Модулни системи за захранване в промишлени приложения - BENNING
Принципът на модулност предлага важни технически и икономически предимства при проектирането и работата на UPS системите.
IT серия на трифазната UPS система ENERTRONIC modular SE
Модулните технологии за захранване и преобразуване отдавна се използват успешно в различни индустрии, като: Б. в ИТ, в данни и телекомуникационни технологии - или в медицината, където наличието на оборудване в операционната зала или в интензивното отделение може да направи разликата между живота и смъртта. Тук престойът не е поносим. Поради това все повече болници разчитат на модулни UPS системи, при които отделни модули могат да се сменят бързо и лесно дори по време на работа.
Винаги, когато се обсъждат предимствата на модулния принцип, се използват термини като "Наличност", "Надеждност", "Мащабируемост", "Гъвкавост", "Модулност" и " Поддържане. Свойства, които са известни в англоговорящия свят, особено в ИТ индустрията, под наименованието „ilities“. Но какво конкретно съдържание и изисквания описва? И защо модулната архитектура само бавно получава признание в областта на индустриалните приложения? Тази статия е първата от поредица от пет статии, в които Дейвид Бонд, управляващ директор на BENNING Power Electronics (UK) Ltd, обяснява предисторията на тази терминология и я обобщава по отношение на съвременните, модулни системи за захранване от BENNING.
Създадена в данни/ИТ от десетилетия.
Модулните системи за захранване и преобразуване са неразделна част от бизнес области като Офис системи, банкиране, данни/ИТ или телекомуникации. В тези пазарни сегменти отговорните инженери разпознаха предимствата, предлагани от тези модулни системи за захранване, и натиснаха тяхното използване напред. Предимства като висока наличност, надеждност, мащабируемост, гъвкавост, лесна поддръжка и други положителни характеристики, които отговарят на профилите на изискванията на много отделни критични за бизнеса бизнес процеси. Поради тези причини сегментът от трифазни, модулни UPS системи в момента е най-бързо растящият сектор на търговския пазар на UPS.
Водени от успешното използване на тези системи в другите отрасли на икономиката, по-"консервативните" инженери в индустриалните сектори сега търсят начини да се възползват от тези системи.
Терминологията, използвана за описание на съответните предимства на системата, оставя достатъчно място за отделни асоциации и технически интерпретации. Следователно настоящата техническа статия има за цел да дефинира термина „модулност“ от гледна точка на електроинженера и въз основа на това да обясни основните предимства при проектирането на индустриално захранване.
Модулност в промишлеността
Трифазни UPS системи, които могат да бъдат описани като "истински" модулни, доколкото е възможно, се използват в търговския сектор на UPS от приблизително 2001 г. Поради многобройните експлоатационни предимства, те постепенно придобиват признание в индустриалните приложения. Това развитие се дължи до голяма степен на различните приоритети, натоварвания и произтичащите от това изисквания, на които оборудването трябва да отговаря за съответната цел.
Различни инвестиционни цикли
Работата на център за данни например е много динамична бизнес област, която винаги изисква по-висока плътност на мощността и по-бърза ИТ производителност. За да остане конкурентоспособен, центърът за данни сега е принуден да обновява напълно своя ИТ хардуер на всеки три до четири години.
За разлика от това, има по-голяма приемственост в среда на електроцентрала. След като системите за управление, управление и телеметрия са инсталирани, периодът на използване до 20 или 25 години е почти стандартен. Изискванията, произтичащи от тези големи разлики, трябва неизбежно да доведат до различни гледни точки от страна на отговорните инженери - особено когато се взема решение за въвеждането на нова технология за захранване. Но какво точно се разбира под термина „модулност“?
Модули - части от едно цяло
Модулността се дефинира като разделяне на едно цяло на части, наречени градивни блокове или модули. Съответно сега възниква въпросът за конкретна дефиниция на термина „модул“.
Въпреки че няма общоприето определение на този термин, повечето инженери по света разбират, че това е независима единица, която изпълнява определена функция. Затова искаме да използваме това определение като основа в тази статия.
Ако погледнете отблизо, маркетинговите отдели на производствените компании за съжаление се опитват да размият разликите между системите по различни причини. Следователно фино настроените езиково маркетингови текстове обикновено не допринасят за подробното изясняване на техническите различия. Напротив: те често водят до недоразумения. Още по-важно е да разберем какво точно означават технологиите и системните архитектури в детайли.
Модулна архитектура
Модулните UPS структури се развиха на три различни етапа - водени от напредъка в развитието на електрическите и електронните компоненти, особено при сглобяването на печатни платки с SMD компоненти, въвеждането на силови полупроводници (биполярен транзистор с изолирана порта, IGBT) и изобретението на "Трансформаторни" системи. В същото време традиционните моноблокови UPS системи са създадени през 80-те години, а модулните блокови UPS системи през 90-те години. Последните сега се заменят от модулните UPS системи в плъзгаща се технология, каквито ги познаваме днес.
Моноблокова UPS система с индивидуално инсталирани платки и компоненти на веригата
Традиционни моноблокови системи
Модулна блокова архитектура
Технологичният прогрес доведе до по-нататъшното развитие на дизайна на UPS и появата на модулни блокови UPS системи. И в тези системи всеки шкаф за UPS съдържа всички компоненти, необходими за работата на системата. Но сега най-важните системни единици като Б. Токоизправители, инвертори и статичен байпас, обединени в сглобки, които биха могли да бъдат наречени строителни блокове или модули. Тези възли са самостоятелни, независими и могат да бъдат отделно премахнати или добавени към системата.
Основните ценности на модулната топология на блока са повишената наличност на системата и подобрените възможности за ремонт. Тъй като е много по-лесно и бързо да замените дефектен токоизправител, отколкото да ремонтирате токоизправител на място.
Въпреки това, по отношение на тяхната мащабируемост, модулните блокови UPS системи също имат същите недостатъци като описаните по-горе моноблокови системи. Тъй като въпреки че те вече съдържат значително повече модулност от традиционните моноблокови системи, те не могат да бъдат описани като истински модулни UPS системи. Това обаче не променя факта, че те все още са отлично решение за специални приложения.
Модулна блокова UPS система с отделни токоизправителни и инверторни захранващи секции
Блокова схема на модулна блокова UPS система с отделни токоизправители и инверторни захранващи блокове
UPS система в модулна плъзгаща се технология с независими и независими UPS модули
Модулна плъзгаща се технология
В тази системна архитектура всеки шкаф за UPS система съдържа няколко независими UPS модула, свързани паралелно. Всеки модул е напълно независим UPS модул. Той може да бъде взет от или добавен към цялостната система, без да се прекъсва връзката с критичните натоварвания. Възможността за много бърза подмяна или добавяне на модули по време на нормална работа на цялостната система е известна като „гореща замяна“ или „безопасна замяна“. Това е функция, която може да се използва за идентифициране на тази UPS топология.
Непрекъснат и лесен обмен на модули благодарение на технологията за горещи контакти
Гореща размяна = Безопасна размяна
Тъй като UPS модулите могат да бъдат премахнати, заменени или допълнени много бързо и безопасно от работещата UPS система, тази система води, от една страна, до най-висока наличност, а от друга страна, до максимална гъвкавост поради простата мащабируемост на мощността. Както видяхме в статията „Наличност срещу. Надеждност “в тази серия, по-специално много кратките времена за ремонт на тези UPS системи помагат да се увеличи максимално наличността. Статиите за мащабируемост и гъвкавост също ще покажат как тази системна архитектура може да доведе както до по-ниски първоначални инвестиции, така и до по-ниски оперативни разходи.
CPA срещу DPA
Заключение: използвайте предимство за сигурността
Техническите и икономическите предимства на „реалната“ модулна UPS система вече не могат да бъдат пренебрегвани при планирането на системи за захранване за индустриалния сектор.
Много е важно обаче да се разграничи какво точно има предвид производителят, когато говорим за „модулност“, „модул“ или „модул“. Защото, както е показано в тази статия, не всички модули всъщност са модулни. За да се използва предимството на сигурността чрез всички предимства на "реалната" модулност, отговорните инженери следователно трябва да са абсолютно сигурни, че избраната система е способна за "бърза размяна" и има децентрализирана топология (DPA).
В следващата статия от тази поредица ще обсъдим разликите между „наличност“ и „надеждност“.
Става дума и за влиянието, което "реалните" модулни UPS системи, базирани на паралелно n + 1 съкращение, оказват върху времето за ремонт и по този начин общата наличност на системата.
Проектиране на UPS система като CPA (Central Parallel Architecture) - има възможност за единична точка на повреда, тъй като няма пълна излишък.
Проектиране на UPS система като DPA (децентрализирана паралелна архитектура) - не съществува една точка на повреда поради пълната излишък.