UPS系統中,旁路實際上有兩條:
靜態旁路
維修旁路
現在,我們來逐一看看。
1、靜態旁路
一般是在UPS機框內部,屬于UPS主機的一部分,也被稱為內部旁路。它由靜態旁路輸入開關、靜態轉換開關(STS)和線纜構成。主要功能有:
在雙轉換主回路出現故障時,自動切換到靜態旁路對負載供電;
在主輸入電源質量比較好時,直接通過靜態旁路對負載供電,節省能耗。
2、維修旁路
一般是在UPS主機外部,因此也被稱為外部旁路。維修旁路一般由維護旁路輸入開關(MBS)、線纜及維護旁路柜組成。在UPS主機需要維修時,用于隔離靜態旁路的逆變器以便進行維護、維修。維修旁路平時是斷開的,只有在系統需要維修時才會使用到。市電經過維修旁路給負載供電。此時負載不受UPS保護。
那么旁路是如何工作的?接下來我們來聊聊UPS的幾種不同的旁路模式。這里我們反過來,先說說結構簡單的維修旁路模式。
如前面說到,維修旁路一般只在UPS主機進行維修時才會使用到。但是在設計時需要考慮一個至關重要的問題,就是維修旁路應該在UPS內部還是外部?伊頓認為這和選用的UPS主機結構有關。
塔式或大模塊UPS的單機和并機系統,在進行任何內部器件的維護或維修時,為了避免人身傷害風險和設備斷電風險,都需要做整體的電氣隔離(即需要利用外部開關將UPS單機或并機系統完全脫離帶電環境),所以輸入輸出開關和維護旁路開關配置到UPS主機的外部是必須的。
而模塊化UPS內部的所有器件,包括功率模塊、旁路模塊、通信與控制模塊都實現了熱插拔設計,在進行內部任何器件的維護或維修時僅需要進行插拔操作就可完成,人身不會有接觸帶電部件的可能性,所以不需要做整體的電氣隔離。因此,在內部配置輸入輸出開關和維護旁路開關即可實現與外部開關同等的維護安全性。并且這樣可以省去維護旁路柜的資金和空間需求。
在UPS近半個世紀的發展中,已經證明雙轉換模式可以保證負載獲得優秀的電能質量。但是隨著國內電能質量的穩步提高,尤其是在節能減排的大環境下,雙轉換模式的弊端也漸漸被大家認識到。如,能量損耗大。
雖然伊頓的93PR系列UPS已經達到了97.5%的雙轉換效率,但是以600kW單機為例,每年的電能損耗依然在十萬千瓦時的數量級。而且能量損耗基本是轉換為熱能,這為本就捉襟見肘的空調資源雪上加霜。再比如雙轉換模式下的電磁輻射和噪音大的問題,會在如醫療行業的關鍵場所造成一些困擾。因此,伊頓的研發團隊一直在尋找一種既能實現成本目標,又不會降低可靠性的替代方案。
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伊頓獨家秘笈 ESS交流直供!
1. 瞬時響應。ESS 電路響應異常情況的時間通常不超過千分之二秒(2 毫秒),是雙轉換電路所能補償的最快速度,且在可調用 UPS 來支持的任何敏感型關鍵設備的容差范圍內。事實上,ESS 開關時所需的功率比雙轉換模式少得多。
同時,ESS模式下 UPS 電子器件和電源電路門控始終與輸入電網保持同步。進行轉換時,UPS 無需等待同步,因此可以實現幾乎瞬時的切換。
2.電壓和頻率調節。ESS 系統可在 2 毫秒內響應電壓驟降/浪涌或頻率變化,在 50 Hz 頻率下為 1/10個周波。這樣就可以保保證UPS 輸出不間斷。
3.與諧波較多的重要負載設備隔離。可以同時使用 ESS 與伊頓諧波消減系統 (HRS),消除負載諧波,防止諧波出現在 UPS 輸入終端,避免客戶設施出問題。
4.機械開關保持閉合。只需讓斷路器和接觸器始終處于閉合狀態,ESS 在運行期間就不需要任何開關進行動作。因此也減少了開關出現機械故障的可能。
5.UPS系統效率。ESS模式下,伊頓UPS系統效率可以保持在99%以上,如果還以93PR 600kW單機為例,每年可以節省5萬千瓦時以上的電力資源。尤其是在負載較低的情況下,使用ESS的節能效果更為客觀。
6.極少的電磁輻射和噪音。ESS 無需使用整流和逆變中的IGBT回路,因此電磁輻射極少。并且,ESS 模式下可以少使用 88% 風扇,從而增強了系統可靠性和 MTBF。也就是說,相較傳統雙轉換模式,ESS 不但更適用于需要低電磁輻射的場所,也節省了風扇的維護成本。