瑞士ABB UPS 2020-03-06 18:49

ABB是全球技术领导企业,致力于推动行业数字化转型升级,基于超过130年的创新历史。

ABB 系列PW 33 UPS使用的是分散控制逻辑原理(DPA), 是第二代无变压器UPS技术的领先者。PW 33 DPA原理:监控、控制屏、控制转换部分、静态旁路、电池充电器全部分散做到UPS系统,暨每台设备有各自的功率单元、旁路、中央处理器、控制面板和独立的电池配置。

PW 33技术比起传统的并联技术更可靠。

传统并机:由两个或两个以上的UPS单机并联在一起,其中一个UPS单机故障,其它的可以自动承担负荷。传统的并联冗余配置采用固定的主从关系的UPS单元,即集中式控制单元。 主逻辑向所有从属设备发出自己的命令。不幸的是这会为整个系统导致一个单点故障,因为如果主逻辑或与从属设备通信失败,就会使整个UPS系统陷入困境。

PW 33技术是具有独立规章和逻辑总线的多主逻辑概念而开发的。允许系统具有并联能力,并保持最高的可用性。业界独家拥有的领先的并联技术可以建立一个并联冗余系统,从而在任何时候都能保障负载功率输出。其独特的分散设计消除了传统并联UPS所固有的系统存在单一故障点的问题,并成指数地提高了整个系统的可靠性。

        PW 33技术允许多达10台UPS的并联和冗余配置来均分负载。在设计上完全冗余不需要脆弱的主逻辑,只需给PW 33 UPS供电,就可提供自均分负载的冗余。

1.1  系统优势

1.1.1         控制方式

ABB监控输出与UPS监控同一个接口,ABB可以在每个设备上显示、也可以控制整个系统UPS。

1.1.2         安全冗余

每台UPS单独的硬部件的控制:CPU 控制和管理、整流器、升压器、逆变器和静态转换开关的控制电路都是冗余。任何部件失效都不会影响对系统输出端关键负载的供电(容错)

每一台单独的控制软件的功能都是冗余的。 任何软件的失效都不会影响对系统输出端关键负载的供电(软件容错)

电池配置:可以一个机柜一组电池,也可以一个机柜一组或所有机柜一组。

1.1.3         结构简单、可维护性强

 ABB由于没有公共部分,监控、旁路、电池充电器、控制屏都做到每台设备中了,没有单点故障点,不会出现单点故障而需要整机停机检修。大大提高了UPS可维护性。

1.1.4         系统和单机柜最大功率

ABB单机能做到500KVA,支持10台并联运行,系统可以做到5MW,目前都是全球很大的UPS电源系统。

1.1.5         环保性能

在低负载率运行时,ABB UPS都能实现非常高的效率96%;在低至25%负载率下,PW 33 系列UPS仍有95%的效率。

1.1.1         输入电压范围大,范围广

ABB PW 33系列UPS在额定电压为380V时,负载 < 100 %时输入电压范围容限在–23 %至+15 %;负载< 80 %时输入电压范围容限在–30 %至+15 %,负载< 60 %时输入电压范围容限在–40 %至+15 %。

据统计电压适应范围每增加1%,故障少0.1%。

ABB总输入电流失真THDi在100%负载时小于3.5%。

ABB输出稳压精度小于±1%,输出稳压精度高。如果稳压精度差容易造成主设备故障。

1.1.2         可管理性/运输/空间/噪音

A、系统重量(功率密度), ABB 228KG/100kVA,系统功率密度高。

B、占地面积/功率=功率密度, ABB高达344kW/ m2 (100 kVA系统)。

C、噪音水平(取决于设备功率),ABB采用智能温控风扇,100KVA最大噪音<64dBA。

 

1.1.3           安全设计

A、设备自检,ABB启动时,系统会自检,由内置CPU/ 静态旁路/整流和逆变器/充电器等所有的功能份,在进行投入整体系统之前能做100%的自检。

B、转旁路、开/关机等重要操作,采用双键等保护确认功能。

C、操作和运行数据记录,ABB是硬保护(黑匣子功能)。

D、设备具有相序自动识别和保护功能,自动检测并进行报警提示,不会影响设备运行。

1.1.4         高可靠性与高可用性

整机ABB可靠性高。ABB采用(3+1)个达到99.9999%可靠性。

ABB UPS主机系统具有容量冗余和机柜备份,保证系统的高可靠性并具有在线维修能力,尽量减少系统的故障点,系统的可用性大于99.9999%,其计算公式如下:

平均无故障时间(MTBFUPS):

可用性计算如下:

在计算UPS配置的可靠性时,可用性(A)是一个重要的参数。A的定义如下:

A= 

从上述公式看到UPS的可用性依赖于:

MTBFUPS = UPS平均故障间隔时间

MTTRUPS = UPS平均修复时间

ABB UPS配置:并机机柜冗余;MTBFUPS =625000h;MTTRUPS=0.2h

A=625000/(625000+0.2)=0.999999=99.9999%

并联冗余配置

可靠性(MTBFUPS)

故障率 (λ)

(1+1) 冗余配置

1’250’000 [h]

~ 0.8 10-6 [h-1]

(2+1) 冗余配置

830’000 [h]

~ 1.2 10-6 [h-1]

(3+1) 冗余配置

625’000 [h]

~ 1.6 10-6 [h-1]

(4+1) 冗余配置

500’000 [h]

~ 2.0 10-6 [h-1]

(5+1) 冗余配置

420’000 [h]

~ 2.4 10-6 [h-1]

(6+1) 冗余配置

360’000 [h]

~ 2.8 10-6 [h-1]

(7+1) 冗余配置

310’000 [h]

~ 3.2 10-6 [h-1]

(8+1) 冗余配置

280’000 [h]

~ 3.6 10-6 [h-1]

(9+1) 冗余配置

250’000 [h]

~ 4.0 10-6 [h-1]

(10+1) 冗余配置

230’000 [h]

~ 4.4 10-6 [h-1]

(11+1) 冗余配置

210’000 [h]

~ 4.8 10-6 [h-1]

(12+1) 冗余配置

190’000 [h]

~ 5.2 10-6 [h-1]

(13+1) 冗余配置

180’000 [h]

~ 5.6 10-6 [h-1]

(14+1) 冗余配置

170’000 [h]

~ 6.0 10-6 [h-1]

(15+1) 冗余配置

156’000 [h]

~ 6.4 10-6 [h-1]

(16+1) 冗余配置

150’000 [h]

~ 6.8 10-6 [h-1]

(17+1) 冗余配置

140’000 [h]

~ 7.2 10-6 [h-1]

(18+1) 冗余配置

130’000 [h]

~ 7.6 10-6 [h-1]

(19+1) 冗余配置

125’000 [h]

~ 8.0 10-6 [h-1]

 

 

1.1.5         无变压器技术:

        传统的UPS的输出变压器会带来很多副作用:

  • 在任何时候将会损耗3-4%的能量
  • 增加空调制冷的负载
  • 电源线所处的位置,不能为抑制地电势的产生带来任何保护
  • 增加投入和运行成本

ABB 的UPS采用无变压器设计和节能逆变切换(ESIS) 技术,在部分负荷和满负荷下均能实现很高效率(在双变换在线模式时,效率高达96%)。这一效率水平显著降低了UPS 系统在其寿命期间内的总拥有成本。除降低运营成本之外,ABB PW 33的UPS还延长了部件的使用寿命,进而大大提高了整体电源性能。

1.1.6         ECO模式技术:

  • UPS需具备经济运行模式,以提升运行效率:
  • ABB设备的ECO经济模式采取了最新的控制逻辑,配合ABB原厂的控制器件,保证了6 ms以内的切换时间,已经与在线模式的切换时间非常接近,保证了负载安全的同时,多了一种运行模式,高达98%的效率也带来了更大的节能性能。

 

主要技术参数