并联逆变电源系统在通信信息网络中的应用

1 概 述

　　1.1 基本情况

　　随着中国平煤神马能源化工集团有限责任公司（简称中平能化）通信信息网络的发展，其IT 系统规模越来越大，信息网络系统越来越复杂，与之相应的对交流不间断供电的可靠性、灵活性、智能化、免维护的要求越来越高。

　　在2006年前，信息系统主要以UPS或单机式逆变器提供不间断的交流电源。传统的不间断电源在应用中存在一定的缺陷，具体表现为以下几方面：

　　（1）单个模块输出电流有限，负载接得多时容易旁路；（2）一旦单个模块出现问题，容易造成设备停机，影响系统运行；（3）布线复杂，一台模块的交直流线及保护地线都要布放，维护不变；（4）单个模块适应小容量的负载设备，而在设备集中的地方，负载大，则不适于应用；（5）无网管功能，不易于集中维护。

　　1.2 并联逆变电源技术的发展

　　由于计算机控制技术的进步，带动了逆变电源技术的发展，电源厂家研制开发了（N+X）热插拔模块并联逆变电源，这种电源系统已经非常成熟、可靠；在国际国内各类通信信息网络系统已大量应用了这种更科学的不间断电源的供电方案。

　　2 并联逆变电源的技术原理

　　2.1 工作原理

　　并联逆变电源系统是工作在在线式的并联逆变电源系统，系统有直流输入和交流输入。正常运行时，并联逆变模块将直流电压通过高频功率变换产生高品质的交流正弦波电压，1~20个并联逆变模块可以通过灵活组合，构成需要的容量要求，构成n+1,…，n+m并联冗余系统，向负载供电。

　　并联逆变智能化电源产品，采用了无主从控制方式的数字相位同步锁定技术，系统完全自主均流，可在线热插拔以增加或减少并机模块，实现（N+X）热插拔并联冗余。

　　当某一模块故障，故障模块即自动退出，并发出报警，而剩余模块自动均分负载，系统照常运行。同时，市电作为备份的旁路电源，一旦需要设备检修和其它用途，静态开关模块不间断的将负载切换到市电上去。

　　工作完毕，负载被不间断的切换到并联逆变模块上供电。

　　2.2 系统组成

　　本文以DND19并联逆变电源系统为例，说明其组成情况。

　　DND19并联逆变电源系统由DND19-3 kVA 并联逆变模块、DK04S型监控模块、STS静态开关模块和交直流配电单元等组成一个完整的逆变电源系统。

　　DND19并联逆变电源系统中的DND19-3 kVA并联逆变模块和监控模块均采用单片机控制，并通过监控模块监控并联逆变电源系统的运行状态。监控模块上的RS232通信口可与本地或远程计算机通信，实现集中监控。计算机后台软件将并联逆变电源系统的运行和告警情况按时形成文件存入相应的子目录，供随时查阅和打印。

　　并联逆变电源系统框图如图1所示。

 

 

图1 DND19并联逆变电源系统构成框图

　　2.3 模块功能

　　各模块功能如下：

　　（1）DND19-3 kVA并联逆变模块功能

　　DND19-3 kVA并联逆变模块将-40~-57 V范围内变化的直流输入电压，通过高频功率变换，产生高品质的220 V/50 Hz纯正正弦波输出，并联逆变模块间通过并机母线交换信息，可以实现多达20个并联逆变模块的直接并联，构成n+1,…，n+m 并联冗余系统。模块间自动锁相，无主均流。如果系统有旁路市电输入，并联系统可以和市电锁相，保证并联逆变输出与旁路市电间的不间断切换。

　　（2）DK04S型监控模块功能

　　DK04S型监控模块是DND19并联逆变电源系统的监测和控制单元。模块采用新型MCU 控制，主要完成以下功能：

　　a.并联逆变电源系统工作参数的测量与显示，系统工作参数的设定。通过液晶屏可以显示并联逆变电源系统的参数有：直流输入电压，交流输入电压、频率，交流输出电压、电流和频率。通过监控模块前面板上的键盘可以分别对上述参数的上下限进行设定。

　　b.并联逆变电源系统工作状态的显示，并提供节点信号。监控模块提供四个发光二极管指示灯，分别指示逆变系统的工作状态：逆变、旁路、过载和故障。

　　外送的继电器节点信号有：逆变、旁路、过载和故障。

　　c.根据系统的工作情况，控制静态开关模块的工作状态是逆变主用还是市电主用。同时保证逆变和市电旁路之间实现不间断切换。

　　d.RS232接口通信功能的实现。通过监控模块后部的RS232接口，可以实现与计算机的远程通信。与DND19并联逆变电源系统监控软件或其它集中监控软件配合，可以实现遥测、遥信和遥控功能。