在現(xiàn)代電力保障系統(tǒng)中，UPS（不間斷電源）起著至關(guān)重要的作用。為了提高供電的可靠性和穩(wěn)定性，UPS 電源并機(jī)方案得到了廣泛應(yīng)用。本文將詳細(xì)介紹五種常用的 UPS 電源并機(jī)方案，揭示其原理，分析各自的優(yōu)劣，幫助讀者根據(jù)實(shí)際需求做出合適的選擇。

1、模塊化并機(jī) + 外置靜態(tài)開關(guān)模式

這是一種較為高端的并機(jī)模式，雖然成本較高，但在可靠性和性能方面表現(xiàn)出色。其結(jié)構(gòu)如圖所示：

圖 1 模塊化并機(jī) + 外置靜態(tài)開關(guān)模式

優(yōu)點(diǎn)：

• 當(dāng)任一臺(tái) UPS 故障停機(jī)后，負(fù)載可以由剩余的 UPS 承擔(dān)，確保供電的連續(xù)性。
• 正常工作時(shí)，負(fù)載由所有 UPS 分擔(dān)，負(fù)載率較低，有利于延長 UPS 的使用壽命。
• 設(shè)置了獨(dú)立的 STS（靜態(tài)切換開關(guān)），并設(shè)有 STS 的維修旁路，便于維護(hù)，提高了 STS 故障時(shí)的可靠性，降低了風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
• 負(fù)載可以分散配置，進(jìn)一步降低了風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

缺點(diǎn)：

• 增設(shè)的設(shè)備較多，包括 2 臺(tái) UPS、2 臺(tái) STS 和 1 臺(tái)市電配電柜，需要較大的占地面積。
• 投資額較大，對(duì)于預(yù)算有限的用戶來說可能不太適用。

2、并聯(lián)式 UPS 熱備份系統(tǒng)

這是目前常用的并機(jī)方式，雖然成本不低，但可靠性較高，物有所值。如果想節(jié)省成本，還可以采用 2+1 并機(jī)方式，即三臺(tái) UPS 并機(jī)，任何一臺(tái)故障都不會(huì)影響正常供電。以下是 1+1 并機(jī)的原理圖：

圖 2 并聯(lián)式 UPS 熱備份系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

• 任一臺(tái) UPS 故障停機(jī)后，負(fù)載可以由剩余的 UPS 承擔(dān)，保證了供電的穩(wěn)定性。
• 正常工作時(shí)，負(fù)載由所有 UPS 分擔(dān)，負(fù)載率低，提高了 UPS 的工作效率。
• 市電停止時(shí)，電池續(xù)航時(shí)間為所有電池組的累加時(shí)間，延長了供電時(shí)間。

缺點(diǎn)：

• 技術(shù)要求高，調(diào)試復(fù)雜，要求并機(jī)的 UPS 品牌、型號(hào)、規(guī)格完全一致。
• 對(duì)各臺(tái) UPS 的輸出同步性要求高，一旦不同步產(chǎn)生環(huán)流，有可能導(dǎo)致短路故障。

3、旁路式 UPS 熱備份系統(tǒng)

旁路式 UPS 冗余模式屬于熱備模式，即在同一時(shí)刻只用一臺(tái) UPS 為負(fù)載提供電力，另一臺(tái)處于等待狀態(tài)，一旦運(yùn)行著的主 UPS 故障，等待的 UPS 立即接管負(fù)載。其原理如下：

圖 3 旁路式 UPS 熱備份系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

• 易實(shí)現(xiàn)后期改造，不同品牌、不同容量的 UPS 都可以組建。
• 可分開維保，且在維保時(shí)負(fù)載仍受 UPS 保護(hù)。
• 運(yùn)行效率高于串聯(lián)式 UPS。
• 市電停止時(shí)，電池續(xù)航時(shí)間為兩組電池組的累加時(shí)間。

缺點(diǎn)：

• UPS1 的靜態(tài)旁路開關(guān)為系統(tǒng)瓶頸，一旦故障可能導(dǎo)致負(fù)載斷電。
• UPS2 長期空載運(yùn)行，效率低，且電池組長期得不到放電，壽命下降。

4、串聯(lián)式 UPS 熱備份系統(tǒng)

串聯(lián)式 UPS 是早期受 UPS 技術(shù)落后限制而采取的一種冗余模式，現(xiàn)在已經(jīng)較少使用。其原理如下：

圖 4 串聯(lián)式 UPS 熱備份系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

• 任一臺(tái) UPS 故障停機(jī)后，負(fù)載可以由剩余的 UPS 承擔(dān)。
• 正常工作時(shí)，負(fù)載由所有 UPS 分擔(dān)，負(fù)載率低。
• 設(shè)置獨(dú)立的 STS 靜態(tài)切換開關(guān)，并設(shè)有 STS 的維修旁路，便于維護(hù)，提高了 STS 故障時(shí)的可靠性，降低了風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
• 負(fù)載也可分散配置，降低了風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

缺點(diǎn)：

• 增設(shè)設(shè)備較多，需要較大的占地面積。
• 投資額較大。

5、單機(jī)在線式 UPS

前面介紹了并機(jī)冗余模式，來看一下 UPS 單機(jī)的原理：

圖 5 單機(jī)在線式 UPS

優(yōu)點(diǎn)：

• 系統(tǒng)構(gòu)架簡單，控制邏輯易實(shí)現(xiàn)，造價(jià)低。

缺點(diǎn)：

• 靜態(tài)旁路開關(guān)為系統(tǒng)瓶頸，一旦故障可能導(dǎo)致負(fù)載斷電。
• 整機(jī)故障需更換時(shí)需要停電（可通過增加外部旁路解決）。
• 維保時(shí)切換到旁路市電供電，負(fù)載不受保護(hù)。