电源的并联冗余应用
电源的并联冗余应用
双击自动滚屏发布者：RIJEN 发布时间：2007-11-22 23:13:28 阅读：71次【字体：大中小】
有些重要场合需要可靠的供电，那么电源的可靠就尤其重要，因此需要电源具有冗余功能，当一台电源出现故障停止工作，另一台能投入使用，使系统的供电不受影响。
对于普通的电源不具备冗余功能，那么我们只要象下图接法就可以解决这个问题，用两台电源输出端串联D1D2冗余二极管即可。
输出功率选择要以一台能承受所有功率要求为准。
输入端可以是一个电源供电，也可以是两个电源供电。
这样连接可以实现电源的冗余备份，当一台电源出现问题退出工作，另一台还可以工作，实现供电的可靠。
这样连接的缺点是两台电源不一定能平均分配电流，共同承担负载。
如果电源有均流功能，如图虚线所示具有均流母线，则电源可实现共同承担负载的功能，具有均流功能的电源使用起来更具可靠性。
我公司可提供具有均流功能的电源，但用户应与我们联系！。
UPS冗余方式介绍
UPS冗余方式介绍UPS（不间断电源）是指电源异常时能够提供电力支持并保证关键设备持续运行的设备。
为了提高UPS系统的可靠性，常会采用冗余方式。
冗余方式是指在系统设计中采用多个相同或相似的元件，并通过合适的互补控制策略来提高系统的可靠性和容错能力。
下面将详细介绍UPS的常见冗余方式。
1.N+1冗余N+1冗余是指在UPS系统中同时运行N+1个并联的UPS模块，其中N个运行正常，而1个作为备份机组。
当任意一个模块发生故障时，备份机组会自动接管并提供电力，保证关键设备的连续供电，从而实现不间断电源。
N+1冗余方式在UPS系统设计中被广泛使用。
2.2N冗余2N冗余是指在UPS系统中设置两个独立的并行系统，每个系统都能独立支持负载。
这种方式要求系统的双重容量，但能够提供更高的可靠性。
当其中一个系统发生故障时，另一个系统能够完全接管负载并继续供电，保证不间断的电力供应。
3.N+X冗余N+X冗余是指在UPS系统中设置N个模块，并增加X个备份模块。
当任意一个模块发生故障时，备份模块能够接管负载并提供电力。
这种方式提供了更高的冗余级别和容错能力，适用于对可靠性要求极高的应用场景。
4.双转换冗余双转换冗余是指UPS系统通过两个独立的AC/DC和DC/AC变换器进行工作，其中一个变换器负责直接提供电力给负载，另一个变换器则作为备份。
当主变换器发生故障时，备份变换器会立即接管负载。
这种方式提供了无缝切换和较高的可靠性。
在UPS系统的冗余设计中，还可以采用冗余电池组、冗余输入/输出回路等方式来进一步提高系统的可靠性和容错能力。
冗余的设计和措施可以有效地减少UPS系统因设备故障、电池耗尽或电力中断等原因而导致的停机和数据丢失。
总结而言，UPS冗余方式是通过合适的系统设计和互补控制策略来提高UPS系统的可靠性和容错能力。
通过采用N+1冗余、2N冗余、N+X冗余和双转换冗余等方式，可以保证关键设备的连续供电，减少停机时间和数据丢失风险，提升系统的稳定性和可靠性。
冗余电源是什么意思
冗余电源是什么意思
冗余电源（Redundant Power ）是用于服务器中的一种电源，是由两个完全一样的电源组成，由芯片控制电源进行负载均衡，当一个电源出现故障时，另一个电源马上可以接管其工作，在更换电源后，又是两个电源协同工作。
冗余电源是为了实现服务器系统的高可用性。
除了服务器之外，磁盘阵列系统应用也非常广泛。
电源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N+1备份、冗余热备份等方式。
容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大。
冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时，备份模块立刻启动投入工作。
这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口。
并联均流的N+1备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通。
UPS电源并联冗余方式和串联冗余方式的选择
UPS电源并联冗余方式和串联冗余方式的选择：1、ups不间断电源并联冗余并联冗余是将多于两台同型号、同功率的UPS电源，通过并机柜、并机模块或并机板，把输出端并接而成。
目的是为了共同分担负载功率，其基本原理是：正常情况下，两台UPS 均由逆变器输出，平分负载和电流，当一台UPS故障时，由剩下的一台UPS承担全部负载。
三机并联也是常用的一种方式，比如对于60KVA的负载，我们可以考虑三台30KVA并联，即使一台UPS出现故障，另两台UPS仍然可以承担全部负载，此为N+1并联冗余。
并联冗余的本质，是不间断电源均分负载。
要实现并联冗余，必须解决以下技术问题：1．每个UPS逆变器输出波形保持同相位、同频率；2．每个UPS逆变器输出电压一致；3．每个UPS电源必须均分负载；4．UPS不间断电源故障时能快速脱机。
不间断电源并联冗余的缺点：1．由于要求功率均分，因而调试困难。
有些品牌UPS要在满负载运行时调节功率均分。
另外：输入、输出线长、线径都是影响均分的因素。
2．并机柜系统如发生故障，将中断整个系统供电（瓶颈故障）。
LEUMS是世界五大UPS生产厂之一，由于采用DSP控制技术，具有高超的冗余并联运行技术：不间断电源并联冗余的优点：1．并机运行的UPS独立控制电压与相位，没有公共控制部分，不存在瓶颈故障。
2．并机调试非常简单，只须每台UPS不间断电源参数设置完毕，即可投入并联运行。
3．由于采用DSP控制技术，并机运行的每台UPS输出滤形，电压都非常一致，因此并机环流很小。
4．多机并联运行，SYNTHESIS系列：三台并联；EDP90系列：六台并联。
5．在并联系统中任意一台UPS故障时，DSP控制技术可以在正弦波的任意一点切换，使故障UPS快速脱机，由其它UPS继续不间断地供电。
并联冗余技术的要点说明：大功率UPS相位跟踪在±3°，两台UPS并联有可能在相位上相差6°，造成电压差，sin6°=30V，因而在输出端会造成很大的环流，就有可能使逆变器因过载而烧毁。
UPS逆变模块的N+m冗余并联结构和均流
3个UPS模块的并联可以将可靠性提高4个数量级，不可靠性由原来的1％降到了0.000001％。
1.2 可用性的提高
UPS的可用性的一般定义为
可用性（Availability）=MTBF/(MTBF+MTTR） （1）
式中：MTBF为平均无故障时间，反映UPS的可靠性及冗余性；
2.1.1 监控均流母线对地短路故?的措施
均流母线工作正常时电压UB为一定值，且等于各模块电流Ik检测信号电压UIk的平均值；而均流母线短路时其电压UB=0，利用这个特点，在均流电路中接一个均流母线电压检测电路，就可以及时发现母线短路故障。检测电路，它由光耦、继电器和声光报警器组成。
2.1.2 任一模块不工作时的监控措施
1）各个UPS模块的频率、相位、相序、电压幅值和波形必须相同；
2）各个UPS模块在输入电压和负载的变化范围内，必须能够实现对负载有功和无功电流的均匀分配，为此要求均流电路的动态响应特性要好，稳定度要高；
3）当均流或同步出现异常情况或UPS模块出现故障时，应能自动检出故障模块，并将其迅速切除而又不影响UPS的正常运行。
模块失效时，其输出电流也为零，相应的模块电流Ik检测信号电压UIk=0，即图6中a点电压等于零。因此，在整流放大器的输出端接一个电压检测电路，就可以实现对模块失效的监控。监控电路，它由光耦、继电器和声光报警器组成。模块正常工作时，UIk>0，光耦导通，继电器K工作，K的常开接点闭合，均流采样电阻R接入母线，K的常闭接点断开，报警器不工作；当模块失效时，UIk=0，光耦截止，K失电，K的常开接点断开，模块与母线隔离，保证了其他模块不下调，K的常闭接点闭合，报警器工作，告知用户该模块失效。
五种常用的UPS电源并机方案
五种常用的UPS电源并机方案UPS并机的方案有几种，这里简单整理出来供大家参考。
主要揭示原理，分析优劣。
这里先从高端（HIGH）到低端（LOW）的次序。
1、模块化并机+外置静态开关模式这是目前比较高、大、上的模式，较费银子，先看结构：优点：任一台UPS故障停机后，负载都可以由剩余UPS承担；正常工作时，负载由所有UPS分担，负载率低；设置独立STS静态切换开关，并设有STS的维修旁路便于维护，STS故障的可靠性有所提高，降低风险点；负载也可分散配置，降低风险系数；缺点：增设设备较多，2台UPS、2台STS、市电配电柜1台，需要占地面积较大,投资额较大；2、并联式UPS热备份系统这是目前最常用的模式，虽然成本不低，但是可靠性对得起这个价格，所有是最最常用的并机方式，如果您还想再节省一些Money，那就采用2+1并机方式：三台UPS并机，任何一台故障，都不会影响正常的供电。
下面是1+1并机的原理图：优点：任一台UPS故障停机后，负载都可以由剩余UPS承担；正常工作时，负载由所有UPS分担，负载率低；市电停止时，电池续航时间为所有电池组的累加时间；缺点：技术要求高、调试复杂，要求并机UPS的品牌、型号、规格完全一致；对各台UPS的输出同步性要求高，一旦不同步产生环流，有可能导致短路故障；3、旁路式UPS热备份系统旁路式UPS冗余模式属于热备模式，即：在同一时刻只用一台UPS为负载提供电力，另一台等着，一旦运行着的主UPS故障，等待的UPS立即接管负载。
原理如下：优点：易实现后期改造，不同品牌、不同容量UPS都可组建；可分开维保，且保证维保时负载仍受UPS保护；运行效率高于串联式UPS；市电停止时，电池续航时间为两组电池组的累加时间；缺点：UPS1的静态旁路开关为系统瓶颈，一旦故障可能导致负载断电；UPS2长期空载运行，效率低；且电池组长期得不到放电，寿命下降；4、串联式UPS热备份系统串联UPS 是早期冗余模式受UPS技术落后限制而采取的一种冗余模式，现在已经不在使用，其原理如下：优点：任一台UPS故障停机后，负载都可以由剩余UPS承担；正常工作时，负载由所有UPS分担，负载率低；设置独立STS静态切换开关，并设有STS的维修旁路便于维护，STS故障的可靠性有所提高，降低风险点；负载也可分散配置，降低风险系数；缺点：增设设备较多，2台UPS、2台STS、市电配电柜1台，需要占地面积较大,投资额较大；5、单机在线式UPS前面列举了并机冗余模式，最后看看UPS单机的原理：优点：系统构架简单，控制逻辑易实现，造价低。
UPS的1／2冗余设计
UPS的1/2冗余设计摘要：针对目前电力系统相关部门还不能完全保证电力能够正常持续供应，UPS的开发和应用，则大大改善了电力供应中断问题的解决方式和措施，现本文就针对UPS电源冗余运行的应用进行相关的探讨，提出UPS多机冗余运行的可行性及实施办法。
关键词：UPS; 冗余设计前言：UPS（Uninterruptible Power System ）是不间断电源的英文缩写，顾名思义，不间断电源就是指保持电力持续正常运行的设备。
而冗余电源则是指两个完全一样的电源由芯片控制的电源组，冗余电源主要是应用于对电力要求较为严格的设备中，一般用于服务器的电力供应。
这种电源组是通过两个电源的相互配合相互补助来达到电力供应的持续稳定，保证服务器的正常工作和系统安全。
一、UPS冗余的几种方式1、N+1模块化UPS，以APC的SY机型来说。
SY 16K N+1 表示：机器的最大功率为16KV A，SY功率模块为4KV A一个，则N最大为4，所以此SY机器可以装5个功率模块。
2、N+2此处的2表示可以坏2个模块，不会超载；以SY 16K 4+1为例，如果负载小于75%，也就是说负载只有三个模快的功率，那么此台UPS就会冗余2个模块。
3、2N两台并联4、2(N+1)两台有冗余功能的UPS再并联，双保险。
二、UPS电源存在的问题由于目前大多数的UPS电源在设计上存在各装置的UPS电源容量大小不一、品牌多样、规格差异等问题，且设置无统一性，给维护检修造成较大困难，系统可靠性降低，前后总投资成本上升。
目前运行的UPS电源主要存在以下情况：1、很多UPS电源使用时间较长，故障发生频率越来越高，但又没有统一的零件配件，增大了维修的难度，也增加了UPS电源的费用成本。
2、维修过的UPS电源，其运行效果仍难以令人满意，且可能随时发生故障。
3、UPS电源配置零散，资源无法共享，运行中发生故障无在线热备机。
4、UPS电源增容费用高。
三、UPS电源并机冗余运行设计分析随着社会的不断发展，对UPS电源的要求也越来越多，要求UPS电源能够符合多种电子设备的要求，增大UPS电源的容量等。
几种实用的低电压冗余电源方案设计
几种实用的低电压冗余电源方案设计引言对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通信设备、监控设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。
冗余电源设计是其中的关键部分,在高可用系统中起着重要作用.冗余电源一般配置2个以上电源。
当1个电源出现故障时，其他电源可以立刻投入，不中断设备的正常运行.这类似于UPS电源的工作原理：当市电断电时由电池顶替供电。
冗余电源的区别主要是由不同的电源供电。
电源冗余有交流220 V及各种直流电压的应用，本文主要介绍低压直流（如DC 5 V、DC 12 V等）的冗余电源方案设计。
1 冗余电源介绍电源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N+1备份、冗余热备份等方式。
容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大。
冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时,备份模块立刻启动投入工作.这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口.并联均流的N+1备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电。
这种方案在1个电源故障时不会影响负载供电，但负载端短路时容易波及所有单元.冗余热备份是指电源由多个单元组成，并且同时工作,但只由其中一个向设备供电，其他空载。
主电源故障时备份电源可以立即投入,输出电压波动很小.本文主要介绍后两种方案的设计。
2 传统冗余电源方案传统的冗余电源设计方案是由2个或多个电源通过分别连接二极管阳极，以“或门”的方式并联输出至电源总线上。
如图1所示.可以让1个电源单独工作，也可以让多个电源同时工作。
当其中1个电源出现故障时，由于二极管的单向导通特性，不会影响电源总线的输出.在实际的冗余电源系统中，一般电流都比较大，可达几十A。
考虑到二极管本身的功耗，一般选用压降较低、电流较大的肖特基二极管，比如SR1620～SR1660(额定电流16 A)。
UPS电源并联冗余方式和串联冗余方式的选择剖析
UPS电源并联冗余方式和串联冗余方式的选择:1、ups不间断电源并联冗余并联冗余是将多于两台同型号、同功率的UPS电源,通过并机柜、并机模块或并机板,把输出端并接而成。
目的是为了共同分担负载功率,其基本原理是:正常情况下,两台UPS 均由逆变器输出,平分负载和电流,当一台UPS故障时,由剩下的一台UPS承担全部负载。
三机并联也是常用的一种方式,比如对于60KVA的负载,我们可以考虑三台30KVA 并联,即使一台UPS出现故障,另两台UPS仍然可以承担全部负载,此为N+1并联冗余。
并联冗余的本质,是不间断电源均分负载。
要实现并联冗余,必须解决以下技术问题:1.每个UPS逆变器输出波形保持同相位、同频率;2.每个UPS逆变器输出电压一致;3.每个UPS电源必须均分负载;4.UPS不间断电源故障时能快速脱机。
不间断电源并联冗余的缺点:1.由于要求功率均分,因而调试困难。
有些品牌UPS要在满负载运行时调节功率均分。
另外:输入、输出线长、线径都是影响均分的因素。
2.并机柜系统如发生故障,将中断整个系统供电(瓶颈故障。
LEUMS是世界五大UPS生产厂之一,由于采用DSP控制技术,具有高超的冗余并联运行技术:不间断电源并联冗余的优点:1.并机运行的UPS独立控制电压与相位,没有公共控制部分,不存在瓶颈故障。
2.并机调试非常简单,只须每台UPS不间断电源参数设置完毕,即可投入并联运行。
3.由于采用DSP控制技术,并机运行的每台UPS输出滤形,电压都非常一致,因此并机环流很小。
4.多机并联运行,SYNTHESIS系列:三台并联;EDP90系列:六台并联。
5.在并联系统中任意一台UPS故障时,DSP控制技术可以在正弦波的任意一点切换,使故障UPS快速脱机,由其它UPS继续不间断地供电。
并联冗余技术的要点说明:大功率UPS相位跟踪在±3°,两台UPS并联有可能在相位上相差6°,造成电压差,sin6°=30V,因而在输出端会造成很大的环流,就有可能使逆变器因过载而烧毁。
谈UPS冗余并联与双总线连接供电方案
一、概述为了提高信息机房供电系统的运行可靠性，一般采用的方法有两种，即供电系统的冗余连接和负载设备的双电源或三电源冗余输入。
这可从下面的可用性表达式中看出：式中的A（Availability）表示的是可用性，它的含义是在整个规定运行时间中，可靠供电时间的比例；MTBF是表示设备可靠性的平均无故障时间，它的含义是平均多长时间不出故障；MTTR表示的是平均修复时间，它的含义是电源所有故障维修时间之平均值。
从式（1）中可以看出，为了提高可用性也有两个途径：提高电源的平均无故障时间和缩短平均修复时间。
但当机器的期间质量达到一定程度后，再增大平均无故障时间的代价较大，而且效果也不太显著，因为总不能将平均无故障时间做到无穷大。
然而缩短平均修复时间的效果却比较明显，如果平均修复时间缩短为零（这种可能性是存在的，而且也不难实现），那么可用性就是100%。
采用UPS冗余并联方法就可达到这个目的：比如两台同容量的UPS 并联，其中任何一台都具有承担100%负载的能力，那么两台并联后就有了200%的供电能力，所以其中任何一台因故障而停机后，另一台仍可以接着继续供电，使负载设备的工作得以不间断地连续进行下去，达到了修复时间缩短为零的目的。
负载设备的多电源入口，也可达到上述目的。
多电源入口就意味着需要多个电源供电，任何一个入口的电源都具有100%的负载能力，所以其中任何一台电源因故障而停机后，另外的电源仍可以接着继续供电，使负载设备的工作得以不间断地连续进行下去。
正是由于有这两种提高系统可靠性的方式，也就引出了下面几种供电方案的模式。
二、UPS冗余并联供电方案的可靠性与可用性1. 两台UPS冗余并联举例为了容易分析，在这里只用两台UPS作1+1冗余并联，如图1所示。
后面的所有负载之和小于100kVA，两台UPS的输出电压在输出配电柜内直接并联，然后再通过开关S给负载供电。
如果遇到双电源负载就可以分别从两相电压上各引一路到负载，照样满足双电源输入的条件，如图中S3、S4所示。
并联型直流电源系统应用研究
1L+ 1L-
均流
11AD
并联模块 PB11004(铅酸)
共4台
-~
JQ11 C65N C10A/2P
FU11 AES 2*58 80A
BAT11 100Ah/12V
A1 B1 C1 25N
11KM CJX4-2511/3P
AC220V 2A11 2B11 2C11
11JQ
iC65N C20A/3P
21F AM20B/3+N
11JQ iC65N C32A/3P
11KM 12KM
12JQ iC65N C32A/3P
馈线名称 电缆规格 断路器型号 额定电流 馈线数量
5SY5/C 63A/2P 15回
5SY5/C 32A/2P 1回
5SY5/C 20A/2P 3回
5SY5/C 32A/2P 3回
至绝缘监测仪
5SY5/C 63A/2P 2回
IPM-C
IPM-C
IPM-C
IPM-C
1KH1-12
1KQ1-12 +KM -KM
1KH1315-16
1KH17-18 1KQ17-18
至监控系统
+KM1
12LE SZ1T-100A
-KM1
1ZK 3VL160N/125A/3P
1L+ 1L-
11AD
并联模块 PB22002
共8台
-~
12KA(1LK2状态) 至III段系统并联电池模块
KM3KM3+
至10kV开关室III段直流母联开关3LK1
馈线名称 电缆规格 断路器型号 额定电流 馈线数量
5SY5/C 32A/2P 21回
5SY5/C 25A/2P 3回