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兆瓦级积木式一对多UPS设计技术路线的研究及其应用
  • 人工智能的睁开、新型制功课的兴起,对应用的电能请求越来越严,不只必要UPS供给周详高品格的靠得住而稳固的电能,还必要具有超出传统UPS的功效,如在UPS上增长其余功效,当环境必要UPS功效时,则包管不间断供电,当必要应急供电时具有EPS应急供电功效,当必要有消除电网谐波时具有有源滤波功效等。面对这些繁杂的必要,采纳UPS传统的设计技术路线已经不顺应,不能称心市场的请求。积木式一对多设计技术路线应运而生。

    UPS问世到如今大约有五十年了。在这期间,UPS阅历了从后备式、互动式、在线式,从工频机到高频机,从方箱式到超薄式、从塔式机到机架机及机架模块机,期间还出现过插到PC电脑中的UPS卡。从输入交换电的UPS,又出现输入直流电的UPS。从节制办法上看,从模拟电路到数只疍SP节制电路,和当初功率级应用的MOS管,到如今应用IGBT管技术,单机功率从几百伏安到几百仟伏安,到后来的并机备份、冗余并机、增容并机等。备用光阴上,从模范5~10min到可备用8h等等五花八门种类繁多。UPS技术睁开很快,产品线睁开也很多。但是UPS的设计技术路线都不停没有打破性变更,不停是沿用一对一的设计思绪在走,即对着一个需要(一个规格或相邻的几个规格)做一个技术设计计划。每一次设计,只满意一个样板偏向需要,或是一个规格或是相邻的几个规格,每当出现一个非标需要时,要么束手无策,要么必要从新做设计,给设计工作带来了很大的工作量,贻误市场,误了商机。
      
      不只如斯,因为UPS问世当初设计初衷,是紧紧地环抱着电脑PC、计算机房、网路或通讯等比较繁多的负载领域着手设计,然而本日UPS的应用领域已颠末繁多领域向着多元领域扩大,UPS的需要由模范设置设备摆设向着非标设置设备摆设改变,由当初的PC为主的市场改变与非PC并列睁开的市场,由IT领域主导的市场逐渐渗透到非IT各个领域。UPS市场越来越偏离了传统的UPS应用领域。UPS负载的种类越来越多样化,UPS规格容量朝着兆瓦级或超大型容量睁开,以往的UPS只能满意传统的需要,新需要下的新UPS市场悄悄地在睁开,如何面对和霸占这些率场是摆在咱咱咱们眼前一个重要课题。
      
      分外是今后人工悄的睁开、新型制功课的兴起,对应用的电能请求越来越严,不只需要UPS供给周详高品格的靠得住而稳固的电能,还需要具有超出传统UPS的功效,如在UPS上增长其余功效,当环境必要UPS功效时,则包管不间断供电;当必要应急供电时,具有EPS应急供电功效;当必要有消除电网谐波时,具有性滤波功效等。
      
      如何面对这些繁杂的需要,采纳UPS传统的设计技术路线已经不顺应,不能满意市场的请求。为此咱咱咱们提出了一积木式一对多设计技术路线,供大家探究研究。
      
      1 积木式一对多设计技术路线的简介
      
      设计技术路线系指某类产品在设计过程中,在技术纲领方面自始至终灌输的一条主线,设计过程不停遵照这条主线睁开工作。
      
      积木式一对多设计技术路线,又可称功率单位分离式一对多设计技术路线,是指将某类产品按照产品的功效解离成若干功效单位,尔后对每一种功效单位停止系列设计,再根据用户订制的请求,对一次设计的功效单位的基础件停止搭配,象垒积木式的停止二次组合设计,针对性地满意用户请求的产品。第一基础件的设计就从一系列的规格停止着手,第二次设计只是一个组合设计,可根据第一次设计进去的基础件停止多系列多规格的搭配组合,而不是对号入座的组合,把一个设计过程分为两段,第一段即第一基础件设计,把每个功效元件设计成大小歧的一类积木块。第二阶是组合设计,只是把已经设计完工的各基础件获得的积木块搭配组合成用户需要或订制的产品,这种设计技术路线对共性用户、订制用户单件小批量产品是非常匹配的。UPS临盆企业一定要有这种与订制临盆相匹配的设计技术路线。
      
      2 对积木式一对多设计技术路线举例说明

         以UPS不间断电源为例。
      
      (1)把UPS解离成多个功效单位(见表1)
      
      (2)根据解离表停止二次设计,按照用户需要搭配分歧的产品
      
      ①模范型:从解离表中选出模范型对应的各功效单位停止搭配;
      
     、抗冲击型:负载中有电动机启动冲击,需加大抗冲击能力,把逆变单位和整流单位加大再搭配其余功效单位;
      
     、墼銮型:负载中有周期瞬间变更负载,必要瞬时留有功效余量。特意把UPS中的功率单位加大一号,包管平安靠得住;
      
     、芑箱非标型:用户请求的尺寸和式样设计机箱,停止功效单位的搭配UPS产品;
      
      ⑤机内非标型:按电气设计者的图样请求,图样中有若干与模范型UPS无关的器件,属UPS+配电箱交融一体的订制产品,把分歧的功效单位搭配非标UPS;
      
     、充电能力变更型:根据电池备用光阴(从10分钟到若干小时)搭配分歧的充电能力,用充电情势并联应用可多可少;
      
      ⑦每组电池可调节型:可根据电池的大小设置设备摆设每组电池的节数,可用通常的32节、40节调剂到16节、18节……等等;
      
     、嗨路输入型:根据两路市电设置设备摆设两个整流单位,两路市电在无电池的环境实现无缝互补供电;
      
     、逆变器冗余型:根据负载的重要性设置设备摆设双逆变器UPS成为冗余型UPS;
      
     、庠容并机型:根据用户请求采纳多个逆变器并机增容。
      
      3 UPS的设计技术路线的剖析
      
      回想UPS当初的问世,和睁开的过程中产品设计走过的路,可看出UPS技术领域虽然属于电力电子技术。但因为UPS是从电子产品睁开而来,难免沾染上很多电子产品的设计惯性,沿着电子产品的技术路线来设计。因此早期的UPS的设计,其电子元件和电力元件放在一个PCB板上,即弱电与强电不分。一对一设计,即一次只能设计一个规格,最为代表性的产品,即小功率的后备式UPS或互动式UPS等,只能顺应小容量的UPS。咱咱咱们称为第一种的UPS设计技术路线,即强弱电不分一对一的设计路线。后来因为UPS功率的变大,UPS的PCB板上的强电和弱电不能放在一体,只好将弱电元件与强电元件停止分离,但仍然遵照着一对一的设计,这种设计顺应模范型中等容量的UPS,咱咱咱们称为第二种设计技术路线。将UPS进一步按照功效单位分离,睁开一对多设计。这种办法咱咱咱们称为第三种设计技术路线,这技术路线对大规格、超大规格兆瓦级UPS设非常便利,对非模范设置设备摆设的UPS设计很机动很顺应。
      
      表2给出了三种UPS设计技术路线的优缺点。
      
      从以上阐发可以或许看出,三种设计技术路线各有优缺点,各有用场,对付非标UPS、订制型UPS,分外是兆瓦级UPS,选用第三种设计技术路线是非常合适的。
      
      4 积木式一对多设计技术路线的应用
      
      因为咱咱咱们公司产品的分外源在单件。小批量、规格多、容量大、按设计者需要订制临盆等特色,因此在10年前咱咱咱们就对EPS、UPS、SPS三种产品履行了积木式一对多的设计技术路线。10年以来,咱咱咱们采纳这种设计路线,非常便捷地临盆了几千台订制产品几十台兆瓦级的电源产品。自接单开端,从组合设计、机箱加工、功效单位的组装与洽购到产品总调试,短的15天、长的30天就可以或许交付用户称心的产品,分外是对一些兆瓦级的非标订制产品在很短的周期就可交付用户,如果不是采纳这种积木式一对多的设计技术路线,那是很难办到的。值得一提的事,上述三种电源产品的中央部件-逆变器都是一样的,EPS、UPS、SPS三种产范用这种逆变器,在临盆中不用增大库存,充足同享,对临盆技术办理带来很多好处。
      
      下面介绍的两个产品均为积木式一对多设计技术路线的应用实例。
      
      图1是为外洋临盆线供电的积木式2MVA变频变压电源。输入380V/50Hz,输入440V/60Hz。图2为1,25MVA积木式船舶岸电电源,可为船舶24h连续供电。输入380V/50Hz,输入460V/60Hz。
      


      5 结束语
      
      颠末过程10年的实践应用,咱咱咱们认为这种积木式一对多设计技术路线非常顺应于订制、单件、非标、大容量等特色的临盆企业,是一种值得履行应用的一种好的设计技术路线。
      
      作者简介
      
      隋学礼,1951年生,青岛创统科技集团有限公司总裁,应用研究员,世界电力电子学模范化技术委员会逆变电源分技术委员会副主任,山东省机人研究会会长,青岛市工程师协会会长。自1990年至今,28年不停从事UPS、EPS、SPS的技术研究与产品开拓及其市场应用,具有多项创造专利和软件著述权,介入13项UPS、EPS、SPS电源产品国度模范的制定,是EPS电源产品定名者和产品创始人之一,是船舶用兆瓦级SPS创始人,并获教育部二等奖、获中国机械工业科学技术奖特等奖。
      
      编辑:Harris
      
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