一、“热同步”并机技术的工作原理

　　“热同步”并机系统是由两台具有相同输出功率的UPS单机和“双总线输出”开关柜所组成的。由于这种“双总线输出”开关柜的引入，它可以明显地提高整个并机系统的可维护性。

　　由于在“双总线输出开关柜”中的MOB1(断路器1)和MOB2(断路器2)开关的旁边分别配置有表示UPS1和UPS2之间的频率和相位是否满足直接并机条件要求的指示灯，因此，只要操作人员看见这两个指示灯处于发亮状态，就可以将MOB1和MOB2置于闭合状态，实现正常的“1+1”型并机输出运行操作，无需专业技术人员去判断UPS1和UPS2的实际输出参数是否满足直接并机条件。

　　当某台UPS因“出故障”而“自动脱机”并需要检修时，用户只需要将这台“出故障”的UPS的输入开关、蓄电池开关和位于“双总线输出开关柜”中的对应的MOB开关断开，就可确保用户的负载继续由剩下的一台正常的UPS向用户提供高质量的电源前提下，在完全“无电”条件下来检修UPS，从而确保检修人员的人身安全。

　　当两台UPS在执行并机操作时，不需要互相获取对方的实时的输出频率、相位、电压、电流等参数信息，就能达到相互锁相同步并机，均匀分担负载电流的目的。这种并机技术在微处理器的“直接数字合成”技术和自适应调控功能的支持下，只需要关注输出电压、电流及相位，就可达到输出同步跟踪并均分负载电流以及在某台UPS出故障时，将这台“出故障的UPS”从并机系统中快速“脱机”等调控功能(执行"选择性脱机跳闸"操作)，从而将UPS的并机概念提高到一个崭新的高度。该技术的好处在于，各UPS单机之间无须依靠通信电缆连接来传递实时信号，就可实现并机的“电流均分”控制。对于并机系统中的各台UPS，它们都处于完全平等的调控状态之中。采用独特的“小步长，高频度”同步相位调制法，每台UPS能“智能”地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调整到最佳状态(彼此之间的相位差几乎为零)和实时动态地调节所带负载的百分比。实现高精度的负载均分，通过这种技术实现并机系统负载电流的“电流均分”不均衡度小于2%。

　　1.“热同步”并机系统的特点

　　应用“热同步”并机技术来实现的并机系统具有如下特点:

　　(1)系统级交流转换柜(SBM)具有一套单独的用于维修、故障清除和在紧急情况下处理事故的系统级维修转换供电系统。

　　(2)转换柜内采用基于微处理器调控的逻辑控制电路，从而减少了硬件总数，提高了运行可靠性。两套完全冗余的单机监视网络提供UPS供电系统的运行参数测量和报警信息。为方便安装，每条数字网络通信电缆仅由一条双绞线组成。

　　(3)从转换柜上的监视器面板上可获得与单机监视器面板上同样详细的UPS运行状态信息。

　　(4)可选择公共蓄电池组或单独蓄电池组两种配置方案，可达到8台UPS并联运行。

　　2. “热同步”并机技术的优点

　　相比之下，“热同步”并机技术具有如下优点:

　　(1)两台UPS之间没有信号通信用的电缆，从而减少了故障率。

　　(2)两台UPS均独立工作，无主从关系。

　　(3)当两台UPS的交流旁路同时工作时，能提供更大的故障"清除能力"。

　　(4)UPS单机系统可以很容易地被扩展至“N十l”型直接冗余并机系统。

　　(5)当一台UPS的输入电源发生故障时，另一台UPS的输出电源可对这台“出故障”的UPS的蓄电池进行充电，从而确保蓄电池组永远处于“满充”状态。

　　3.“热同步”并机技术

　　以爱克赛公司PW9315系列UPS为例阐述“热同步”并机技术，由于PW9315系列UPS的单机本身的输出电压可精确到380V+0.lV，UPS逆变器电源的相位与市电电源的相位之间的偏差小于1。。当UPS直接并机时，两台UPS均会同时同步跟踪交流旁路电源的频率和相位，由于这两台UPS的交流旁路电源是共用同一市电电源的，因此，这时的两台UPS的输出电源在电压及相位方面已经非常接近了。但为使各台UPS的相位差尽可能地趋于零，位于并机系统中的UPS还会小幅度地和快速地调整它的输出电源的相位，以使得可能出现在UPS并机系统中的各台UPS之间的输出电流"均流"的不均衡度尽可能地减小。在理想情况下"均流"的不平衡度为零，也就是说，从每台UPS单机所输出的电流都是完全相等的。

　　为提高调节精度，在这种并机系统中，采用"高频度，小步长"的调控法，它在1s内对UPS的逆变器电源执行3000次的同步跟踪调节。当在这两台UPS之间出现微小的相位差时，会导致从每台UPS输出的负载电流不相等。此时，位于UPS并机系统申的各台UPS将会通过各自的输出电流监测电路来实时监视其实际输出电流的幅值，当某台UPS发现它的输出电流增大时，它的CPU就会控制其输出电源的相位向相反的方向移动，以达到减少"负载电流"的不均衡度的目的。经过多此反复的多次调节，就能最终找到一个最小的"电流不均衡"点，这就是UPS并机系统的最佳“同相位”调控点。在此需说明的是：采用这种"热同步"并机技术的UPS冗余直接并机系统的"均流不平衡度"，可以达到小于1.5%~2%;而采用其他并机调控技术的冗余并机系统的"均流"不平衡度一般为5%左右;对于采用"被动式"并机方案的冗余并机系统而言，其"均流"不平衡度甚至可能高达8%左右。

　　二、选择性“脱机跳闸”调控原理

　　冗余并机系统的"脱机跳闸"功能是，判断和确认位于并机系统中的某台UPS是否"出故障"，并立即将其自动地从并机系统中"脱离"出。

　　当UPS并机系统正常工作时，两台UPS的逆变器电源的输出具有同频率、同相位和同电压幅值的特性。因此，每台UPS承担1/2总负载电流，也就是说由每台UPS来"均分"负载。当用户的负载不变时，可能出现在UPS的逆变器输出端的瞬态电压增量ΔU等于0，可能出现的瞬态电流增量ΔI等于0。这样，可能出现的瞬态功率增量ΔP等于0。

　　当负载突然加大时，它在造成UPS的输出端的电流增大(ΔI大于0)的同时，必然会造成输出电压的瞬态降低(ΔU小于0)。在这种情况下，电压的变化值和此时所可能产生的电流的变化值的乘积为负值(ΔI×ΔU小于0)。当负载突然减少时，它在造成UPS输出电流减少(ΔI小于0)的同时，必然会造成输出电压的瞬态升高(ΔU大于0)。显然，此时的电压和电流的变化值的乘积仍然为负值(ΔI×ΔU小于0)。综上所述，当位于UPS并机系统中的各台UPS均处于正常工作状态时，可能出现在UPS的输出功率增量的瞬态变化值只能为零或负值。反之，当一台UPS出现故障时，该UPS的输出电压在升高或降低的同时，反而会引起它的输出电流发生同样性质的升高或降低，即ΔI×ΔU大于0。例如，如果UPS逆变器出现"过电压输出"故障时，它不仅会造成输出电压增大(ΔU大于0)，还会造成输出电流增大(ΔI大于0)。如果逆变器因"出故障"而进人"自动关机"工作状态时，它在造成输出电压下降(ΔU小于0)的同时，还会造成输出电流下降(ΔU小于0)。由此可见，只要UPS出故障，其输出功率增量的瞬态变化量永远是正值。这就是说，只有在当UPS的逆变器出故障时，才有可能出现ΔU×ΔI为正值的情况，因此通过分析ΔU×ΔI的正负，就可以判断出位于并机系统中的UPS是否正常工作。

　　一旦发现某台UPS出故障时，在并机控制逻辑电路的调控下，立即采取如下的“脱机跳闸”处理措施:

　　1)立即将"有故障"的UPS执行逆变器"自动关机"操作。

　　2)立即将位于"有故障"的UPS的逆变器的输出回路上的"断路器开关"置于关断状态。

　　3)立即向用户发出UPS并机系统已处于"非冗余"供电状态的"提示性"报警信息，以提醒值班人员到现场排除故障。

　　利用剩下的"无故障"的UPS向用户继续提供高质量的电源，而不是像UPS单机那样去执行逆变器供电→交流旁路供电的操作;从而将用户的关键性负载转由市电供电。

　　三、"热同步"UPS并机系统

　　下面以"1+1"并机系统为例来分析"热同步"UPS并机系统的调控原理。

　　1.正常工作状态

　　"1+1"型"热同步"UPS并机系统如图1所示，分别来自UPS1和UPS2输出端的具有“三同”特性的高质量的电源分别经MOB1和MUB2开关柜被送到用户的负载上。每台UPS单机各承担1/2的总负载电流。在实际运行中，按"冗余方式"运行的"1+1"型并机供电系统中所可能出现的最大稳态"负载电流"应该是等于或小于一台UPS单机的额定输出电流。因此，在此条件下，每台UPS的最大负载量仅为其额定输出功率的50%("1+1"型并机系统中的每台UPS单机的负载量最好选为30%~35%UPS的额定输出功率)。运行中如果致使UPS1出故障，此时，在“热同步”并机技术的调控下，它会自动将UPS1的逆变器"自动关机"和将逆变器的"输出断路器开关"断开的同时，继续把位于UPS1中的"静态交流旁路"供电通道上的"静态开关"置于"关断"状态(在这里，UPS1是按与UPS单机安全不同的工作方式运行的。当UPS以单机形式工作时，一旦它的逆变器输出"断路器开关"被关断，逆变器处于“自动关机”状态时，它一定会将它的交流旁路"静态开关"置于导通状态)。这就是所谓的"选择性自动脱机"操作，它表示UPS并机系统有能力识别出究竟是哪台UPS单机"出故障"，并能将“出故障”的UPS从并机系统中脱开，从而避免影响并机系统的正常工作。

　　2.用户输出端过载或短路故障

　　当用户的输出端出现过载现象时，"1+1"冗余并机系统会以下述两种方式来运行。

　　(1)当用户端的负载电流大于一台UPS单机输出功率，但小于两台UPS输出功率总和时，此时的“1+1”并机系统尽管可以继续向负载提供高质量的逆变器电源。但此时的并机系统将从具有"容错"功能的"冗余"工作状态进入没有任何"容错"功能的"非冗余"工作状态。遇此情况时，并机系统会向用户发出"无冗余"的"提示性"报警(喇叭音响和在液晶显示屏上出现报警信息，对于配置有集中监控功能的电源监控软件的用户来说，还可以执行网络广播报警/电话拨叫等服务)。

　　(2)在"1+1"型并机UPS系统的运行中，如果出现下述情况之一:

　　1)用户的实际负载超过两台UPS的总输出功率时。

　　2)出现在用户端的短路故障，因故没有及时地使得相应保护动作或配电柜中"断路器开关"跳闸，则有可能危及"1+1"并机系统的安全运行时。

　　3)两台UPS单机同时出故障时。

　　在"热同步"并机技术的调控下，它会在同步关断UPS1和UPS2的逆变器输出开关的同时，立即将位于两台UPS交流旁路供电回路上的两个“静态开关”同时置于导通状态。这样，市电电源将通过这两条交流旁路供电回路向负载供电，从而可利用市电来消除可能出现在用户负载端的严重过载或短路故障。

　　3.当市电出故障时

　　在“1+1”型并机UPS供电系统的运行中，如果遇到市电停电，市电输人电压过高或过低3种情况之一时，由于UPS中的输入整流器停止工作，"1+1"并机系统将在蓄电池组提供的直流电源支持下，经逆变器变换后继续向用户的负载提供高质量的交流电源。此时由UPS所提供的交流电源的频率和相位就不同步跟踪市电电源，UPS的逆变器的频率将进入本机振荡输出频率状态，其稳频精度为50Hz±0.01%。

　　4.当l台UPS的市电输入发生故障时

　　在"1+1"并机供电系统的运行中，如果因故使其中的UPS1的输入电源发生故障时(包括停电，电压过高，电压过低或输入断路器因故跳闸时)，此时的UPS2继续在市电电源所提供的交流能源的支持下，经双总线输出开关中的MOB2开关向用户的负载提供高质量的电源(此时的UPS2的逆变器电源继续同步跟踪市电电源)。此时，UPS1的逆变器由于失去交流旁路同步跟踪信号源，它会在"热同步"并机技术的调控下，从"双总线输出开关柜"的汇流排上去取得UPS2的输出电源信号，并用这个电源信号来作为UPS1的同步跟踪信号。显然，此时UPS1的逆变器电源是处于同步跟踪UPS2的工作状态的。此时的UPS1的逆变器还将从原来的“逆变器”工作状态进入“充电器”工作状态。这样，位于UPS1中的蓄电池将会从UPS2来获得它所需的"浮充电流"确保它一直处于"满充"状态，以便在UPS2的市电输入电源也出故障时，位于这种"1+1"型并机系统中的两套电池组均能"满充"，而向逆变器提供能源，从而确保并机系统获得足够长的蓄电池"后备供电"时间。