發(fā)電機(jī)依靠電壓調(diào)節(jié)器控制輸出電壓。電壓調(diào)節(jié)器檢測(cè)三相輸出電壓,以其平均值與要求的電壓值相比較。調(diào)節(jié)器從發(fā)電機(jī)內(nèi)部的輔助電源取得能量,通常是與主發(fā)電機(jī)同軸的小發(fā)電機(jī),傳送DC電源給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)激勵(lì)線圈。線圈電流上升或下降,控制發(fā)電機(jī)定子線圈的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)或稱為電動(dòng)勢(shì)EMF的大小。定子線圈的磁通量決定發(fā)電機(jī)的輸出電壓。
發(fā)電機(jī)定子線圈的內(nèi)阻以Z表示,包括感性和阻性部分;由轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈控制的發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)用交流電壓源以E表示。假設(shè)負(fù)載是純感性的,在向量圖中電流I滯后電壓U正好90°電相位角。如果負(fù)載是純阻性的,U和I的矢量將重合或同相。實(shí)際上多數(shù)負(fù)載介于純阻性和純感性之間。電流通過定子線圈引起的電壓降用電壓矢量I×Z表示。它實(shí)際上是兩個(gè)較小的電壓矢量之和,與I同相的電阻壓降和超前90°的電感壓降。在本例中,它恰好與U同相。因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)必須等于發(fā)電機(jī)內(nèi)阻的電壓降和輸出電壓之和,即矢量E=U和I×Z的矢量和。電壓調(diào)節(jié)器改變E可以有效地控制電壓U。
正因?yàn)榫哂腥绱吮姸嗟膬?yōu)點(diǎn),目前大多數(shù)UPS廠商都已發(fā)布模塊化UPS,越來越多的用戶已經(jīng)或正在考慮使用模塊化UPS建設(shè)新數(shù)據(jù)中心。但現(xiàn)今市場(chǎng)上的模塊化UPS所采用的技術(shù)不盡相同,客戶在選用過程中有一定的困惑,本文將基于筆者的應(yīng)用實(shí)踐與理解對(duì)兩種主流架構(gòu)的模塊化UPS進(jìn)行剖析,希望能給各位讀者一些幫助及啟發(fā)。
分布式是早期模塊化UPS經(jīng)常使用的一種架構(gòu)。此類模塊化UPS系統(tǒng)層面價(jià)于數(shù)立的UPS直接并聯(lián),其功率模塊利用小型UPS改造而成,可自主獨(dú)立工作,其特點(diǎn)是:①除整流、逆變的控制外,均流與邏輯切換也由內(nèi)部控制單元控制;②內(nèi)置容量與功率模塊容量一致的靜態(tài)旁路,在旁路模式時(shí),由每個(gè)模塊內(nèi)的靜態(tài)旁路共同承擔(dān)負(fù)載。
高頻化第一代UPS的功率開關(guān)為可控硅,第二代為大功率晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管,第三代為IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。大功率晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管開關(guān)速度比可控硅要高一個(gè)數(shù)量級(jí),而IGBT功率器件電流容量和速率又比大功率晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管大得多和快的多,使功率變換電路的工作頻率高達(dá)50kHz.變換電路頻率的提高,使得用于濾波的電感、電容以及噪音、體積等大為減少,使UPS效率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和控制精度等大為提高。
冗余并機(jī)技術(shù)通過開發(fā)新的應(yīng)用技術(shù),可實(shí)現(xiàn)UPS內(nèi)的多模塊冗余并機(jī)運(yùn)行,不需另外加設(shè)中央控制部件,負(fù)載均分,某一模塊出現(xiàn)問題時(shí),負(fù)載自動(dòng)轉(zhuǎn)移,維修可帶電熱插拔,大大提高單臺(tái)UPS的供電可靠性。再加上多臺(tái)UPS組成的系統(tǒng)冗余運(yùn)行,如果某一臺(tái)UPS單機(jī)發(fā)生故障,則被立刻關(guān)閉,其他的UPS系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)承擔(dān)全部負(fù)載,對(duì)負(fù)載不會(huì)產(chǎn)生任何影響。