科士達(dá)UPS電源YDC3330長延時外接電池科士達(dá)UPS并機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行方式分析
科士達(dá)UPS電源YDC3330 長延時外接電池
圖中UPS1～4在配電上共用輸入和輸出交流母線,組成一個在物理結(jié)構(gòu)上的并聯(lián)系統(tǒng),通過并機(jī)控制軟件和并機(jī)連接硬件交互數(shù)據(jù)將原本獨立的科士達(dá)UPS主機(jī)在邏輯上組成一個有機(jī)體。實現(xiàn)并機(jī)系統(tǒng)再理想狀態(tài)下各科士達(dá)UPS單機(jī)輸出同步,輸出電壓、輸出電流和輸出頻率一致,不存在超前、滯后現(xiàn)象;各單機(jī)之間不存在“環(huán)流”問題;并機(jī)系統(tǒng)中正常工作時,各科士達(dá)UPS均分負(fù)載,不會出現(xiàn)系統(tǒng)中某臺負(fù)載率過高出現(xiàn)轉(zhuǎn)旁路的情況,當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時,每臺UPS可以實時動態(tài)調(diào)整自身的輸出功率;在并機(jī)系統(tǒng)中某一臺出現(xiàn)故障后會主動退出并機(jī)系統(tǒng)并且不會影響整個并機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此,可靠的并機(jī)控制軟件和并機(jī)連接硬件是并機(jī)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的核心。
3 UPS不同并機(jī)方式可靠性分析
下面介紹業(yè)界主流UPS廠家的并機(jī)技術(shù)，并對其并機(jī)控制軟件和并機(jī)連接硬件的可靠性進(jìn)行分析。
(1)UPS并機(jī)控制軟件根據(jù)實現(xiàn)方式分為主從控制方式和對等控制方式
①主從控制方式
主從控制方式根據(jù)主機(jī)產(chǎn)生方式分為傳統(tǒng)型主從控制方式和改進(jìn)型主從控制方式。
·傳統(tǒng)型主從控制方式
主從控制方式即在UPS并機(jī)系統(tǒng)中選出一臺UPS作為控制主機(jī),系統(tǒng)中剩余的UPS作為從機(jī)。
主機(jī)通過相應(yīng)子功能模塊完成電流、電壓、頻率的同步并向從機(jī)發(fā)布同步命令,實現(xiàn)系統(tǒng)的同步和負(fù)載的均分,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
在負(fù)載發(fā)生變動的時候主機(jī)會進(jìn)行計算對各種參數(shù)進(jìn)行重新計算和調(diào)節(jié)后重新發(fā)出各種指令給從機(jī)完成負(fù)載的重新分配和同步控制。
傳統(tǒng)的控制算法在控制主機(jī)的選擇上,采用按著預(yù)先設(shè)定好的方式,一旦控制主機(jī)失效,系統(tǒng)將按著預(yù)先約定的順序?qū)⒅鳈C(jī)轉(zhuǎn)移到備用主機(jī)上。
·改進(jìn)型主從控制方式
在傳統(tǒng)型主從式控制中,一旦備用主機(jī)沒有按約定的順序啟動,當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時,系統(tǒng)中各臺UPS無法實現(xiàn)各種參數(shù)的重新分配即無法做到同步。導(dǎo)致某臺UPS過載轉(zhuǎn)旁路隨后整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)為旁路工作,此時系統(tǒng)將處于不可靠狀態(tài)。
改進(jìn)型主從控制算法在主機(jī)的選擇方式上不在僅依靠一臺備用主機(jī)實現(xiàn)系統(tǒng)的備份控制,可以根據(jù)實際需要采用特定控制機(jī)制隨機(jī)選舉產(chǎn)生一個新的主機(jī),系統(tǒng)中的任何一臺主機(jī)都有可能成為新的控制主機(jī),改進(jìn)型主從控制算法相對于傳統(tǒng)型控制算法在主機(jī)的選擇機(jī)制上進(jìn)行了改進(jìn),但由于這種方式系統(tǒng)內(nèi)每臺UPS都有可能被選舉成為新的控制主機(jī),因此每臺UPS上必須擁有主機(jī)控制的相關(guān)算法和實時對主機(jī)控制狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,因此對控制器的運(yùn)算速度、實時響應(yīng)能力要求比較高。
從以上對傳統(tǒng)型主從控制方式和改進(jìn)型主從控制方式的分析可知,主從控制方式主機(jī)生成程序的可靠性對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性作用。主從控制方式控制軟件的任一子功能模塊出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致系統(tǒng)故障。在邏輯上各子功能模塊是串聯(lián)關(guān)系。為更直觀表達(dá)和簡化計算,假設(shè)并機(jī)控制軟件內(nèi)各種子功能是在統(tǒng)計上是相互獨立的,此時可靠度數(shù)學(xué)模型為:
其中RS(t)為并機(jī)控制軟件系統(tǒng)可靠度,m為并機(jī)控制軟件子功能模塊數(shù)量(注:子功能模塊含主機(jī)產(chǎn)生、負(fù)載均分、動態(tài)響應(yīng)等功能模塊),Rj(t)為并機(jī)控制軟件子功能模塊可靠度。