模塊化UPS電源的構成以及優(yōu)缺點盤點

模塊化UPS電源采用了抽屜式、高智能多制式模塊化設計，在線熱插拔技術，實現在線更換、在線維護，降低了維護難度，實行零停機工作。采用N+X并聯冗余無線技術，各模塊機架可完全分離，便于用戶以后的擴容或減容，使用非常方便。逆變結構中優(yōu)先運用了“多電平逆變”的概念，致使功率器件的損耗大大降低，輸出電壓高次諧波減少近一倍，從而縮小了體積，增大了功率密度。

模塊化UPS優(yōu)點

模塊化被認為是UPS技術發(fā)展的趨勢，相對于傳統(tǒng)意義上的UPS，模塊化UPS具有三大優(yōu)勢。

第一，“模塊化冗余并聯”技術避免了資源浪費。在行業(yè)用戶的信息網絡供電系統(tǒng)建設中，經常會對高端UPS的容量產生錯誤的、或是過低或是過高的預計，其結果可能會導致采購成本過高、無法滿足負載需要或造成資源、空間及能源浪費等情況。模塊化UPS通過可擴充的模塊結構有效解決了這一問題，它可以幫助用戶在未來發(fā)展不明確的情況下分階段進行建設和投資。

第二，高安全、易維護的熱插拔技術突破了應用瓶頸。傳統(tǒng)高端UPS在日常維護、設備維護期間均需要采取轉旁路的方式，而負載在這種情況下是不受UPS保護的。因此，如果此時發(fā)生電源中斷、過載等故障，將會造成嚴重的損失，并且其維修過程相對繁瑣，不利時效。模塊化UPS系統(tǒng)中采用的熱插拔技術可以允許單體模塊在不需停電的前提下任意進入或退出并聯單元，從而實現了并聯系統(tǒng)的在線維護，同時無需專門的儀器或技術即可進行。

第三，電源相位多制技術降低了采購和管理成本。傳統(tǒng)高端UPS的電源輸入與輸出相位是固定的，因此用戶在進行供電系統(tǒng)建設時，經常會為了顧全不同的相位及容量而增加UPS的數量。在模塊UPS系統(tǒng)下，則可以采用電源相位多制技術來改變過往單一性造成的制約，用戶無需再考慮如何采購不同相位或容量的UPS產品來適應系統(tǒng)的需要。

模塊化UPS缺點

普及應用還需突破價格關

制約機架式模塊化UPS發(fā)展的難點主要集中在功率密度的提高和并聯數量的增加及降低價格三個方面。

機架式的模塊化UPS從傳統(tǒng)立式（塔式）結構過渡而來，相對傳統(tǒng)立式（塔式）結構擁有寬闊的散熱通道，大尺寸大功率的散熱風扇的龐大體積而言，模塊化UPS由于要便于單體更換操作，模塊的體積重量都較小。

受到體積的限制，在UPS模塊功率加大的情況下，散熱就成了大問題。為了能達到安全工作的目的，模塊化UPS不但采用原有的被動式散熱、主動式散熱、軸流式散熱和風道導流式散熱技術，還引入了熱管式散熱。

為確保電源的最高可用性、可擴展性，模塊應該不限制數量地進行并聯使用。

在多臺UPS并聯時，其中最重要的指標就是電流均分，也就是說如果N臺UPS并聯，必須保證每臺UPS的輸出電流是總輸出電流的1/N，至少其相互之間的最大不平衡度要在要求范圍內（一般是小于2%）。

在實際應用中，所有UPS的輸出阻抗不可能一樣，加之各逆變器的輸出電壓和市電電壓鎖相都具有正負誤差，則各個UPS的電壓既有相位差又有幅值差，這些都限制了并聯臺數的增加，進而限制了整機功率的提高。

在同一功率水平下，模塊化UPS比傳統(tǒng)的UPS價格貴的多。

未來，隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，對UPS系統(tǒng)需求的不斷提高。像貿易的交流催生了集裝箱技術，集裝箱技術引發(fā)了全球運輸業(yè)革命性的變革一樣，機架式模塊化UPS必將引起不間斷電源新的革命，進而成為未來UPS系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

模塊化UPS包括整流器、逆變器、有些還包括靜態(tài)旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板等。

模塊化UPS電源的構成

模塊化UPS是由機架、UPS功率模塊、靜態(tài)開關模塊、顯示通信模塊以及電池組構成。

1、功率模塊：包括傳統(tǒng)UPS的整流、充電、逆變以及相關控制電路等部分組成。

2、靜態(tài)開關模塊：UPS處于過載時的共用供電通道，是由雙向可控硅和控制電路組成。

3、顯示通信模塊：作為人機對話和網絡化監(jiān)控的平臺。

模塊化UPS電源采用了抽屜式、高智能多制式模塊化設計，在線熱插拔技術，實現在線更換、在線維護，降低了維護難度，實行零停機工作。采用N+X并聯冗余無線技術，各模塊機架可完全分離，便于用戶以后的擴容或減容，使用非常方便。逆變結構中優(yōu)先運用了“多電平逆變”的概念，致使功率器件的損耗大大降低，輸出電壓高次諧波減少近一倍，從而縮小了體積，增大了功率密度。

產品在UPS行業(yè)中最先采用了32位數字信號處理器作為核心處理芯片，該芯片是目前國際市場上最先進、功能最強大的32位DSP處理器。運行速度高達150MPS，既具有強大的數值運算能力，又具有豐富的事件管理能力。特別適用于處理復雜、高精度、高速度、實時性要求非常的控制系統(tǒng)中。它的采用使本產品無論在電氣性能、可靠性、功能等各方面均有最大程度的提高。

ups電源內部結構

1）整流器：整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉化為直流（DC）的裝置。它有兩個主要功能：第一，將交流電（AC）變成直流電（DC），經濾波后供給負載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用；

2）逆變器：通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成；

3）蓄電池：蓄電池是UPS用來作為儲存電能的裝置，它由若干個電池串聯而成，其容量大小決定了其維持放電（供電）的時間。其主要功能是：1、市電正常時，將電能轉換成化學能儲存在電池內部。2、市電故障時，將化學能轉換成電能提供給逆變器或負載；

4）靜態(tài)開關：靜態(tài)開關又稱靜止開關，它是一種無觸點開關，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。分為轉換型和并機型兩種。轉換型開關主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，其作用是實現從一路到另一路的自動切換；并機型開關主要用于并聯逆變器與市電或多臺逆變器。

UPS電源是由一套交流+直流充電+交直流逆變裝置構成。UPS中的蓄電池在市電正常供電時處于充電狀態(tài)。一旦市電中斷，蓄電池立即將儲存的直流電輸出給逆變器逆變成交流電供給計算機設備，保持對計算機設備供電的連續(xù)性。一般情況下，中小功率后備式UPS靠蓄電池維持供電的時間在10～30min左右。

在電網電壓工作正常時，給負載供電如圖所示，而且，同時給儲能電池充電;當突發(fā)停電時，UPS電源開始工作，由儲能電池供給負載所需電源，維持正常的生產（如粗黑→所示）;當由于生產需要，負載嚴重過載時，由電網電壓經整流直接給負載供電（如上圖虛線所示）。