□ 武汉洲际通信电源集团公司 徐海波博士

一、大功率UPS产品的属性
  1. 高可靠性。一般中大功率UPS是指额定供电容量在20KVA 及以上的系统产品。出于配电合理性及适用性需求, 该类产品采用三相带中线输入，三相带中线输出方式。其作为信息化网络中心的核心供电设备，由于涉及到所接入的关键设备量多、影响面广，需要具备极高可靠性。
  2. 不间断与优质供电。理想情况下，供电电源具有标准正弦波特征 （如输出相电压有效值为220V，频率为50Hz）。但实际由于电气化、自动化的高度发展与应用，在一定程度上对电力造成极大的污染。应EMI 设计的需要，通常设备在其输入部分接有Y交流电容，每个Y电容都会产生一定的漏电流，随着同一配电系统中用电设备输入端Y电容的增加，会导致接地电压升高，在三相负载严重不平衡时，中性线电流增大，同样导致接地电压升高，直接危害到设备运行安全。采用超隔离设计的中大功率UPS 则可较好地解决此问题。
随机类干扰无时不在污染着市电，影响设备工作稳定性。消除此类软故障的有效措施是向用电设备提供净化电力电源，这已成为担负设备供电的中大功率UPS 主要功能之一。一般非隔离式 UPS 对于此类干扰无抑制作用，采用双变换拓扑结构、带输出隔离变压器的UPS产品可将此类干扰极大程度衰减，取到良好的净化作用。供电故障如短路、中线脱落、缺相、市电中断对信息网络设备构成极为严重威胁，不间断供电系统（UPS）应解决该类故障而诞生。目前，在线式中大功率 UPS 可实现零时延不间断供电。在负载一定的前提下，不间断供电持续时间长短与系统选用的蓄电池容量、充电管理性能、逆变器工作效率密切相关。
  3. 高运行效率。中大功率 UPS 对电力变换效率不仅涉及到本身的可靠性，同时涉及到用户的使用成本。中大功率 UPS 产品的工作效率与其设计性能和变换器拓扑方式密切相关。采用双变换拓扑结构的产品在确保不间断供电的同时，能向负载提供纯净的电能，但运行效率受到一定影响，一般达 90% ~ 93%。在电网供电品质较好的地方，可采用技术手段，如采用部分补偿式交流稳压方案，在市电状况较好时适时旁路供电方式切换等，将整机平均运行效率适当提高到96% ~ 98% 。
  4. 环境及负载适应能力。目前，国内大部分地区电网供电品质不高，电压波动范围大，市电频率不稳定。许多进口 UPS 产品对输入工作电压设计范围为 +/- 10 ~ 12.5% , 这与实际应用环境要求的 +/- 20% 相差较大。由于在采用双变换拓扑结构中大功率 UPS 中，蓄电池组常采用直流母线直充电方式，当市电电压较底时，直流母线电压不能维持在蓄池组正常浮压水平，从而导致蓄电池组频繁不合理放电，直接影响备用时间及蓄池组使用寿命。此问题需要在蓄电池组能量管理中加以解决。
  通常接入负责区域供电的中大功率UPS 输出端的不同类负载设备用电状况不同，部分长期工作，部分间隙式工作，受现场配电线路拓扑限制，往往很难实现三相负载平衡，经常会出现三相负载严重不平衡状况。为此，带三相不平衡负载能力是衡量中大功率UPS重要性能指标之一。采用三相独立逆变回路拓扑结构的UPS 产品可以实现带100% 不平衡负载确保输出电压稳定度。
  AC/DC 变换是在线式双变换拓扑UPS 产品中的一个重要环节。在实现该变换过程的同时，或多或少对供电网络产生不同程度干扰，按照现阶段技术与器件水平，要实现无干扰全功率AC/DC 变换并不太现实。实际产品中主要还是采用三相可控整流技术方案。为此，采取适当技术手段，降低电流谐波成分及相位校正，减少无功分量是中大功率UPS 产品设计中需要解决的重要问题。
  5．完善的保护功能。保护功能分为UPS 装置的自身保护与对负载的保护，完善的保护功能在中大功率UPS 中显得尤为重要。 当户外供电线路遭受雷击，在其零线（中性线）与大地之间会产生强感应电压。一般非全隔离式 UPS 经过零线将雷击感应电压直接传递到用户设备端，从而导致设备损坏；而采用带隔离变压器的 UPS 其输出/输出完全隔离，在雷击发生时，雷击感应电压被阻断，负载零线与大地之间等电位，对于用户设备真正实现了有效防雷击保护。输出短路、故障过载也时有发生，为了防止故障扩大及保护UPS装置，需要在故障发生时及时发出告警信号，来执行相应的保护工作。
  6．便利的操作与维护性能。由于操作不当而导致的UPS 装置故障的现象时有发生,为此，简化人工操作环节，实现智能化管理是当前中大功率UPS 产品设计中需要倍加关注的实际工程问题。中大功率UPS已经是较高技术集成度的核心产品，实际使用者通常不可能对其进行全面深入的了解。透明的用户界面及工作状态指示有利于引导用户正确使用。中大功率UPS 作为核心供电设备，通常是不停机运行，而且往往是无人值守。设备运行状况需要供应商和用户管理人员及时掌握，只有采用网络技术通过远程计算机对UPS 实行实时监督和遥控。
总之，如中国科学院李成章研究员所倡导的：“只有带输入/输出超隔离变压器的双变换型在线式 UPS 才有可能向用户的负载提供纯洁、稳压、无频率突变/稳频、无干扰存在、波形失真度极小的全天候的高质量正弦波电源”，中大功率UPS 应该是能向用户负载提供从不间断、纯洁和高品质电能的智能化绿色供电系统。
  二、XS03 20~320KVA 三相全隔离不间断电源系统（UPS）
  武汉洲际通信电源集团采用国际先进技术，推出在线式双变换拓扑、带输入/输出超隔离变压器的的XS03 20~320KVA 三相全隔离不间断电源系统（UPS）产品。该系列产品充分兼顾了国内及其它电力环境较差的国家和地区信息网络发展对于高质量交流供电设备的需求，通过了信息产业部入网测试并取得入网证书。
该系列产品主要技术特色有：多处理器软/硬件复合控制、三相独立逆变主回路、输入/输出超隔离、宽电网电压适应范围、智能充电管理及电池在线检测、模块化结构设计、可选择语言显示界面（中文、英文）和远程及网络监控功能。
  如图所示，ＵＰＳ系统是由输入无熔丝开关、输入滤波器及保护电路、整流器、电池组、逆变器、静态开关、旁路开关、输出隔离变压器和输出滤波环节等组成。在市电正常情况下，交流电源经过整流器转换为直流电源，供电给逆变器并对电池组充电，使电池储存足够的电能，以便在市电中断时，提供电力给负载使用。
  1．多处理器软/硬件复合控制。多处理器实现在线优化控制的同时，实时监控系统运行状态，完成远程通信功能；为了实现装置高可靠性，各种控制操作采用软/硬件冗余方式，有效提高抗干扰能力，整机运行效率大于92%。
  2．三相独立逆变主回路。采用相序同步的三相独立逆变主回路，各相逆变工作状态是独立的，相间负载不平衡不影响输出特性。在相间负载100%不平衡情况下，输出三相电压不平衡度小于 1.2 % 。
  3．输入/输出超隔离设计。无论在逆变运行状态，还是在市电旁路运行状态下，始终实现输入/输出超隔离。从电力线路传导的各种干扰被有效阻断，对于此类干扰信号的衰减能力达到 120 dB；负载零线与大地之间等电位使得接入的网络设备之间不存在电位差，可有效消除通常存在的公地干扰，增加设备运行的稳定性能，确保各种信道畅通。
  4．宽电网电压适应范围。逆变器采用变结构控制策略，可实现低直流工作电压（Vdc>= 295V）下稳定运行，同时消除电池组不正常放电现象，从而具有极宽的电网电压适应范围 （+/- 22%），使得电池组寿命得到有效延长。
  5．模块化结构设计。整流器、逆变器、静态开关和主控部件采用模块化结构设计，可实现现场快速维护。
  6．可选择语言显示界面（中文、英文）及远程网络监控功能。LCD显示界面可以实时显示 UPS 运行状态和历史数据。附加远程监控模块通过RS-485与UPS连接(可连接距离大于1000公尺)，在故障状况发生时有蜂鸣器告警，使用者可以通过远程监控模块实现远距离UPS开机和关机操作；通过SNMP 协议，网络计算机可以访问处于远距离运行的UPS 装置。