兆瓦级积木式一对多UPS设计技术路线的研究及其应用
人工智能的开展、新式制造业的鼓起,对运用的电能要求越来越严,不只需求UPS供给精密高质量的牢靠而安稳的电能,还需求具有逾越传统UPS的功用,如在UPS上添加其他功用,当环境需求UPS功用时,则保证不间断供电,当需求应急供电时具有EPS应急供电功用,当需求有消除电网谐波时具有有源滤波功用等。面临这些冗杂的需求,选用UPS传统的规划技能道路现已不习惯,不能满足商场的要求。积木式一对多规划技能道路应运而生。
UPS面世到现在大约有五十年了。在这期间,UPS经历了从后备式、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,期间还呈现过插到PC电脑中的UPS卡。从输出交流电的UPS,又呈现输出直流电的UPS。从操控办法上看,从模仿电路到数字化DSP操控电路,以及最初功率级运用的MOS管,到现在运用IGBT管技能,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。备用时刻上,从规范5～10min到可备用8h等等形形色色品种繁多。UPS技能成长很快,产品线开展也许多。可是UPS的规划技能道路都始终没有突破性改变,一向是沿用一对一的规划思路在走,即对着一个需求(一个规范或相邻的几个规范)做一个技能规划方案。每一次规划,只满足一个样板目标需求,或是一个规范或是相邻的几个规范,每逢呈现一个非标需求时,要么束手无策,要么需求重新做规划,给规划作业带来了很大的作业量,贻误商场,误了商机。
不只如此,因为UPS面世最初规划初衷,是紧紧地围绕着电脑PC、计算机房、网路或通讯等比较单一的负载领域着手规划,但是今日UPS的使用领域现已由单一领域向着多元领域扩张,UPS的需求由规范装备向着非标装备改变,由最初的PC为主的商场改变与非PC并排开展的商场,由IT领域主导的商场逐渐渗透到非IT各个领域。UPS商场越来越偏离了传统的UPS使用领域。UPS负载的品种越来越多样化,UPS规范容量朝着兆瓦级或超大型容量开展,以往的UPS只能满足传统的需求,新需求下的新UPS商场悄悄地在成长,怎么面临和占据这些新商场是摆在咱们面前一个重要课题。
特别是往后人工智能的开展、新式制造业的鼓起,对运用的电能要求越来越严,不只需求UPS供给精密高质量的牢靠而安稳的电能,还需求具有逾越传统UPS的功用,如在UPS上添加其他功用,当环境需求UPS功用时,则保证不间断供电;当需求应急供电时,具有EPS应急供电功用;当需求有消除电网谐波时,具有有源滤波功用等。
怎么面临这些冗杂的需求,选用UPS传统的规划技能道路现已不习惯,不能满足商场的要求。为此咱们提出了一种积木式一对多规划技能道路,供咱们探讨研讨。
1 积木式一对多规划技能道路的简介
规划技能道路系指某类产品在规划进程中,在技能纲要方面从头到尾灌注的一条主线,规划进程一向恪守这条主线打开作业。
积木式一对多规划技能道路,又可称功率单元别离式一对多规划技能道路,是指将某类产品依照产品的功用解离成若干功用单元,尔后对每一种功用单元进行系列规划,再依据用户订制的要求,对一次规划的功用单元的基础件进行调配,象垒积木式的进行二次组合规划,针对性地满足用户要求的产品。榜首次基础件的规划就从一系列的规范进行着手,第2次规划仅仅一个组合规划,可依据榜首次规划出来的基础件进行多系列多规范的调配组合,而不是对号入座的组合,把一个规划进程分为两段,榜首段即榜首次基础件规划,把每个功用元件规划成巨细不同的一类积木块。第二阶段是组合规划,仅仅把现已规划竣工的各类基础件得到的积木块调配组合成用户需求或订制的产品,这种规划技能道路对个性用户、订制用户单件小批量产品是十分匹配的。UPS出产企业必定要有这种与订制出产相匹配的规划技能道路。
2 对积木式一对多规划技能道路举例说明
以UPS不间断电源为例。
(1)把UPS解离成多个功用单元(见表1)
(2)依据解离表进行二次规划,依照用户需求调配不同的产品
①规范型:从解离表中选出规范型对应的各功用单元进行调配;
②抗冲击型:负载中有电动机启动冲击,需加大抗冲击才能,把逆变单元和整流单元加大再调配其他功用单元;
③加强型:负载中有周期瞬间改变负载,需求瞬时留有功用余量。特意把UPS中的功率单元加大一号,保证安全牢靠;
④机箱非标型:按用户要求的尺度和式样规划机箱,进行功用单元的调配UPS产品;
⑤机内非标型:按电气规划者的图样要求,图样中有若干与规范型UPS无关的器材,属UPS+配电箱交融一体的订制产品,把不同的功用单元调配非标UPS;
⑥充电才能改变型:依据电池备用时刻(从10分钟到若干小时)调配不同的充电才能,用充电形式并联运用可多可少;
⑦每组电池可调理型:可依据电池的巨细装备每组电池的节数,可用通常的32节、40节调整到16节、18节……等等;
⑧双路输入型:依据两路市电装备两个整流单元,两路市电在无电池的情况下完成无缝互补供电;
⑨逆变器冗余型:依据负载的重要性装备双逆变器UPS成为冗余型UPS;
⑩增容并机型:依据用户要求选用多个逆变器并机增容。
3 UPS的规划技能道路的剖析
回忆UPS最初的面世,以及开展的进程中产品规划走过的路,可看出UPS技能领域尽管归于电力电子技能。但因为UPS是从电子产品开展而来,难免沾染上许多电子产品的规划惯性,沿着电子产品的技能道路来规划。因而前期的UPS的规划,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。一对一规划,即一次只能规划一个规范,最为代表性的产品,即小功率的后备式UPS或互动式UPS等,只能习惯小容量的UPS。咱们称为榜首种的UPS规划技能道路,即强弱电不分一对一的规划道路。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进行别离,但仍然遵从着一对一的规划,这种规划习惯规范型中等容量的UPS,咱们称为第二种规划技能道路。将UPS进一步依照功用单元别离,开展一对多规划。这种办法咱们称为第三种规划技能道路,这技能道路对大规范、超大规范兆瓦级UPS规划十分便利,对非规范装备的UPS规划很灵敏很习惯。
表2给出了三种UPS规划技能道路的优缺点。
从以上剖析能够看出,三种规划技能道路各有优缺点,各有用场,关于非标UPS、订制型UPS,特别是兆瓦级UPS,选用第三种规划技能道路是十分适宜的。
4 积木式一对多规划技能道路的使用
因为咱们公司产品的特殊性存在单件。小批量、规范多、容量大、按规划者需求订制出产等特色,因而在10年前咱们就对EPS、UPS、SPS三种产品施行了积木式一对多的规划技能道路。10年以来,咱们选用这种规划道路,十分便捷地出产了几千台订制产品和几十台兆瓦级的电源产品。自接单开端,从组合规划、机箱加工、功用单元的组装与收购到产品总调试,短的15天、长的30天就能够交付用户满足的产品,尤其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,假如不是选用这种积木式一对多的规划技能道路,那是很难办到的。值得一提的事,上述三种电源产品的核心部件-逆变器都是一样的,EPS、UPS、SPS三种产品都用这种逆变器,在出产中不必增大库存,充沛同享,对出产技能管理带来许多优点。
下面介绍的两个产品均为积木式一对多规划技能道路的使用实例。
图1是为国外出产线供电的积木式2MVA变频变压电源。输入380V/50Hz,输出440V/60Hz。图2为1,25MVA积木式船只岸电电源,可为船只24h接连供电。输入380V/50Hz,输出460V/60Hz。
5 结束语
经过10年的实践使用,咱们以为这种积木式一对多规划技能道路十分习惯于订制、单件、非标、大容量等特色的出产企业,是一种值得推广使用的一种好的规划技能道路。
作者简介
隋学礼,1951年生,青岛创统科技集团有限公司总裁,使用研讨员,全国电力电子学规范化技能委员会逆变电源分技能委员会副主任,山东省机器人研讨会会长,青岛市工程师协会会长。自1990年至今,28年一向从事UPS、EPS、SPS的技能研讨与产品开发及其商场使用,具有多项发明专利和软件著作权,参加13项UPS、EPS、SPS电源产品国家规范的拟定,是EPS电源产品命名者和产品创始人之一,是船只用兆瓦级SPS创始人,并获教育部二等奖、获我国机械工业科学技能奖特等奖。
