三相UPS电源技术趋势

为了使得电池具有主动的储能工作的能力,UPS主机的设计和功能也必须进行改变。比如说它应该具有主动控制的峰谷电价充放电的工作模式。比如,它应该具有让电网和电池的能量同时加起来给逆变器供电的这种扛峰的功能。另外,为了能够对锂电池快速回冲,UPS还必须具有大功率的充电功能。传统的三相大功率UPS的充电能力是10%～20%,而新型的能够兼容锂电池的三相UPS的充电功率可以达到35%～80%。 

如果UPS不做出这些硬件和软件控制上的改进,当然它也能够跟锂电池进行配合工作,只不过它是把锂电池当成了普通的铅酸电池来使用,根本没有发挥锂电池这种主动的储能的工作模式带来的好处。  

需要高度注意的是,今天的用户即使不采用锂电池,也应该采购具有兼容锂电池的UPS主机(35%～80%充电能力、峰谷电价套利功能、扛峰功能),否则用户在接下来的10年时间中都会被套在注定竞争力越来越弱的铅酸蓄电池上面。

模块化、类模块化技术-单相和三相功率模块

三相UPS电源的第四个发展趋势是模块化和类模块化架构的应用。大型数据中心一般要搭建多条大功率UPS供配电系统,比如说搭建多条1500kW的UPS母线,传统的方案是采用多台UPS并机,比如说3台500kW或者是四台500kW的并联。如图6所示,UPS主机的外围需要大量的配电柜、内置每台UPS的输入输出旁路等的断路器,并通过多条交直流电缆将配电柜、电池开关柜和UPS主机进行连接。这是非常典型的传统的多台并机的大功率UPS系统。 

这种系统操作起来是非常复杂的,因为断路器非常多,而且有操作顺序的要求。新型的模块化和类模块化的UPS供配电系统,彻底地改变了这种复杂状态。如图6所示,一套大功率的模块化UPS供配电系统,每一个UPS功率柜是250kW,根据功率的需求,可以用多个250kW的功率柜进行并联,而且可以共用一个大功率静态旁路柜来提高整个系统的可用性。我们可以看到在UPS主机的外围只需要少量的输入输出配电柜和交直流电缆,因为250kW的功率柜之间都是采用铜母排进行连接的,用铜母排取代了电缆,250kW功率柜的内部都有自动控制的接触器,取代了人工操作的外围的断路器。  

因此新型的模块化大功率的UPS的并机系统,由于采用了这种柜体间铜母排连接和内置接触器的模块化和类模块化的轻预制化架构,大大的简化了整个UPS供配电系统,操作维护简单,降低了人为的故障,提高了可用性。模块化类模块化架构,还可以降低制造采购和维护成本,降低维修时间,提高可用性。 

对于大功率的UPS供配电系统来讲,采用的功率模块更倾向于单相模块,每相功率较大,这样可以降低并联的节点数,降低并联环流,提高可用性,例如250kW的功率柜,内部是6个42kW单相模块,两两并联,分别形成ABC相,一共3个并联点,每个是2模块并联。但如果采用5个50kW三相模块并联,就有3个并联点,每个是5模块并联,复杂程度增加,环流增加,可用性降低。 

对于中等功率的UPS系统来讲,由于功率不大(<200kW),需要并联的模块数不多,更多的还是采用三相功率模块。施耐德在最新的VS系列UPS系统里面采用了50kW的三相功率模块,可以看到由于采用了混合三电平的逆变器,功率模块的效率达到了97.5%,只有3U安装高度,重量低至38kg,一个人就可以进行更换。 

（编辑：应用网_阳江站长网）

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