 系统，用户只需购买相应的功率模块，即可实现"N+X"的故障冗余，容错率大大提高。

　　传统UPS 供电系统出现故障后，由于系统过于复杂，难以准确判断故障点，并且受限于维修人员的技术水平和工作经验、备件储备等客观原因，造成故障排除时间过长。而且UPS 维修时均采取转旁路的方式，在这种情况下负载完全不受UPS 保护，此时如果发生电源中断、过载等故障，将会造成严重的问题。而机架式模块化UPS 可以有效解决这些问题，因为其所有的模块都是热插拨，热插拨技术可以允许单体功率模块在不需停电的前提下任意进入或退出UPS 系统，从而实现无需专业技术人员到场，无需专门的仪器即可进行系统在线维修。

　　（4）节能与环保。

　　绿色环保已经成为社会各行业产品发展的必要趋势。随着各种政策的出台，要求无污染的绿色电源设备已成为必然发展趋势，以前各种用电设备及电源装置产生的谐波电流严重污染电网，模块化UPS 采用电子式调整技术使输入谐波失真低于5%,整流器使用IGBT 技术，可将输入功率因数提高到0.99 接近于1,从而大大降低对电网的污染程度。

　　节能减排在当今已成为基本国策，节约能源已成为企业发展和竞争的需要。

　　节电也是节能的一种体现，模块化UPS 相比传统UPS 设备在节电方面显得更为突出。

我们可通过年节电费用做一比较，下面我们根据设计满载情况来比较，同样以上面的案例为依据，传统UPS 和模块化UPS 的输出功率都为250kVA 即200kW,传统UPS 的输入功率因数为0.9,效率为80%.模块化UPS 的输入功率因数为0.99,效率为95%.通过计算，可得出UPS 的输入功率（输出功率/效率）。传统UPS 输入功率=200/80%=250 kW,模块化UPS 输入功率=200/95%=210 kW.这样就可计算出UPS 的热损耗（输入功率-输出