电源：UPS“双总线输出”供电系统用负载自动切换开关(上)

型"可控硅功率模块"能准确无误地运行，由3块逻辑控制板来共同对它提供"2+1" 冗余式的"栅极触发"调控信号;

iv.为确保LTM开关能准确无误地执行切换操作，对于它内部的"2+1" 冗余式的逻辑控制板来说，还对"负载自动切换开关"的两路输入电源和输出电源的如下运行参数、执行不间断的高精度的监控及数据釆样操作：相序、频率、相位差、快速"过压及欠压"(脉宽<4ms的瞬态浪涌/电压下陷)、缓慢"过压及欠压"、峰值电流Ipk、KVA、KW、Pf、直流电源的冗余度、风扇的冗余度等。

v.为提高LTM开关的可靠性，在它的所有的"弱电"逻辑控制部件同"强电"功率部件之间的机械设计上、都釆用"分开隔离安装"的配置方案。对于这样的LTM开关来说，只要有一路输入电源工作正常，位于它内部的所有"可维护的电气部件"均可在向负载连续供电的条件下、执行热插拔式的"更换"操作。

在此基础上，当今的STS型"负载自动切换开关"的平均无故障工作时间(MTBF)已高达100万小时以上。显然，这样的MTBF值是远高于当今UPS工业所制造出的UPS单机的MTBF值(40-50万小时)的。

图3　带多重冗余设计的STS逻辑控制装置

4　负载自动切换开关能执行安全切换操作的前提条件

4.1 两路输入的交流电源必须处于"相互同步入锁"工作状态

长期的运行实践表明：为确保UPS双总线输出供电系统能安全可靠地运行，负责向"负载自动切换开关"供电的两路交流电源必须处于"相互入锁"的工作状态。这意味着：当"负载自动切换开关"在执行切换操作的瞬间，期望两路交流电源之间的相位差尽可能地接近于零(见图4a)。在这里，为讨论方便计，将输入电源1和电源2分别指定为"优先供电电源"和"备用电源"、并且假定电源1和电源2是处于同频率、同相位的理想运行状态之下的，当电源1因故出现停电或"过压/欠压"故障时，"负载自动切换开关"就会自动执行如图4a所示的"同相"切换操作，从而确保信息网络的安全运行。反之，如果在要求它执行切换操作的瞬间、不能确保电源1和电源2是处于"同相位"的工作状态的话(注：此时，即使这两路交流电源的频率和电压幅值都相等的)，"此时的"负载自动切换开关就会因两路输入电源之间的相位差过大、而被置于"禁止切换"操作的工作状态之下，从而造成在"负载自动切换开关"输出端出现"停电"故障、并进而导致"网络瘫痪"故障发生。

在此条件下，如果因故致使"负载自动切换开关"执行"误切换操作"或不顾后果地强迫它执行切换操作的话，就有可能因为在两路交流电源之间作"异相切换操作"时所产生的"瞬态电压值"相差过大(见图4b)而导致出现如下更加严重的故障发生：

i. LTM开关的供电线路中的上游侧的"断路器开关"跳闸,造成对网络设备的大面积的停电;

ii.分别来自两套UPS电源的电源1和电源2因出现"输出过流"故障而同时进入"自动关机"状态;

iii.因在"切换操作瞬间"所形成的"瞬态浪涌电压过高"而损坏网络设备(例：烧毁网路中某些服务器、网关等)或致使部份的网络设备因执行"重新开机启动"的误操作而进入"网络瘫痪"状态。

解决上述矛盾的技术措施之一是：在两套UPS供电系统之间配置"负载同步控制器" LBS( Load Bus Synchronizer), 从而确保从两套UPS供电系统所输出的电源总是处于相互同步跟踪的"入锁状态"之中。

4.2 执行"先断后开"的切换操作：从上面的分析可知：只有当"优先供电电源"因故出现停电/电压或频率"超限"故障时，才需要"负载自动切换开关"执行切换操作。显然，在此瞬间，"优先供电电源"肯定是处于故障工作状态之下的。为防止在两路输入电源之间、因出现过大的"交叉性"的和破坏性的"环流"而致使原来处于正常工作状态的"备用电源"也被拖入到"自动关机"/"被损坏"的不幸事件的发生。在"负载自动切换开关"的设计中，釆用的是"先断后开"的切换操作方式、其典型的切换操作时间为：4ms左右(它包括故障诊断时间和切换操作时间)。这就意味着：当出现上述故障时，处于"优先供电"通道上的STS-1开关应该首先被"关断"。然后，再将处于"备用供电"通道上的另一个STS-2开关后"接通"，从而达到消除位于"负载自动切换开关"的上游侧的两路交流电源之间出现交叉性的"环流"的可能性(注："环流"是指在两套交流电源之间流动的"破坏性电流",它不是流进网络设备中的有用负载电流)。

在此需特别说明的是，此时易产生如下误解：既然LTM开关已釆用"先断后通"的切换方式，似乎就没有必要再要求送到"负载自动切换开关"上的两路交流电源一定是处于"相互同步入锁"状态之下。然而，回答是原否定的。其原因是：为