通信交換局（站）中、大型UPS的選型

　　隨著(zhù)通信行業(yè)的飛速發(fā)展，各種相應先進(jìn)的通信設備及附屬配套設備不斷的產(chǎn)生，而對于供電電網(wǎng)的質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴格，不僅要求正常的供電系統輸出，還要保證良好的不帶任何干擾的正弦波。

　　現使用的電網(wǎng)并不是純正的交流電源，除了電網(wǎng)偶爾性的停電與各種意外的發(fā)生外，由于市電電網(wǎng)中接有各種各樣的負載，對電網(wǎng)造成了干擾和污染，惡化了供電網(wǎng)質(zhì)，影響了負載設備的正常運行，使負載設備可能產(chǎn)生不可預料的不盡相同的各種問(wèn)題。UPS不間斷電源的產(chǎn)生及它可以解決電源斷電、電壓尖峰、電壓浪涌、頻率漂移、諧波干擾、過(guò)欠壓、電壓波動(dòng)及噪聲電壓等由市電電源質(zhì)量差對前端設備造成危害的功能上看，顯示了其在應用領(lǐng)域的重要性。

　　對于當前市場(chǎng)UPS的種類(lèi)繁多、工作模式的多樣性，應如何選擇及配置理想的UPS提出了要求。在這里淺談一下通信行業(yè)通信交換局（站）中、大型UPS選型的細節。選用UPS時(shí)，首先要確定其將選擇的類(lèi)型，然后在根據具體的技術(shù)參數指標來(lái)確定其產(chǎn)品。

　　1、正確選擇UPS的類(lèi)型

　　當前的UPS可分為以下幾種：在線(xiàn)式、在線(xiàn)互動(dòng)式、后備式、Delta變換型。

　　在線(xiàn)互動(dòng)式的單機輸出功率為0.7～ 20kVA，后備式單機輸出功率為0.25～2kVA，且兩種類(lèi)型在市電供電正常時(shí)，逆變器均不投入工作，而是向用戶(hù)提供經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理的一般市電電源，供電質(zhì)量差，輸出功率小，只適用于要求不高的場(chǎng)合。此選型中不考慮。

　　1.1Delta變換型UPS

　　也稱(chēng)為雙逆變電壓補償在線(xiàn)式，其單機輸出功率為10～480kVA，它的原理是將交流穩壓控制技術(shù)中的電壓補償原理運用到UPS的主電路中，利用補償變壓器對不穩定的市電電壓進(jìn)行電壓調整。

　　
圖1 市電電源供電正常

　　
圖2 市電電源供電不正常

　?。?）市電電源供電正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍小于380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖1所示，主供電通道上的STS1在導通狀態(tài)，STS2在斷開(kāi)狀態(tài)。當市電電壓等于UPS的標稱(chēng)輸出電壓時(shí)，市電電源經(jīng)補償變壓器（無(wú)需補償）直接送到負載上，此時(shí)的電源未經(jīng)過(guò)任何處理。當市電電壓高于或低于UPS的標稱(chēng)輸出電壓時(shí)，補償變壓器在Delta變換器的調控下對市電電壓進(jìn)行降壓或升壓調節后送到負載上。

　?。?）市電電源供電不正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍超過(guò)380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖2所示，STS1與STS2在斷開(kāi)狀態(tài)，蓄電池組放電，主變換器以逆變器的方式向負載提供純凈的正弦波逆變電源。

　?。?）當輸出短路、輸出過(guò)載、溫升過(guò)高、主變換器或Delta變換器發(fā)出故障時(shí)，STS1關(guān)斷，STS2導通，市電電源經(jīng)過(guò)交流旁路通道給負載供電。

　　由此可以看出Delta變換型UPS在正常工作時(shí)市電電網(wǎng)的干擾非常容易地直接串入到用戶(hù)負載端，對于市電電壓過(guò)欠壓、電壓突變、頻率漂移、諧波干擾等市電電網(wǎng)的污染沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改善。

　　1.2在線(xiàn)式UPS

　　單機輸出功率為0.7～1500 kVA。采用以微處理器、數字信號處理的調控技術(shù)使逆變器連續不斷地向負載提供高質(zhì)量的純凈正弦波電源。

　　
圖3 在線(xiàn)式UPS框圖

　?。?）市電電源供電正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍小于380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖3所示，供電質(zhì)量較差的普通市電電源經(jīng)過(guò)濾波整流器變成直流穩壓電源，然后再經(jīng)過(guò)逆變器重新將直流電源變成純正的高質(zhì)量正弦波電源，由于采用了雙變換型在線(xiàn)設計方案，可將市電電源中的干擾幾乎都屏蔽掉，保證了向負載提供毫無(wú)干擾的純潔正弦波電源。

　?。?）市電電源供電不正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍超過(guò)380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍超過(guò)50±3Hz）、市電電源故障或市電供電中斷，蓄電池組繼續向逆變器提供直流電源，保證了逆變器不間斷地向負載提供高質(zhì)量的正弦波交流電源。

　?。?）當輸出短路、輸出過(guò)載、逆變器故障、整流器或逆變器中散熱片溫度過(guò)高時(shí)，如圖3所示，市電電源將由交流旁路通道給負載提供普通市電電源。

　　由此可以看到無(wú)論是市電供電正常時(shí)，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來(lái)自電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和干擾對負載的影響，真正實(shí)現了對負載的無(wú)干擾、穩壓、穩頻以及零轉換時(shí)間。

　　綜上所述，針對于通信局（站）中要求較高的通信設備、敏感先進(jìn)儀器設備、非線(xiàn)性負載建議使用在線(xiàn)式UPS。

2、UPS供電方式的選擇

　　針對于通信局（站）所帶負載的重要性，要求UPS供電系統無(wú)故障率。由于中型UPS電源的平均無(wú)故障工作時(shí)間為5～16萬(wàn)小時(shí)，大型UPS電源的平均無(wú)故障工作時(shí)間為24～40萬(wàn)小時(shí)，為確保UPS供電系統向負載提供萬(wàn)無(wú)一失的高質(zhì)量的不間斷逆變電源，建議用多機UPS冗余供電配置方案。分為熱備份供電方式、直接并機冗余供電方式、雙總線(xiàn)冗余供電方式。

　?。?）熱備份供電方式（圖4）：我們一般是選用兩臺具有相同容量的UPS，將UPS-2電源的逆變器輸出端連接到UPS-1的交流旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的輸入端上，從UPS-1的輸出端給負載供電。當市電正常時(shí)，由UPS-1的逆變器電源輸送給負載，UPS-2處于空載運行狀態(tài)；當UPS-1中的逆變器出現故障時(shí)，負載才由UPS-2的逆變器電源輸送。

　　此種冗余供電方式的優(yōu)點(diǎn)為對UPS單機的鎖相同步跟蹤控制技術(shù)要求不高（僅在兩臺UPS進(jìn)行切換瞬間有所要求），熱備份冗余供電系統構成容易、簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)為長(cháng)期空載運行的其中一臺UPS的配套蓄電池壽命縮短；由于一臺帶全載，另一臺空載，造成平均無(wú)故障時(shí)間下降；并要求單機具有帶“階躍性負載”的能力來(lái)保障主機出故障后能將全部負載立即加到空載運行的從機上。由于從機長(cháng)期處于空載運行狀態(tài)，一旦出現切換過(guò)程，負載量將由0突變至全部負載，內部電路及元器件由于大電流的沖擊，易造成損壞，使UPS的不安全運行穩定性增高。

　?。?）直接并機冗余供電方式（圖5）：即N+1型冗余并機系統。要求N臺UPS的逆變電源必須具

有同相位、同頻率、同輸出電壓幅值。技術(shù)要求高，但多臺UPS共同均衡的給負載供電，如一臺發(fā)生故障，會(huì )自動(dòng)將有故障的UPS自動(dòng)脫機，負載由其它的UPS共同均衡供電，提高了此種并機方式的性能，使平均無(wú)故障時(shí)間得到了提高，設備的運行更加的穩定?？煽啃宰罡叩木蜑?+1型直接并機供電系統。

　?。?）雙總線(xiàn)冗余供電方式（圖6）：是在N+1式直接并機系統上進(jìn)行更加安全供電的方式，是由兩套UPS供電系統組成，在一套供電系統全部壞掉時(shí)，負載由另一套供電系統來(lái)保障，大大加強了供電的安全性。但所需經(jīng)濟條件較高。

　　對于以上3種冗余供電方式，由于熱備份方式安全性能不太高，雙總線(xiàn)方式雖然安全穩定性最好，但經(jīng)濟因素較高，建議一般采用N+1型冗余供電方式，首選1+1型直接并聯(lián)冗余供電系統。

　　
圖4 兩臺UPS組成的熱備份冗余供電系統

　　
圖5 1+1型直接并機冗佘供電系統

　　
圖6 雙總線(xiàn)冗余供電系統

　　3、UPS系統容量的選擇

　　UPS既不宜長(cháng)期處于滿(mǎn)載運行，也不宜長(cháng)期處于輕載運行。前者易造成UPS電源的逆變器和整流器損壞，后者易造成UPS的蓄電池損壞。因此UPS單機按帶載量60%～80%來(lái)配置，并機按每臺帶載35%～40%來(lái)配置為佳。另外還要考慮負載系統的擴容問(wèn)題，其預增加帶載量為20%左右。

　　例如UPS的實(shí)際負載量為60kVA，則UPS的最小選擇容量為：

　　60kVA/60%=100kVA；

　　考慮負載擴容，則