ups并机工作原理及扩容方案V1

并机工作原理及扩容方案1.负载均分的工作原理1.1.并机的基本条件两台或多台UPS能够实现交流输出的并联运行，必须做到：输出电压、频率、相位保持基本一致。在这种情况下，如果参与并机的所有UPS又有相同的输出阻抗，则它们就可以均分负载。如下图所示：当参与并联的UPS电压、相位以及输出阻抗不完全一致时，他们就不能做到输出电流的完全一致（即负载均分）。如果差别较大还可能造成环流短路，损坏设备。所以一般情况下，参与并联的UPS应是同等容量的，尽可能地保证所有UPS的电气参数基本一致。对于不同容量的UPS，它们的电路参数差别较大，虽然说电路参数和运行效果可以通过校准在一定程度上使之接近，但这只是在稳定情况下得到的效果，一旦运行情况发生变化仍然会发生偏离。1.2.并机系统中UPS动作的控制参与并联的UPS之间有信号线，这些信号线将各个UPS的运行状态相互告知，所以并联中的UPS不仅知道自己的状态同时也知道对方的状态。根据自己的状态和对方的状态，就可以控制自己可以做那些动作、不可以做那些动作。比如当自己的整流输入没电了，电池可能要放电，如果电池放电结束，如果是单机UPS，这时应当转旁路。但是当得知对方的逆变器正在运行后，它就不会向旁路转换，而只是停止自身逆变器的工作，等待市电的恢复。所有可以预知的情况都已被写入控制程序当中，因此UPS不会发生错误的动作。1.3.并联UPS的接线为保证并联的UPS能可靠的运行并很好的均分负载，就要对并联UPS的输入、输出连线提出一些要求。如下图所示:并机时，整流输入没有特殊的要求，但要求两台UPS的旁路必须来自同一路市电，并且尽量采用相同规格和长度的电缆。来自同一路市电这对UPS的同步运行是尤其重要的。首先来说，UPS转旁路运行时，如果两个旁路电源有较大的差别（幅值、相位、频率）就会出现较大的环流；如果是同一路电源就没问题。而且只要各并联UPS能较好地与各自旁路同步，就能满足并联的基本要求而不会出现环流增大的问题。2.1+1并机时空载环流的控制实现UPS很好并联的另一个标准就是负载均分。负载均分做的好，可以提高运行的可靠性，减小环流损耗。并机运行负载均分控制原理如下图所示:并机UPS在运行中会通过图中电流检测器件CT对输出电流进行实时的检测。在负载均分时，两台UPS所检测到的电流是一样的。如果由于某种原因致使输出电流产生差别，就意味着负载没有均分，UPS控制电路，会依据电流偏差的大小和相位做反向的调整，最后使两台UPS的输出保持一致。事实上，UPS在负载均分时，不仅要做到并联输出的KVA一致，同时也要做到输出的KW一致。这就需要对这两组参数分别进行调整。如果能通过合理的控制和调整，使这两个分量都趋于零，就意味着这两台UPS对负载有着完全一致的输出特性。在实际控制过程中，分离电路将检测到的电流通过计算分解为有功部分和无功部分两个分量：无功分量用于调整逆变器功率器件IGBT触发信号的脉宽，从而减小或增大输出电压的幅值；有功分量用于调整逆变器功率器件IGBT触发信号的相位，从而向前或向后移动输出电压的相位。这就是负载均分控制的基本原理。需要指出的是，在实现UPS并机过程中，大家遇到的问题是一样的，要达到的目的也是一致的，只是各公司的UPS控制方式不同而已。3.双总线并机系统的合理负载量北京电视中心采用了双总线并机系统，采用这种配置的目的是为了提高供电的可靠性。在负载分配上需要保证每套2台并机的实际负载量不超过单台UPS额定容量、每套3台并机负载量不超过2台的额定容量。对于双总线输出采用STS向负载供电的系统，要保证STS输出的负载不超过一套并机系统的总容量。这样才能保证系统供电的安全可靠性。4.并机系统增容方法并机系统可以实现现场增容，但需要预先做好配电方面的预案。常用的方案如下图所示：图中，UPS1、UPS2是正在运行的并机系统，UPSN是未来要增容的UPS。为避免做增容时影响原系统的正常运行，KN1-KN2-KN3断路器必须预先留好位置或预装，这样就可以实现不断电地将新UPS并入系统。具体做法是，首先完成对UPSN的就位、连接，在不闭合KN3的情况下做单机的调试试验，在确认KN3断路器上下线之间电压差最小的时候，再闭合KN3将新的UPSN并入系统。北京电视中心综合业务楼的200KVA双总线并机系统和400KVA双总线并机系统，在配电方案中已经考虑到未来系统增容的问题，在输入、输出配电柜中已经预留了配电开关。输入配电柜的ATS开关也是按照3台UPS的容量配置的。在将来需要增容时，新增加的UPS就位、输入输出接线，以及新UPS的测试试验均可以在不影响原系统运行的情况下进行。只要在正式投入运行之前不去闭合并机开关（上图中KN3）。系统增容的工作梅兰日兰已经完成过多次，对于双总线系统增容过程不存在任何风险问题。