电源：UPS“双总线输出”供电系统用负载自动切换开关(上)

降低它的平均维修时间(MTTR)：鉴于"负载自动切换开关"是处于"上接"两路冗余输入电源、"下接"各种网络设备的枢纽供电位置上及重要的信息网络必须向用户提供365*24小时的不间断的互联网增值服务的实际需求，不仅将它的各个关键部件(例："可控硅"切换模块、断路器开关部件)设计成允许值班人员执行"带电、热插拔"操作的模块化结构。而且，还釆用将"弱电"控制部件同"强电"切换部件进行彻底"电隔离"的机械设计方案，从而达到消除因"人为误操作"而导致诱发其它的灾难性的故障的发生的目的。

2　负载自动切换开关(LTM开关)的型号

目前在市场上销售的负载自动切换开关的品种，可大体分为三大类：

a) 由可控硅所构成的三相、大功率STS静态开关(Static Transfer Switch)式的负载自动切换开关：其典型的标称输出电流有：60A、100A、160A、250A、400A、600A、800A、1000A和1200A的开关(注：少数厂家的STS产品是用在400V工作电压时的标称输出功率KVA来进行标注的);

b) 由两组大功率的快速继电器构成的中功率、SS(SmartSwitch)智能式的负载自动切换开关(SS型开关)：它包括三相25A和50A的开关及单相16A、25A和50A的开关;

c) 由一个中间继电器所组成的小功率冗余开关(Redundant Switch)式的负载自动切换开关：其品种为：单相10A、16A(注：这是60Hz时的参数。如果在50Hz下运行时，其额定工作电流仅为：8A、13A)。

下面将以艾默生公司的STS型的静态开关为例，对三相、大功率的负载自动切换开关的工作特性进行分析和讨论。

3　大功率STS型负载自动切换开关(LTM开关)的工作原理

艾默生公司的STS-2型自动切换开关的控制框图被示于图2中。它是以"反向并联可控硅"为核心部件所组成的大功率的"静态开关"式的负载自动切换开关。有关它的各种工作特性将分析如下：

3.1　STS型自动切换开关的主控切换通道：

(1) 自动切换供电通道：由输入电源1、外置断路器开关Ka、断路器开关CB1、STS1和公用输出开关CB3组成它的第1条供电通道。由输入电源2、外置断路器开关Kb、断路器开关CB2、STS2和公用输出开关CB3组成其第2条供电通道。其中的STS1和STS2"静态开关"均是由反向并联的"SCR可控硅"来构成自动切换开关的"可控交流供电通道"。当我们将输入电源1和输入电源2分别选定为LTM开关的"优先供电电源"和"备用电源"时，在来自逻辑控制板的SCR的栅极触发信号的调控下，STS1和STS2将分别处于"导通"状态和"关断"状态。在此条件下，输入电源1就将通过Ka、CB1、STS1和CB3通道向后接负载供电。反之，如果将输入电源2选定为它的"优先供电电源"时、输入电2就将通过Kb、CB2、STS2和CB3供电通道向后接负载供电。

(2) 维修旁路供电通道：它是由两组带二匙二锁的"机电互锁"功能的CB1、CB2、CB3、CB4和CB5等断路器开关所组成的两条维修旁路来组成的。设置维修旁路的目的是：(ⅰ) 确保LTM开关在连续地向后接的网络设备供电的条件下，能对它内部的"STS功率切换"部件或"断路器开关" 等部件执行"脱机"式的更换操作; (ⅱ)防止因"误操作"而致使两路交流输入电源同时被"误接通"、并进而造成在它的输出端出现"停电" 等不幸事故的发生(注：为进一步提高LTM开关的"容错"功能，艾默生公司还能提供带双"公共输出开关"CB3和CB3A的产品)。

(3) "热插拔"更换操作：为确保在向后接负载不间断地供电的条件下，能对"负载自动切换开关"执行"带电式"的"热插拔"操作。所有STS功率切换模块及断路器开关都釆用"可热插拔"的、模块化的设计方案。在此条件下，操作人员就可根据从它的LCD显示屏上所获得的故障信息、釆用"带电"式"热插拔"操作的办法、迅速和准确地更换掉相关的"有故障"的部件，从而达到缩短平均维修时间(MTTR)的目的。

3.2 STS型负载自动切换开关的逻辑控制部件：

为确保UPS双总线输出供电系统能获得"信息网络"级的高可靠性，在这种STS型负载自动切换开关的控制电路中釆用如下多重冗余设计方案来增强它的"容错"功能(见图3)：

i. 釆用全数字的DSP调控技术及CANBUS数字通信技术,大大地提高它的调控精度和响应速度;

ii.为确保DSP芯片和可控硅驱动电路能稳定和可靠地运行, 对负责向它供电的直流辅助电源釆用下述的多重冗余设计方案：(ⅰ)由两路具有平均无故障工作时间高达230万小时的"N+1"UPS冗余并机系统+EMC输入滤波器所组成的电路向两套具有"双路交流输入端"供电特性的直流辅助电源1和2提供冗余式的"净化"电源。(ⅱ)从两套冗余式的直流电源所输出的两路DC电源以"双母线"的形式向3个逻辑控制板及可控硅驱动板提供它们所需的控制电源;

iii.为确保SCR