UPS电源系统的并联技术与电池管理

         UPS并联的基本原理与电池失效的机理,介绍了UPS并联与电池管理技术发展过程中出现的几种检测与控制方案,并针对各种方案的优缺点讨论了今后UPS电源的发展趋势。

随着现代高科技的发展,计算机和高精度仪器设备的大量使用,用电设备对电网的要求也越来越高,高次谐波的干扰、瞬间断电和高能浪涌都是不可接受的。因此,现代用电设备对供电可靠性和供电质量提出了越来越高的要求。同时,非线性负载设备的广泛应用,向电网注入了大量的谐波,严重影响电网的质量。因此,高性能的UPS(Uninterruptible Power Supply)越来越广泛地应用于银行、邮电通信、航空航天、证券、军事等重要部门。UPS的应用,不仅改善了电网质量,同时也提高了用电系统的可靠性。

自从20世纪70年代,我国引入UPS电源设备以来,UPS电源经过了许多代的发展。国内现有的UPS电源技术已达到了一个新的水平。但是,随着用户对UPS性能和可靠性的要求日益提高,传统的单台UPS已经不能满足系统的要求。因此,下述方案成为新型UPS电源的重要技术,它们是:①并联冗余技术。②UPS结构的模块化技术。③先进的电池管理技术。

UPS电源并联技术是提高逆变电源运行的可靠性和扩大供电容量的重要技术手段。当前大容量的逆变电源的发展趋势是采用全控高频开关器件构成逆变电源模块单元再通过多个模块并联运行扩容。研究表明:采用N+1冗余并联是一种很好的解决方案。实现冗余并联的主要优点如下:①可以方便地提高系统的容量。②可以通过并联实现冗余,提高可靠性。③可以提高系统的可维护性。④容易实现模块化和标准化。

模块化的结构设计是UPS并联技术发展的必然趋势:并联冗余技术允许用户分阶段投资,方便实现升级扩容与在线维护。模块化与标准化设计易于实现热插拔,提高系统的兼容性,减少了人为故障的概率。模块化的结构设计也有利于减少系统的使用空间,提高电源的功率密度。电池的合理使用与维护是影响UPS可靠性的又一重要因素。蓄电池在UPS系统中起着储备电能、应付电网异常和维持系统正常运转的关键作用,是保障高可靠供电的最后一道防线。因电池问题造成的事故或停机的损失往往远比电池本身价值要高昂得多。根据美国空军l996年对于数据中心的数据丢失事故的统计结果显示,有27.7%的数据丢失事故是由于UPS故障所导致,其中95%的UPS故障与蓄电池有关。