鉅大LARGE | 點擊量：1068次 | 2021年08月29日
UPS電源共享電池包處理方法研究
為了提高系統(tǒng)可靠度，今朝的機房多采用N+X并聯(lián)冗余或者雙母線的UpS配置辦法。以往的辦法中UpS主機的數(shù)量多了，而電池的數(shù)量也往往跟著成比例的新增，從而使花于電池的金錢、空間、承重、維護等各方面的投資加大，有時甚至是UpS主機的幾倍。那么有沒有一種辦法在系統(tǒng)后備時間不受或者少受影響的情況下少配電池呢?有沒有一種辦法在UpS主機冗余的情況下而不要求電池包一定跟著冗余呢?
有，共享電池包就是一個很好的處理辦法。
二、共享電池包辦法的理論基礎及其優(yōu)越性
所謂共享電池包辦法就是指兩臺或者多臺UpS主機同時利用一組或者多組電池的處理辦法。市電正常時，各UpS同時給電池包充電，市電異?；蛘咧袛鄷r，各UpS又同時利用電池包的能量逆變成交流電供給負載。
共享電池包辦法的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如下：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在N+X并聯(lián)冗余或者雙母線的配置系統(tǒng)中，UpS主機一定有冗余，如：2+1并聯(lián)系統(tǒng)中，冗余量占總?cè)萘康?3%，1+1并聯(lián)系統(tǒng)中，冗余量占總?cè)萘康?0%，1+2并聯(lián)系統(tǒng)中，冗余量占總?cè)萘康?7%，在雙母線系統(tǒng)中冗余量至少占總?cè)萘康?0%等等。按照常規(guī)的電池配置辦法，每臺UpS主機配帶各自的電池包，倘若UpS主機因故不能逆變，它所配帶的電池包也就跟著作廢了，盡管電池沒有故障。所以UpS主機冗余，電池也要跟著冗余，主機冗余量占UpS總?cè)萘康陌俜种畮?，電池冗余量也要跟著占電池總?cè)萘康陌俜种畮?，惟有這樣才能使系統(tǒng)后備時間不受影響，達到真正冗余的效果。換個思路考慮，當某臺UpS主機發(fā)生故障時，倘若將它所配帶的電池轉(zhuǎn)移給其它正常的UpS使用，那么系統(tǒng)配置的電池不就沒必要冗余了嗎?整個系統(tǒng)的后備時間不是同樣不受影響嗎?這正是共享電池包辦法的理論基礎。
共享電池包辦法具有以下優(yōu)勢：
1.節(jié)省購買電池的資金投資
系統(tǒng)冗余量占系統(tǒng)總?cè)萘康陌俜种畮?，就能?jié)省電池總投資的百分之幾。在電池價格飛漲的今天，能夠節(jié)省的這筆費用是相當可觀的。同時，電池數(shù)量減少了，相應的搬運、安裝等投資也會跟著減少。
2.節(jié)省安裝空間投資
大批量的電池所占用的安裝空間也是很大的，減少了電池數(shù)量,也就成比例地減少了安裝空間方面的投資。同時也就減少了房租、裝修費、空調(diào)配置等方面的投資。
3.節(jié)省承重方面的投資
電池包是很重的，為了解決樓層承重問題，一般會張大電池的放置面積或者制做承重支架。倘若減少了電池數(shù)量，這方面8;7787。六六六力量。。了，，5，，7，的投資就會相應地省去。
4.節(jié)省運營成本投資
電池數(shù)量少了，系統(tǒng)本身以及房間空調(diào)所消耗的電能也就少了，要投入的維護成本也少了，同時還會更加環(huán)保。
5.系統(tǒng)擴容比較方便
有關共享電池包的UpS系統(tǒng)，日后擴容時可以不新增電池，倘若現(xiàn)有電池包的后備時間還夠用，筆直新增UpS主機就行了。擴容會變得非常簡單、方便、節(jié)省資金。
6.發(fā)揮電池的最大效能，提高電池利用率
電池是要維護的，倘若長期不放電就會失去活性。有關傳統(tǒng)的電池配置辦法，由于電池數(shù)量較多，停電后電池會小電流放電，電池容量可能還沒有放掉多少市電就已經(jīng)恢復。這種小電流的淺度放電對電池是沒有好處的，久而久之電池性能就會下降，一旦某臺UpS壞掉，其它UpS電池的后備時間就會達不到要求。而有關共享電池包辦法，由于電池數(shù)量相對較少，停電后電池的放電電流就會比較大，電池容量也可以放的比較多，這樣有利于提高電池的活性，延長電池壽命。一旦某臺UpS壞掉，系統(tǒng)的后備時間也不會受到影響，因為電池不會跟著UpS實效而失效。
從上面的分解可以看出共享電池包辦法具有很多的優(yōu)勢，尤其是在投資、承重、安裝空間等條件受到限制時，這一辦法更顯示出它的優(yōu)越性。
三、共享電池包辦法要處理的幾個問題
既然共享電池包辦法具有諸多的優(yōu)勢，為甚么還沒有被普遍的使用呢?為甚么很多廠商平時宣揚自己的UpS具有共享電池包功能，而實際使用時卻又不敢提議客戶使用呢?這是因為并不是每一款UpS都可以共享電池包，共享電池包要一定的技術(shù)支持。
有關共享電池包辦法，大家比較關心的問題緊要有以下幾個：
1.直流母排筆直相連，各臺UpS的整流器會不會受影響?直流母排的電壓穩(wěn)定度能否保證?直流母排的電壓漣波是不是夠小?
2.各臺UpS對電池的均浮充是要怎么樣解決的?
3.共享電池包時“電池在線探測”功能是不是還能使用?
4.若其中1臺UpS的整流器故障,各臺UpS將要怎么樣動作?
5.若其中1臺UpS的逆變器故障,各臺UpS將要怎么樣動作?
6.倘若共享的電池包部分出現(xiàn)故障,例如短路時,各臺UpS要怎么樣自我保護?
這些問題筆直關系到整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，非常緊要，不同的廠家解決方式也不相同，所以選擇共享電池包辦法時一定要選擇技術(shù)實力雄厚，制造相關相關經(jīng)驗豐富的UpS廠商.
四.臺達NT系列UpS的共享電池包處理辦法
臺達NT系列UpS可以多機共享電池包，在串聯(lián)、并聯(lián)、雙母線架構(gòu)下都可以采用。目前，在上海鐵路局調(diào)度控制中心有兩臺30KVA的UpS共享電池包在正常運行;在九江電信有兩臺320KVA的UpS共享電池包在正常運行;在山東省委機要局有兩臺40KVA的UpS共享電池包在正常運行;在山東電視臺有兩臺30KVA的UpS共享電池包在正常運行;在鷹潭電信有三臺40KVA的UpS共享電池包在正常運行等等，這些案例從來沒有因為共享電池包而發(fā)生過故障。在臺達的UpS加工線上也都是采用共享電池包方式探測并聯(lián)機器的。所以說臺達UpS在共享電池包方面的技術(shù)還是相當可靠的，相關相關經(jīng)驗還是非常豐富的。
臺達NT系列UpS緊要是這樣解決以上幾個問題的：
有關問題1：各臺UpS的直流母排相連后，整流器的工作其實是基本不受影響的，因為各整流器的SCR開度受各自驅(qū)動信號的控制，跟直流母排是不是相連沒有關系，只要直流電壓的反饋信號準確及時,驅(qū)動信號正確無誤，SCR的工作也就不會受到影響。所以，12脈沖整流器、18脈沖整流器都能夠安全穩(wěn)定的運行，甚至開關電源的幾十個整流模塊都可以筆直并聯(lián)起來安全運行。
更深一步去看，倘若控制的好，整流器并聯(lián)后不但沒有壞處而且還有好處，因為它們可以相互抵消一些低次諧波，使直流電壓漣波更小，直流電壓更加穩(wěn)定。
臺達NT系列UpS的整流器每臺都由一片專門的CpU來控制，采集信號準確及時，驅(qū)動信號正確無誤，抗干擾能力強。UpS還具有自動均流功能，不但能保證每臺UpS的三相輸入電流一致，而且還能調(diào)控各并聯(lián)UpS的整流器之間的電流相差不能太大，否則電流大的UpS就會限流保護，以提高整個系統(tǒng)的安全性。臺達NT系列UpS不論單機運行還是共享電池包，其直流電壓穩(wěn)定度都能達到±1%。
有關問題2：臺達NT系列UpS可以依據(jù)電池容量大小和負載要在操作面板上設定電池容量、均/浮充電壓、充電電流、電池低電壓告警點、電池截止電壓點等參數(shù)。倘若共用電池包，則將操作面板上的“共用電池包”設定為“YES”,同時電池容量和充電電流兩個參數(shù)設定為電池要數(shù)值的1/N(N為主機數(shù)量)。
市電停電后，各臺UpS開始放電，再來電時，倘若電池電壓低于均充電壓點，則各臺UpS同時啟動均充功能，當達到截止電壓點或者截止時間時，各臺UpS同時轉(zhuǎn)為浮充。
在正常運行時，倘若人為啟動單臺UpS的均充功能，則該臺UpS最大以設定的充電電流進行均充，達到時間后自動轉(zhuǎn)為浮充，不會對系統(tǒng)造成影響。
有關問題3：臺達NT系列UpS共用電池包時，“電池在線探測”功能無效，因為此時單臺測試“電池”是沒有意義的。依據(jù)要，也可以修改軟件，當啟動其中一臺UpS的“電池在線探測”功能時，讓各臺UpS同時動作。
有關問題4：在運行過程中，倘若一臺UpS的整流器故障了，則故障機會告警，并轉(zhuǎn)到電池工作狀態(tài)，直到電池包電壓降到330V時，鎖機保護(正常UpS的電池保護鎖機電壓一般為300V)。其它的UpS會一直工作在正常工作狀態(tài)，最大以設定的充電電流對電池進行充電。
倘若整流器損壞嚴重，甚至短路，則故障機整流器跟直流母排之間相連的保險絲會迅速熔斷，不讓單個故障點影響整個系統(tǒng)。
有關問題5：在運行過程中，倘若一臺UpS的逆變器故障了，則故障機會告警，有關并聯(lián)系統(tǒng)，故障UpS會鎖閉輸出，負載由另外的UpS承擔。倘若另外的UpS超載，則所有的UpS同時轉(zhuǎn)到旁路工作狀態(tài)，持續(xù)給負載供電。有關串聯(lián)或者雙母線系統(tǒng)，故障UpS會筆直轉(zhuǎn)到旁路工作狀態(tài)，持續(xù)給負載供電。
倘若逆變器損壞嚴重，甚至短路，則故障機逆變器跟直流母排之間相連的保險絲會迅速熔斷，不讓單個故障點影響整個系統(tǒng)。
有關問題6：臺達NT系列UpS的電池包跟直流母排之間有電磁接觸器和保險絲保護，當UpS偵測到電池包漏液、電池極性接反、電池電壓過低等問題時，電磁接觸器將不吸合，當電池包短路時，會有保險絲迅速熔斷，以保護整個系統(tǒng)。
五.執(zhí)行共享電池包辦法要留意的問題
盡量戒備只共用一組電池：因為這樣存在單點故障，一旦這一組電池發(fā)生故障，則所有UpS都沒有電池可用，倘若此時市電停電，整個系統(tǒng)就會停掉。依據(jù)相關相關經(jīng)驗，最好是選用2-5組電池共享，因為這樣既可以戒備電池包單點故障，又可以對電池包。
