UPS的冗余技术和在线维护(热插拔)

　　早期的UPS电源采用主备方式，其备用电源的容量和主电源相同，造成电源成本增加，而且在主备转换时还会造成电能中断。目前蓄电池组和开关整流器的并联及热插拔(Ⅳ+l冗余供电方式)已经取代主备方式，成为UPS电源的基本运行方式，使得电源的可靠性能大幅度提高。Ⅳ+1冗余供电方式不仅降低了电源的成本，并且保证了供电过程不中断。这种冗余供电方式的实质是通过并联平行操作的电源模块提供分布式电源，所有的模块并联运行并平均负担当前的负载，电源阵列比额定容量多配置1个功率模块，当1个模块出现故障时，特设的电路将故障模块从负载上断开，其他模块将立即支持所有负载，使其连续不问断地供电。替换模块后，UPS的控制电路和蓄电池仍然可以在线运行。这种灵活的模块化设计，使用户可以自行堆叠电池模块，以增加UPS的输出功率，延长供电时间，大大增强了电源的可靠性。

　　多组UPS冗余并联和热插拔技术的原理大体一致，但实现起来要比单台UPs复杂得多，这是因为交流电的变量比直流电要多，有相序、频率、相位、电压幅值和波形等5个变量，其中任意一个与市电电源不一致，都不能使UPS组投入电网。在投入电网后还必须不断地检测各台UPS输出的有功功率和无功功率，通过调节电压和相位等变量实现各UPS输出有功功率和无功功率的平均分配。

　　由此可见，UPS的并联和热插拔技术有3个要求：一是能够正常工作的UPS可以自动投入电网;二是并联运行的UPS之间有功功率和无功功率的均匀分l配;三是在不干扰电网的情况下快速切除故障UPS，实现系统的快速维护。

　　UPS蓄电池的检测和维护

　　蓄电池是UPS的心脏，不管UPS电路多么先进，其性能最终取决于它的电池，蓄电池的稳定性和在放电过程中能够提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有十分重要的意义。

　　目前，国内的UPS一般采用阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)。实践证明，VRLA端电压与放电能力无相关性，VRLA和电池组在运行过程中，随着使用时间的增加必然会有个别或部分电池因内阻变大，呈退行性老化现象。整组电池的容量值并不是以平均值或额定值(初始值)为准，而是以状况最差的电池容量为准。当电池的实际容量下降到其本身额定容量的90% 以下时，电池便进入了衰退期，当电池容量下降到原来的80%以下时，电池便进入急剧衰退时期。由于衰退期很短，这时电池组已存在极大的事故隐患。

　　蓄电池的寿命主要取决于电池的充放电次数，随着充放电次数的增加，蓄电池的内阻增大，放电能力减少，当达到一定程度时，这种变化会急剧加快，造成电池老化失效。因此，对蓄电池进行长期跟踪测试，优化电池充、放电方法，并实行状态管理非常必要。目前蓄电池组充电一般采用的ABM(AdvflncedBattery Management)3阶段电池管理方案，将充、放电分成3个阶段：(1)恒流均衡充电，将电池容量充到90% ;(2)浮充充电，将电池容量充到100%，然后停止充电;(3)自然放电，在这个阶段里，电池利用自身的漏电流放电。一直到规定的电压下限，再重复上述的3个阶段。这种方式改变了以前充满电后，电池仍然处于不问断浮充的状态，有效延长了蓄电池的使用寿命。

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