通过研究场效应管和IGBT等功率器件的失效率曲线,发现1500V耐压值的功率器件其失效率数倍于800V耐压值的功率器件。这样,研发人员意到降低功率器件的承压从而选择低耐压值的功率器件理论上可以提高逆变器的可用性。用户体验实践也证明工频机逆变器比两电平高频机的逆变器可用性高。为改善高频机的可用性,业内研发了三电平四电平逆变器。
新型物理架构的大功率并机系统大型及超大型数据中心及半导体行业的用户,经常会搭建功率为1500kW及以上的UPS系统,这就需要采用多台UPS并联的系统架构。并机电气架构大家都知道有两种,多台UPS直接并机,和公用静态旁路的多台UPS并机。
而并机物理架构目前也发展出有两种。
并机物理结构1,为传统的多台单机通过外部配电柜和电缆进行并联,总共需要7个外部配电柜和多组电缆。每台UPS都有外配的主输入、旁路输入、UPS输出、电池回路等四把交直流断路器和四组交直流电缆,使得UPS系统操作复杂造成可用性降低、配套的配电柜和电缆成本高、对现场施工环境要求高、对现场施工人员技术要求高、施工工期长。
为解决上述问题,必须采用新的集成化预制化的物理结构的并机系统。
新型的并机物理结构简化了整个UPS系统,简化了开关机操作,铜排连接使得输出阻抗一致性高,这些特点都有利于提高UPS系统的可用性
并机在电气架构上还包括了公用的1500kW静态旁路,这种电气架构早就被证明可用性高于普通的多台UPS直接并机的电气架构。减少了外部配套的配电柜和电缆。
新型的并机物理结构其实也是模块化的并机架构,可以根据用户需求增减功率柜,目前市场上的功率柜一般为200～300kW。灵活性与适应性更高。
兼容锂电池,让锂电池帮我们赚钱
计算可知,由于普通铅酸蓄电池大约每3～4年更换一次,在三相大功率UPS系统10～12年全生命周期过程中,用户花在电池系统上面的钱甚至超过UPS主机。事实上UPS每秒钟都在使用都在出力都在发挥价值,而电池一年只有1.22次放电机会,而且放电时间可能只有几分钟(在配套发电机系统的情况下)。可见传统模式下,我们对电池系统的利用太低了。
由于电动汽车和储能行业的驱动,2018年锂电池的成本已经降低到1.1～1.4元/Wh,而铅酸电池的成本为0.7元/Wh。在可见的1～2年内,锂电池的价格将会与铅酸电池齐平。很多UPS系列都号称可以兼容锂电池,但实际上有较大差异。一种兼容是把锂电池当普通铅酸电池用。这种兼容没有任何意义,花了锂电池的价格只享受到铅酸电池的好处,得不偿失。而另外一种兼容是把锂电池当锂电池用,真正利用锂电池的特点,发挥其优势。锂电池相比于铅酸蓄电池在电气性能方面的优点是:可快充,可快放,循环寿命高达6000～10000次。
