UPS“雙總線輸出”供電系統(tǒng)用負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)
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4.1 兩路輸入的交流電源必須處于“相互同步入鎖”工作狀態(tài)
長期的運(yùn)行實(shí)踐表明：為確保UPS雙總線輸出供電系統(tǒng)能安全可靠地運(yùn)行，負(fù)責(zé)向“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”供電的兩路交流電源必須處于“相互入鎖”的工作狀態(tài)。這意味著：當(dāng)“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”在執(zhí)行切換操作的瞬間，期望兩路交流電源之間的相位差盡可能地接近于零(見圖4a)。在這里，為討論方便計(jì)，將輸入電源1和電源2分別指定為“優(yōu)先供電電源”和“備用電源”、并且假定電源1和電源2是處于同頻率、同相位的理想運(yùn)行狀態(tài)之下的，當(dāng)電源1因故出現(xiàn)停電或“過壓/欠壓”故障時(shí)，“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行如圖4a所示的“同相”切換操作，從而確保信息網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。反之，如果在要求它執(zhí)行切換操作的瞬間、不能確保電源1和電源2是處于“同相位”的工作狀態(tài)的話(注：此時(shí)，即使這兩路交流電源的頻率和電壓幅值都相等的)，“此時(shí)的”負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)就會(huì)因兩路輸入電源之間的相位差過大、而被置于“禁止切換”操作的工作狀態(tài)之下，從而造成在“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”輸出端出現(xiàn)“停電”故障、并進(jìn)而導(dǎo)致“網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障發(fā)生。
在此條件下，如果因故致使”負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”執(zhí)行”誤切換操作”或不顧后果地強(qiáng)迫它執(zhí)行切換操作的話，就有可能因?yàn)樵趦陕方涣麟娫粗g作”異相切換操作”時(shí)所產(chǎn)生的”瞬態(tài)電壓值”相差過大(見圖4b)而導(dǎo)致出現(xiàn)如下更加嚴(yán)重的故障發(fā)生：
i. LTM開關(guān)的供電線路中的上游側(cè)的“斷路器開關(guān)”跳閘,造成對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的大面積的停電;
ii.分別來自兩套UPS電源的電源1和電源2因出現(xiàn)“輸出過流”故障而同時(shí)進(jìn)入“自動(dòng)關(guān)機(jī)”狀態(tài);
iii.因在“切換操作瞬間”所形成的“瞬態(tài)浪涌電壓過高”而損壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例：燒毀網(wǎng)路中某些服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)等)或致使部份的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備因執(zhí)行“重新開機(jī)啟動(dòng)”的誤操作而進(jìn)入“網(wǎng)絡(luò)癱瘓”狀態(tài)。
解決上述矛盾的技術(shù)措施之一是：在兩套UPS供電系統(tǒng)之間配置“負(fù)載同步控制器” LBS( Load Bus Synchronizer), 從而確保從兩套UPS供電系統(tǒng)所輸出的電源總是處于相互同步跟蹤的“入鎖狀態(tài)”之中。
4.2 執(zhí)行“先斷后開”的切換操作：從上面的分析可知：只有當(dāng)“優(yōu)先供電電源”因故出現(xiàn)停電/電壓或頻率“超限”故障時(shí)，才需要”負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)“執(zhí)行切換操作。顯然，在此瞬間，“優(yōu)先供電電源”肯定是處于故障工作狀態(tài)之下的。為防止在兩路輸入電源之間、因出現(xiàn)過大的“交叉性”的和破壞性的“環(huán)流”而致使原來處于正常工作狀態(tài)的“備用電源”也被拖入到“自動(dòng)關(guān)機(jī)”/“被損壞”的不幸事件的發(fā)生。在“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”的設(shè)計(jì)中，釆用的是“先斷后開”的切換操作方式、其典型的切換操作時(shí)間為：4ms左右(它包括故障診斷時(shí)間和切換操作時(shí)間)。這就意味著：當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，處于“優(yōu)先供電”通道上的STS-1開關(guān)應(yīng)該首先被“關(guān)斷”。然后，再將處于“備用供電”通道上的另一個(gè)STS-2開關(guān)后“接通”，從而達(dá)到消除位于“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”的上游側(cè)的兩路交流電源之間出現(xiàn)交叉性的“環(huán)流”的可能性(注：“環(huán)流”是指在兩套交流電源之間流動(dòng)的”破壞性電流”,它不是流進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的有用負(fù)載電流)。
在此需特別說明的是，此時(shí)易產(chǎn)生如下誤解：既然LTM開關(guān)已釆用“先斷后通”的切換方式，似乎就沒有必要再要求送到“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”上的兩路交流電源一定是處于“相互同步入鎖”狀態(tài)之下。然而，回答是原否定的。其原因是：為確保信息網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行(注：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備允許的瞬間供電中斷時(shí)間為20ms左右)，“負(fù)載自動(dòng)切換開關(guān)”的切換時(shí)間被限定在4-5ms左右。根據(jù)可控硅的工作原理，對于原來處于導(dǎo)通狀態(tài)的可控硅來說，一旦它被置于觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)之后、即使把送到它的柵極上的“觸發(fā)脈沖”撤除掉后、它將繼續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài)、直至到輸入電源的電壓下降到“過零點(diǎn)”為止。對于呈現(xiàn)電感性的供電線路而言，還要求流過可控硅中的“滯后電流”而言，還要求下降到可控硅的截止電流以下。因此，對于50Hz的供電電源來說，仍有處于“優(yōu)先供電通道”上和”備用電源供電通道”上的兩對SCR可控硅同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)的可能性(其重疊導(dǎo)通時(shí)間在0-5ms的范圍之間)。正是基于上述原因，確保UPS雙總線輸出系統(tǒng)的安全運(yùn)行所需的條件仍然是：兩路交流電源應(yīng)該處于”相互入鎖”狀態(tài)之中。
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