
五种常用 UPS 电源并机方案大揭秘
2025-08-12 09:06:22
晨欣小编
1. 并机的目的与基本要求(简要)
并机常为实现容量扩展、冗余(如 N+1、2N)、运行维护(带载检修)、以及平滑的负载均分。基本要求包括:输出电压/频率/相位同步、可靠的均流机制、过流与短路保护、旁路切换策略与清晰的控制逻辑(通讯或主从)。
2. 五种常用并机方案
方案一:N+1 并联冗余(热备 + 可扩展)
原理:多个相同容量的 UPS 并联,至少其中一个为冗余单元(备用),在单机故障时自动接替。
优点:高可靠性、扩容灵活、常见于中小型机房。
缺点:均流要求低时效率略低;需注意并列保护与旁路。
适用:中小型机房、楼宇供电。
方案二:并列均流(主动均流/通信式)
原理:多台 UPS 通过高速通信(CAN、RS485、以太网)或闭环电流互联,按设定比例精确分配有功/无功功率。
优点:负载分配精确,效率高,适合容量大或模块化扩展。
缺点:控制复杂、对固件和接口一致性要求高。
适用:大型数据中心、模块化机房。
方案三:主从式并机(Master–Slave)
原理:一台主机负责频率/电压参考与均流指令,其他从机跟随。
优点:实现简单、成本较低、易于诊断。
缺点:主机失效需有自动切换机制;从机响应滞后可能影响短时均流。
适用:对成本敏感且对可用性有基本要求的场景。
方案四:并机带静态旁路/切换柜(并联开关 + ATS)
原理:UPS 与静态切换装置(STS/并联柜)配合,支持快速旁路切换、检修和并机整列。
优点:维护简便,支持无缝旁路切换,提高系统可维护性。
缺点:设备投入与电气复杂度增加。
适用:需要高可用性且需频繁检修的场景(医院、金融机房)。
方案五:双母线/分散供电并机(双路互备)
原理:多台 UPS 分别向两条母线供电,关键负载通过 ATS/负载分配实现双路冗余。
优点:单点故障隔离能力强,便于维护与扩容。
缺点:配电架构复杂,占用空间大。
适用:超高可用场景(银行核心机房、电信交换中心)。
3. 并机设计的关键注意点(实务要点)
同步要求:并机前必须保证相序、相位、频率一致;在线并机靠控制器和同步环完成。
均流方式:区分“通信式精确均流”“基于输出电压微差的 droop 均流”“主从指令式”。选择时考虑响应速度与容错能力。
短路与保护协调:并联时短路电流增大,配电与保护需重新计算与选择断路器/保护配合时间。
旁路与切换策略:设计静态旁路(STS)以支持热维护与故障隔离,避免“并机时切换导致冲击”。
接地与中性处理:保持一致的接地方案,注意中性点处理与中性电流回路。
型号与固件一致性:尽量采用相同型号或官方支持并机的系列,避免不同品牌/不同固件并机带来的不兼容。
负载特性:大感性负载(电动机启动)或非线性负载(整流器)会影响均流与谐波,需评估 UPS 的过载能力与滤波能力。
测试与演练:并机后进行全面的故障注入、切换演练与均流测试,验证保护动作、通信可靠性与日志记录。
4. 选型流程与实用建议(简易清单)
明确可用容量与冗余等级(N、N+1、2N)。
确定负载特性(峰值、启动电流、非线性谐波)。
选择并机方式(预算、维护策略、可用空间)。
验证厂商并机支持(固件、通信协议、并机手册)。
设计配电、断路器、旁路与接地。
现场验收:同步测试、均流比对、短路保护演练。
5. 结论与常见问答
结论:没有“放之四海而皆准”的最佳并机方案,只有最合适的工程方案。小型场景优先 N+1 与主从式,中大型或要求高可用场景优先通信式并列均流+并联柜/STS,超高可用场景采用双母线/2N 方案。务必重视同步、均流、保护与厂商兼容性。
Q1:不同品牌 UPS 能并机吗?
A:技术上可行但风险高,需厂商明确支持相应并机协议与测试证书,否则可能出现均流失败、保护误动作等问题。
Q2:并机后效率会变化吗?
A:合理均流并机在满载时效率接近单台,但在部分负载下效率可能受并机控制策略影响(尤其 N+1 冗余场景)。