模塊化UPS存在的問題詳細(xì)研究

1 模塊化UPS在客戶中認(rèn)可度不高

直流電源并聯(lián)很簡單，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(shù)，電流本身的雙向造成均流將變得非常復(fù)雜。理論上計(jì)算，模塊化UPS的可用性高出普通傳統(tǒng)UPS的數(shù)倍甚至數(shù)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(jù)調(diào)研，確實(shí)有一些品牌的模塊化UPS的故障率較高。對于來自進(jìn)口的模塊化UPS，可能缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，用戶擔(dān)心以后維護(hù)。因而目前模塊化UPS在客戶特別高端客戶的認(rèn)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認(rèn)可度的必要前提。

2 價(jià)格高

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

3 無輸出隔離變壓器問題

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

3.1 傳統(tǒng)UPS中的隔離變壓器不能解決N-PE電壓不為零問題

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

傳統(tǒng)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(fù)載端加隔離變壓器可解決零地電壓高問題

前面提到，即使傳統(tǒng)工頻UPS也無法解決零地電壓高問題。而有些負(fù)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(fù)載不平衡或者負(fù)載中有諧波電流，而零線有線路電阻造成。有4個(gè)方法降低零地電壓：一是將三相中各相負(fù)載平均配置，二是減少諧波電流大的負(fù)載，三是加粗零線，最徹底的方法是在負(fù)載前端側(cè)增加一個(gè)隔離變壓器比在UPS側(cè)增加隔離變壓器的效果更佳(否則，如果負(fù)載輸入存在諧波電流，則在UPS輸出端到負(fù)載輸入端之間存在零線上的壓降而又會(huì)造成的零地電壓)。

3.3 無隔離變壓器的UPS應(yīng)用越來越廣泛

(1)計(jì)算機(jī)負(fù)載對中線和火線是要求與處理是相同的

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

(2)計(jì)算機(jī)不能把中線用作邏輯參考點(diǎn)

所有的安規(guī)如UL、TUV不容許把中線作為邏輯參考點(diǎn)，安規(guī)規(guī)定邏輯參考點(diǎn)與火線或中線的距離要有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問題

國際辦公產(chǎn)品安全規(guī)則(如IEC950和UL1950)要求隔離變壓器只能用來隔離中線或火線，保護(hù)地線是不經(jīng)隔離變壓器直接通過。因?yàn)橛?jì)算機(jī)電路(數(shù)據(jù)通信電路)是和保護(hù)地線而不是中線相連，所以隔離變壓器及帶隔離變壓器的UPS對解決地線問題毫無作用。

(4)電網(wǎng)中線噪聲不會(huì)耦合到計(jì)算機(jī)電路中

國際辦公產(chǎn)品安全規(guī)則(如IEC950和UL1950)禁止電源線和計(jì)算機(jī)電路之間有任何有意的耦合電路。但通過電磁場可能會(huì)有無意識(shí)的耦合，如射頻干擾這種耦合能起作用的波長必須相當(dāng)或小于計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際尺寸。頻率為幾十MHZ。可用共模濾波器濾去這種干擾。

(5) “硅”替代“銅鋼”的是UPS發(fā)展的另一個(gè)趨勢

金屬材料成本越來越高，利用半導(dǎo)體“硅”變換技術(shù)來提高UPS的性能指標(biāo)，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(jī)獲得廣泛應(yīng)用，這兩年各大廠家開始紛紛主推立柜式的不含隔離變壓器的大功率高頻機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)文批準(zhǔn)立項(xiàng)，開展《通信用模塊化不間斷電源》的研究課題項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2007B13)(見通標(biāo)發(fā)2007 第19號(hào)文件，關(guān)于印發(fā)中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)2007年第一批技術(shù)報(bào)告制定項(xiàng)目和研究課題項(xiàng)目計(jì)劃的函)，著重研究如下5個(gè)問題：

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(tǒng)的影響;

3、提高模塊化UPS系統(tǒng)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(shù)的限制。