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? ? ? ?熱備份連接是指當單臺UPS不能滿足用戶提出的供電可靠性要求時,就需要再接入一臺同規格的單機來提高可靠性。任何具有旁路環節的UPS都可以進行熱備份連接,兩臺UPS熱備份連接時.只需將一臺UPS(如UPS1)的旁路的輸入端與市電斷開,并連接到另一臺UPS(如UPS2 )的輸出端上,這樣就構成了兩臺UPS熱備份冗余系統。這種連接非常簡單,當把UPS作為主輸出電源而把UPS2作為備用機時,只需將備用機 UPS2的輸出與UPSI的旁路輸入端相連就可以了,不過此時UPS’的旁路輸入端一定要與其輸入端斷開,在正常情況下,由UPSI向負載供電,而UPS2處于熱備份狀態空載運行;當UPS1故障時,UPS2投入運行,接替UPS2繼續向負載供電。只有當UPS2過載或逆變器故障時,才閉合UPS2的旁路開關,負載轉為由市電供電。
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? ? ? ?兩臺熱備份連接的UPS系統可靠性比單臺UPS的可靠性提高了兩個數量級,并且這種系統的連接方式簡單易行.即使是不同品牌的機器,只要規格、容量相同,就可連接,不需再增加另外的設備.若兩臺不同容量的UPS相連,其容量只能按小的那一臺計算。這種熱備份連接方式也有它的不足之處。
? ? ? ?這種UPS的熱備份連接一般不超過兩臺,它不能增加系統的輸出容量,尤其是兩臺不同容量的UPS連接時,該系統的輸出容量不能超過其中容量較小的那一臺的功率。由于是同容量串聯連接,所以如果一臺UPS過載。轉到另一臺后仍然過載,即供電系統的帶載能力沒有加強。實用中很少有兩臺以上UPS的串聯連接,因此應用場合受到了限制。
? ? ? ?UPS的熱備份的目的是確保負載設備不會在市電停電時因主機故障而斷電,計算機等負載設備數據不會丟失。而UPS的熱備份要解決的關鍵問題是旁路開關的切換要由嚴密的電路控制,不會在切換時有任何斷電情況發生。下面介紹目前常見的幾種熱備份連接方式。
? ? ? ?1.雙機主備冗余供電方式
? ? ? ?UPS處于旁路工作狀態時,負載不受UPS保護。此時,如果發生交流電中斷、過壓等故障,就將造成負載電源供應中斷或設備損壞。因此,很自然想到用一臺UPS的輸出作為另一臺UPS主機的靜態旁路電源,這就是雙機主備冗余供電,也叫雙機串聯冗余供電,如圖2-1所示。
?? ?(1) 工作原理簡述
? ? ? ?①正常情況下,負載的工作電源由UPS主機的逆變器提供,備機處于空載運行狀態。
? ? ? ?②UPS主機故障時,主機轉為旁路供電,此時UPS備機的逆變器輸出通過主機靜態旁路開關供給負載電源.UPS主機故障轉為旁路在毫微秒的時間內完成,不會產生負載電源中斷。
? ? ? ?③備機故障時,備機轉為旁路。此時主機的靜態旁路輸入的不再是備機的逆變器輸出,而是交流電經過備機的靜態旁路開關供給,此時相當于主機單機工作。
? ? ? ?④UPS主、備機同時故障時,UPS主、備機同時轉為旁路工作,交流電經過備機的靜態旁路開關,再經主機的靜態旁路開關供給負載電源。當然,UPS主、備機同時故障的可能性極小。
? ? ? ?(2) 優點
? ? ? ?① 安裝方便,易于實現。只要UPS主機具有獨立的靜態旁路輸入口,就可以很容易地實現UPS主、備機冗余供電,甚至是不同型號、不同品牌的UPS,都可以很方便地組成雙機冗余供電。
? ? ? ?② 可靠性高。系統調試時,只要將UPS主、備機的輸出電壓調整一致即可,根據實際經驗,UPS雙機主、備冗余供電的可靠性高于雙機并聯冗余供電。
? ? ? ?(3) 缺點
? ? ? ?雙機冗余提高了UPS電源供電系統的可靠性,但存在以下一些缺點。
? ? ? ?①主UPS本身發生故障時.可能無法切換而造成輸出中斷。當主UPS內部電源板或電源模塊發生故障時,主UPS會立即停止工作,輸出中斷。此時,主UPS也不可能再從靜態開關轉向旁路.這時即使從UPS是好的也無濟于事.整個計算機系統的供電將被中斷。當主UPS控制電路出現問題后,在逆變器燒毀的瞬間(此時不滿足切換條件)及出現一些其他原因時,也可能會出現靜態開關不切換而造成供電中斷的現象。
? ? ? ?②切換瞬時輸出出現間斷。UPS供電系統為輸出波形連續,采用先合后斷技術,即旁路通過靜態開關與逆變器輸出有一疊加過程以輸出無間斷.但這兩路電壓須***頻率、相位和幅值完全一致,否則將有可能造成切換過程中輸出的不連續。在頻率正常的情況下,主UPS為帶載工況,從UPS為空載。而在電網頻率偏離UPS跟蹤頻率范圍時,UPS將啟動自身晶體振蕩器,由于兩臺UPS為獨立系統,無法進行“鎖相”跟蹤,如在此時發生切換過程,輸出波形將會有更大的輸出間斷時間。特別是在主UPS逆變器發生故障,強行切換時,由于無法進行正常跟蹤,將有可能出現較大的間斷時間,甚至切換失敗。
? ? ? ?③在雙機主備冗余方式的供電系統中,增加了兩個公共故障點。一旦主UPS靜態開關出現故障,此時又要求切換,則會造成負載供電中斷。發生過載時,主、從UPS將依次轉旁路,這時UPS的靜態開關如出現問題,也將造成輸出中斷。
? ? ? ?④設備使用效率低.在整個供電過程中,始終有一臺UPS長期閑置不用,使用效率低,并且備份UPS的蓄電池長期處于浮充狀態下,蓄電池無法放電,使用壽命大大縮短,但可以增加一個主從轉換裝置,定期將主機與從機進行轉換,對主、從機的蓄電池輪流充放電,以解決此問題。但是在主、從轉換過程中,從機處于空載運行狀態,一旦出現切換過程,負載量將從。突變到100 %,整流器和逆變器將受到大電流沖擊,易于損壞,影響正常輸出,甚至斷電。
? ? ? ?⑤維修困難。當主機發生故障,切換到從機供電時,用戶負載不能停機,無法關閉主UPS進行維修。一旦從機出現故障,會造成整個供電系統中斷。
? ? ? ?2.多機主備冗余供電方式
? ? ? ?由于兩臺UPS同時發生故障的概率幾乎為零,因此在雙機主備冗余供電方式的基礎上,可發展一種更為合理、更為節省投資、更為可靠的多機主備冗余供電方式,這就是三機主備冗余供電方式。三機以上的主備機冗余供電原理與三機主備機冗余供電原理相同。
? ? ? ?(1)工作原理簡述
? ? ? ?① 正常情況下,負載電源由主機UPSI和主機UPS2分別承擔,備機處于空載備用狀態。
? ? ? ?② 主機UPS1故障時,主機UPS轉為旁路,備機逆變器輸出通過主機UPS1的旁路開關給負載提供電源。
? ? ? ?③ 主機UPS2故障時.同主機UPS1故障情況。
? ? ? ?④ 備機故障時.相當于主機UPS1和主機UPS2分別單機工作。
? ? ? ?(2)優點
? ? ? ?① 節省投資。比如要實現8okVA雙機冗余熱備份,需兩臺8okVA的UPS,而用上述三機冗余熱備份方式,只要3臺40kVA的UPS即可實現目的,可節省相當一筆投資。
? ? ? ?② 避免單一故障點,增加可靠性。不論雙機主備冗余供電或雙機并聯冗余供電,其輸出線路為單路輸出口,如果輸出總線路故障或輸出線路中任何不受開關保護的負載短路,都將造成所有的負載供電中斷。而三機主備冗余供電,具有兩路輸出口,即使其中一路故障,另一路仍有輸出,因此可有一半的負載正常工作。對干具有雙路交流電輸入的計算機或計算機系統要雙機熱備份時,采用三機主備冗余供電方式完全可排除因電源故障而引起計算機系統工作中斷的可能性。