模塊化UPS存在的問(wèn)題詳細研究

1 模塊化UPS在客戶(hù)中認可度不高

直流電源并聯(lián)很簡(jiǎn)單，電壓幅值相同、極性相同即可，因電流本身單向，均流技術(shù)也比較容易。即使均流特性不好，還有每個(gè)模塊的限流起作用，不存在環(huán)流問(wèn)題。

而交流電源的并聯(lián)將困難得多。2路或者多路交流電源的并聯(lián)存在同幅值、同頻率、同相位、同波形等多個(gè)參數，電流本身的雙向造成均流將變得非常復雜。理論上計算，模塊化UPS的可用性高出普通傳統UPS的數倍甚至數十倍。但是從模塊化UPS上市至今有近10年的歷史，實(shí)際使用效果各個(gè)品牌參差不齊，據調研，確實(shí)有一些品牌的模塊化UPS的故障率較高。對于來(lái)自進(jìn)口的模塊化UPS，可能缺乏自主知識產(chǎn)權，用戶(hù)擔心以后維護。因而目前模塊化UPS在客戶(hù)特別高端客戶(hù)的認可度不太高。因此，實(shí)實(shí)在在地提高模塊化UPS可靠性及可用性是提高客戶(hù)認可度的必要前提。

2 價(jià)格高

模塊化UPS的技術(shù)難度大，廠(chǎng)家投入研發(fā)的成本很高，廠(chǎng)家為了收回投資成本，則定價(jià)高于普通傳統的UPS。另外大多數模塊化UPS來(lái)自國外進(jìn)口，歐美國家的研發(fā)制造成本肯定高出國內不少。而模塊化UPS材料成本不比傳統UPS高出多少，隨著(zhù)國內廠(chǎng)商的研發(fā)投入，技術(shù)的進(jìn)步將帶來(lái)可靠性的提高，模塊化UPS更利于大規模定制，則成本將呈相對下降趨勢。

3 無(wú)輸出隔離變壓器問(wèn)題

隔離變壓器是指輸入和輸出之間沒(méi)有電氣連接。模塊化UPS的模塊內部一般都不具有工頻隔離變壓器。

3.1 傳統UPS中的隔離變壓器不能解決N-PE電壓不為零問(wèn)題

UPS都具有轉旁路功能的靜態(tài)開(kāi)關(guān)，靜態(tài)開(kāi)關(guān)只是將負載在逆變電壓和旁路電壓的火線(xiàn)之間切換，而對中線(xiàn)是不切換的，也就是說(shuō)UPS的輸出中線(xiàn)與輸入中線(xiàn)是電氣連接一起的。既然是電氣連接，UPS本身就無(wú)法將UPS的輸出N-PE電壓降低的。

傳統UPS中逆變輸出工頻隔離變壓器作用是UPS本身電路的需要，是為了將300～400VDC電池電壓升壓至峰峰值為700V左右正弦波。

3.2 在負載端加隔離變壓器可解決零地電壓高問(wèn)題

前面提到，即使傳統工頻UPS也無(wú)法解決零地電壓高問(wèn)題。而有些負載要求電源輸入端的零地電壓低于某一個(gè)值。零地電壓高的原因是由于三相負載不平衡或者負載中有諧波電流，而零線(xiàn)有線(xiàn)路電阻造成。有4個(gè)方法降低零地電壓：一是將三相中各相負載平均配置，二是減少諧波電流大的負載，三是加粗零線(xiàn)，最徹底的方法是在負載前端側增加一個(gè)隔離變壓器比在UPS側增加隔離變壓器的效果更佳(否則，如果負載輸入存在諧波電流，則在UPS輸出端到負載輸入端之間存在零線(xiàn)上的壓降而又會(huì )造成的零地電壓)。

3.3 無(wú)隔離變壓器的UPS應用越來(lái)越廣泛

(1)計算機負載對中線(xiàn)和火線(xiàn)是要求與處理是相同的

國際辦公產(chǎn)品安全規則(如IEC950和UL1950)禁止對中線(xiàn)和火線(xiàn)采取不同的處理措施，只要看看計算機中電源原理圖就知道電源火線(xiàn)和零線(xiàn)是以同樣的方式連接到同一電路中，并且是可以互換的。這說(shuō)明即使要求N-PE電壓低，但是不可能做到L-PE電壓低。

(2)計算機不能把中線(xiàn)用作邏輯參考點(diǎn)

所有的安規如UL、TUV不容許把中線(xiàn)作為邏輯參考點(diǎn)，安規規定邏輯參考點(diǎn)與火線(xiàn)或中線(xiàn)的距離要有1/2cm，不能有任何電路上的連接。

(3)隔離變壓器不能消除地線(xiàn)問(wèn)題

國際辦公產(chǎn)品安全規則(如IEC950和UL1950)要求隔離變壓器只能用來(lái)隔離中線(xiàn)或火線(xiàn)，保護地線(xiàn)是不經(jīng)隔離變壓器直接通過(guò)。因為計算機電路(數據通信電路)是和保護地線(xiàn)而不是中線(xiàn)相連，所以隔離變壓器及帶隔離變壓器的UPS對解決地線(xiàn)問(wèn)題毫無(wú)作用。

(4)電網(wǎng)中線(xiàn)噪聲不會(huì )耦合到計算機電路中

國際辦公產(chǎn)品安全規則(如IEC950和UL1950)禁止電源線(xiàn)和計算機電路之間有任何有意的耦合電路。但通過(guò)電磁場(chǎng)可能會(huì )有無(wú)意識的耦合，如射頻干擾這種耦合能起作用的波長(cháng)必須相當或小于計算機或網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際尺寸。頻率為幾十MHZ?？捎霉材V波器濾去這種干擾。

(5) “硅”替代“銅鋼”的是UPS發(fā)展的另一個(gè)趨勢

金屬材料成本越來(lái)越高，利用半導體“硅”變換技術(shù)來(lái)提高UPS的性能指標，替代笨重隔離變壓器“銅鋼”是技術(shù)所趨，形勢所逼。前幾年中小功率的高頻機獲得廣泛應用，這兩年各大廠(chǎng)家開(kāi)始紛紛主推立柜式的不含隔離變壓器的大功率高頻機就是事實(shí)。

4、將進(jìn)行的研究課題

為了確實(shí)提高模塊化UPS的可靠性，促進(jìn)模塊化UPS的發(fā)展，中國通信標準化協(xié)會(huì )發(fā)文批準立項，開(kāi)展《通信用模塊化不間斷電源》的研究課題項目(項目編號：2007B13)(見(jiàn)通標發(fā)2007 第19號文件，關(guān)于印發(fā)中國通信標準化協(xié)會(huì )2007年第一批技術(shù)報告制定項目和研究課題項目計劃的函)，著(zhù)重研究如下5個(gè)問(wèn)題：

1、需要解決各模塊的故障隔離性;

2、需要解決元器件的飄移對系統的影響;

3、提高模塊化UPS系統的抗沖擊能力方面;

4、模塊化UPS的電池管理方面;

5、關(guān)于并聯(lián)環(huán)流等參數的限制。