關(guān)于UPS及其應(yīng)用中幾個(gè)問題的討論

　　并聯(lián)不一定是冗余的，并聯(lián)的概念是增容，而冗余的概念則是可靠性，比如兩臺(tái)50KVA UPS并聯(lián)給80KVA負(fù)載供電，只能說這兩臺(tái)UPS是實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)，但若其中任一臺(tái)因故障而關(guān)機(jī)，則余下的另一臺(tái)也會(huì)因過載而斷電。然而若負(fù)載為40KVA，那么一臺(tái)50KVA UPS因故障而關(guān)機(jī)后，負(fù)載并沒有被切換到這臺(tái)UPS的旁路(BY-PASS)上去，而是由另一臺(tái)UPS繼續(xù)供電，這就是實(shí)現(xiàn)了冗余，即當(dāng)一個(gè)UPS并聯(lián)系統(tǒng)中的一臺(tái)或者幾臺(tái)UPS故障時(shí)，余下的UPS仍能向負(fù)載正常供電，那么這個(gè)系統(tǒng)就是冗余系統(tǒng)。因此并聯(lián)是實(shí)現(xiàn)冗余的必要手段而并不一定就是冗余。
二、普通UPS可否并聯(lián)：
　　這里指的是沒有進(jìn)行任何并聯(lián)考慮的一般在線式UPS。從一般原理上講，普通在線式UPS都可直接并聯(lián)，但應(yīng)說明的一點(diǎn)是，這些UPS必須由同一路電網(wǎng)供電，在這種情況下，因?yàn)閁PS的逆變器永遠(yuǎn)在跟蹤旁路市電(BY-PASS)，由于這些UPS都在跟蹤同一路市電，也就相當(dāng)于互相在相位上跟蹤。這些UPS在頻率和相位上都是一致的，因此可以并聯(lián)。但這種并聯(lián)是不保險(xiǎn)的，因?yàn)椋?BR>
a.在相位上
　　雖然它們都在頻率和相位上跟蹤旁路，但在相位上有超前和落后之分，一般大容量UPS的相位跟蹤在±3°，如果這兩臺(tái)并聯(lián)的UPS一個(gè)是＋3°“一個(gè)是－3°”那么兩個(gè)并聯(lián)后就有可能在相位上差了6°,這就有可能使二輸出電壓相差
Umsin6°=300Sin6°=30V
這就會(huì)在UPS輸出端造成很大的環(huán)流，使逆變器因過載而燒毀。

b.在電壓上：
　　雖然是同一條生產(chǎn)上的UPS逆變器，但由于逆變參數(shù)和變壓器參數(shù)的微小差異會(huì)導(dǎo)致輸出電壓不一樣，比如一個(gè)為218V，一個(gè)為220V等。
以上兩方面的差異都會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的不一致，一方面形成環(huán)流，另一方面各相負(fù)載輸送的電流也不一樣，很可能出現(xiàn)1臺(tái)過載的情況。以上a和b兩項(xiàng)可以通過調(diào)整而達(dá)到基本一致，但隨著溫度和時(shí)間的變化，這種平衡很快就會(huì)失去?？梢赃@樣說，不加任何措施的幾臺(tái)UPS并聯(lián)，其可靠性不一定比單臺(tái)UPS高，甚至還要低。

三、UPS并聯(lián)冗余的主要指標(biāo)和功能：
　　UPS并聯(lián)的主要指標(biāo)是電流均分，即當(dāng)n臺(tái)UPS并聯(lián)工作時(shí)，并聯(lián)系統(tǒng)每一臺(tái)UPS輸出電流均為1/n 負(fù)載電流，當(dāng)然100%的一致是困難的，但差異要限制在一定的值，比如IM Sitepro的電流不平衡度被控制在2%以下。
并聯(lián)冗余的UPS系統(tǒng)，當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，不能像單臺(tái)UPS工作那樣立即轉(zhuǎn)旁路。而是由其它UPS逆變器繼續(xù)供電。
當(dāng)負(fù)載功率小到由一臺(tái)UPS供電尚有足夠余量時(shí)，為了節(jié)能，應(yīng)關(guān)閉幾臺(tái)UPS，比如6臺(tái)600KVA的UPS并聯(lián)，每臺(tái)UPS空載運(yùn)行功耗不低于5KW，節(jié)假日或夜間當(dāng)負(fù)載量減到比如300KVA時(shí)，這時(shí)由1臺(tái)多2臺(tái)UPS足可以對(duì)付了，其它4臺(tái)就不應(yīng)該白白浪費(fèi)20KW以上的能量。V-SPEED的IM系列UPS，在負(fù)載小于UPS額定容量的20%時(shí)，該UPS就在選用節(jié)能軟件的控制下自動(dòng)關(guān)機(jī)休眠，當(dāng)負(fù)載一升到25%以上時(shí)，UPS又被喚醒服務(wù)
　　
　　并聯(lián)UPS系統(tǒng)往往有自己?jiǎn)为?dú)的機(jī)房，為了監(jiān)控的方便，除了在一個(gè)UPS的面板上可進(jìn)行全系統(tǒng)監(jiān)控外，往往需要遠(yuǎn)程監(jiān)控，一個(gè)是遠(yuǎn)程監(jiān)控面板，即相當(dāng)于將機(jī)器上的面板移到值班室，或通過RS232接口將信號(hào)引到PC機(jī)上進(jìn)行監(jiān)控，而這種遠(yuǎn)程監(jiān)控信號(hào)只能由并聯(lián)系統(tǒng)中的1臺(tái)UPS取出。
V-SPEED IM UPS并聯(lián)冗余系統(tǒng)還具有這樣的功能：比如并聯(lián)的6臺(tái)UPS逆變器和5個(gè)旁路開關(guān)控制板均失效的情況下，僅剩的一塊旁路控制板，仍可控制6個(gè)靜態(tài)旁路開關(guān)正常工作。
專用并聯(lián)UPS比普通UPS加并聯(lián)措施后構(gòu)成的并聯(lián)冗余系統(tǒng)在功能上有很大提高，在監(jiān)控項(xiàng)目上也有所增加，在此就不一一討論。

四、為何并聯(lián)UPS數(shù)目不能無(wú)限增加：

　　由前面的討論可以看出，作到真正意義上的并聯(lián)冗余都必須增加投資，目前一般要求并聯(lián)的大都在10KVA以上，因?yàn)槿魧?shí)現(xiàn)上述那些并聯(lián)系統(tǒng)的指標(biāo)和功能所加的并聯(lián)板平均每臺(tái)UPS要增加1000-1500美元，因此比一臺(tái)1KVA至2KVA的UPS還貴，故小容量的UPS系統(tǒng)為了提高可靠性一般都采取熱備份連接方法。而大容量UPS并聯(lián)的數(shù)目在目前一般不超過6臺(tái)。如瑞士V-SPEED IM、法國(guó)的SOCOMEC、美國(guó)的BEST等。
　　當(dāng)然，也有一種UPS據(jù)說可以上百臺(tái)的并聯(lián)，而且還可以冗余。這是完全可以做到的，而且和大容量UPS并聯(lián)數(shù)被限制在6臺(tái)并不矛盾，因?yàn)檫@種小容量的并聯(lián)冗余和大容量的并聯(lián)冗余不是一個(gè)概念，因?yàn)樗炔荒茈娏骶?，也不能由一個(gè)面板上分別監(jiān)控其它UPS，更不能從一臺(tái)UPS的RS232接口接出遙控信號(hào)對(duì)所有系統(tǒng)中的UPS分別監(jiān)控等等。如果這種小容量UPS的廉價(jià)并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)以上真正意義上的并聯(lián)冗余，那么無(wú)疑是一個(gè)革命的創(chuàng)舉。不過這種小容量并聯(lián)的UPS在一定場(chǎng)合上仍不失其一定的優(yōu)點(diǎn)。比如美國(guó)APC 采用多模塊并聯(lián)推出一種18KVA UPS，一問世就受到了用戶的歡迎；而瑞士IMEL用2KVA,和3KVA的基本模塊構(gòu)成2KVA、3KVA、6KVA和9KVA靈活結(jié)構(gòu)式UPS，比如在一個(gè)機(jī)殼中用3個(gè)3KVA模塊和電池構(gòu)成9KVA，10分鐘UPS，如果取掉一個(gè)UPS模塊而用電池填入此處就可構(gòu)成6KVA，30分鐘的UPS等等。當(dāng)然這種并聯(lián)不具備真正意義的并聯(lián)冗余概念。但它畢竟有并聯(lián)冗余的功能。它雖然沒有電流均分的功能，但每個(gè)模塊卻有限流的功能，這樣就不怕電流不均分，充其量并聯(lián)系統(tǒng)中有的UPS滿載工作，有的甚至空載工作，但可以保證大家都不過載就可以了，像這種模塊式的結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成數(shù)量也不應(yīng)多，目前都不超過4塊。因集中在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)的許多模塊由于負(fù)載不平衡，其各模塊發(fā)熱也不平均，很容易形成熱集中點(diǎn)，再加上前后左右的相互烘烤，熱量不容易散發(fā)出去，形成熱積累，這不能說不是個(gè)隱患。

五、并聯(lián)冗余UPS的性能價(jià)格比：

　　所謂性能價(jià)格比是指在相同的機(jī)器性能時(shí)的價(jià)格之比，這是一個(gè)綜合指標(biāo)，或者是性能不一樣，但機(jī)器的價(jià)格也不一樣時(shí)的比較。但目前一般招標(biāo)者所指的性能價(jià)格比已不是原來的含義而變成了價(jià)格便宜論，通俗的說法就是價(jià)格低。比如有一個(gè)援外項(xiàng)目的招標(biāo)者在標(biāo)書上對(duì)UPS指標(biāo)和功能進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，并注明由于應(yīng)用環(huán)境惡劣必須采用十年以上長(zhǎng)壽命鎘鎳電池，在諸多投標(biāo)者中有一家UPS堪稱中等，電池也是一般3-5年鉛酸電池，但價(jià)格幾乎便宜1/3，結(jié)果這一家以性能價(jià)格比優(yōu)越而中標(biāo)。又比如同容量的電池10年以上壽命的1200元一塊，而3-5的壽命的700元一塊，有的用戶就說700元的電池性能價(jià)格比好，如在同環(huán)境下10年電池10年才換，而3-5年壽命的電池在10年中已換了2-3次，且不說在價(jià)格已超過了10年以上壽命的電池，單從更換中造成的損失和對(duì)機(jī)器造成的不良影響而言，能說它的性能價(jià)格比優(yōu)越嗎？
并聯(lián)UPS也是如此，如果有一臺(tái)80KVA的負(fù)載設(shè)備，是配一臺(tái)100KVA的單機(jī)UPS好呢還是配100臺(tái)1KVA構(gòu)成的系統(tǒng)好呢？一臺(tái)100KVA UPS不到50萬(wàn)元，而可以甚多臺(tái)并聯(lián)的那種 UPS加并聯(lián)附件后的價(jià)格遠(yuǎn)大于5000元/臺(tái)，肯定在價(jià)格上沒有優(yōu)勢(shì)，100臺(tái)的故障率，盡管有20%的冗余，故障時(shí)雖然不會(huì)影響負(fù)載的運(yùn)行，但由此給用戶帶的麻煩也是可觀的，更何況一般大容量UPS的結(jié)構(gòu)完善，本身的可靠性就高于小容量UPS，等等等等，像這種情況要多方考慮和比較，才能給性能價(jià)格比下一個(gè)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。因此價(jià)格低就是性能價(jià)格比好的概念是否應(yīng)該糾正。

C.三進(jìn)單出(3/1)UPS
　　在有些地方需要三相輸入單相輸出(即三進(jìn)單出)UPS，如圖二所示：
圖二：三進(jìn)單出方框圖一般提出三進(jìn)單出要求的功率都不小，大都在10KVA以上，因?yàn)樾∪萘康腢PS采用單進(jìn)單出即可，目前一般單進(jìn)單出UPS可作到18KVA， 像這樣的UPS需電網(wǎng)輸入電流在80A以上，故需三相輸入市電具有60KVA的能力，一般像這樣不大不小的負(fù)載(UPS)很難使三相電永遠(yuǎn)保持平衡，因?yàn)樵诤芏鄨?chǎng)合，這樣的UPS開機(jī)關(guān)機(jī)都在破壞著電網(wǎng)的平衡：有時(shí)候UPS開機(jī)，該相市電滿載而關(guān)機(jī)后這一相又空載，造成了三相不平衡，影響了電壓一致性。三進(jìn)相單出的UPS一般就可以解決這個(gè)問題。三進(jìn)單出的UPS由于下面存在的不足而影響了其容量的增大：
　　1.尤其對(duì)較大容量的UPS而言，在三進(jìn)單出時(shí)，不但使用戶的安裝投資增加，而且對(duì)市電將造成不規(guī)律的影響，為了說明這個(gè)問題仍以上圖為例，設(shè)用戶需100KVA三進(jìn)單出UPS，由圖上可看出，三相輸入每一項(xiàng)為100KVA/3。當(dāng)由于某種原因需切換到旁路時(shí)，則這100KVA的負(fù)荷將全部壓在連接BYPASS的一相上，在圖中是R(L1)相，那么略去了UPS的效率不計(jì)R相的輸入電流驟增到450A，使這相的市電電壓輕則造成電壓大幅度下降，重則由于過載而斷電，造成的損失將會(huì)很大。因此，為了不出現(xiàn)上述的斷電局面，那么在初安裝UPS時(shí)就必須充分注意到這一點(diǎn)：與供電部門先要出多余的近70KVA的備用量，平時(shí)不用，以防萬(wàn)一。
　　另一方面，用戶輸入市電的三相閘刀或斷路器要選用450A以上的產(chǎn)品，而供電電纜的截面積也應(yīng)為原來計(jì)劃量(100KVA/3)的三倍！