施耐德电气Galaxy VS UPS测评报告

2019年4月3日,施耐德电气面向关键基础设施和边缘应用推出Galaxy VS UPS系列,这是一种高效、模块化、易于部署的10～100kVA三相UPS,旨在满足IT、商业和工业设施的关键电力需求。凭借GalaxyVSUPS系列的优异特性和富于创新的特色,一经推出即获订单。

2019年5月8日～9日,以《UPS应用》杂志社总编何春华女士为首的专家组对Galaxy VS系列100kVA三相UPS进行了测评。

为什么Galaxy VS UPS系列能获得用户的青睐,它与现有的各种类型的UPS相比,除在电气参数上具有优势以外,还有几个(不限于几个)特色。专家组在现场,在对几个重要的技术规格进行测试和演示的同时,与公司技术人员一起,观测和领会了Galaxy VS UPS系列所具有的特色。

1 设计结构紧凑、灵活,可适用于任何环境

图1为GalaxyVS系列100kVA三相UPS的外形。

Galaxy VS是塔式机兼有模块化设计的UPS,即Galaxy VS是具备了部分模块化功能的塔式机。

 由于采用全模块化的设计和配备锂电池,与Galaxy5500机器相比,占地面积降低了26%。

2 采用软开关混合逆变技术

与四电平技术相比,半导体功率器件的数量减半,不仅具有较高的可靠性和稳定性,也具有良好的经济性,同时效率大幅提升。图2为在双变换模式和E模式下的效率实测数据。在实测过程中,我们在负载率分别为10%、30%、50%、75%和100%的情况下,对双变换模式和E模式下的效率进行了测试:

(1)在双变换模式下的效率

双变换模式下的效率见表1。

以50%负载率为例,图2给出了双变换模式下的效率实测数据图。

(2)在E模式下的效率

E模式下的效率见表2。与双变换模式下的效率相比,E模式下的效率有明显地提高。图3为在E模式下、负载率为50%时的效率。

结论:在双变换模式下的效率最高可达97%;在E模式下的效率最高可达99%。

3 并机逻辑——正常模式为功率均分,故障模式为负载率均分

图4给出两台GVS100kVAUPS给120kW负载供电的(1+1)冗余架构,图4(a)为正常模式,按功率均分为120kW负载供电,每台机器分担60kW;图4(b)表示在故障模式下,按每台机器负载率均分的情况,存在故障的UPS1分担40kW,而正常工作的UPS2分担80kW,两台机器的负载率均为80%。

结论:这种并机逻辑体现了GVSUPS兼有塔式机和模块化机的特点。

4 切换时间的测试

在做切换时间的测试时,对市电→电池的切换、逆变→旁路的切换、旁路→逆变的切换、双变换模式→E变换模式的切换、E变换模式→双变换模式的切换等进行了实测,鉴于篇幅所限,这里仅给出部分切换时间的示波图。图5给出了市电切换电池时的切换时间,从示波图中可以看出,切换时间不大于0.5ms。图6和图7分别为在平衡负载情况下,逆变→旁路和旁路→逆变的切换时间示波图。

各种状态变换的切换时间实测值见表3。

结论:状态切换时的时间非常小,可以认为零切换时间。

5 负载突变的测试

图8和图9分别给出负载从0→100%和100%→0时输出电压的波形,表示在0.5ms内输出电压趋于稳定。

结论:负载突变时,输出电压在极短的时间内趋于稳定。

6 在非线性负载下,输出电压的波形

在图10中给出了在非线性负载下,模式和E变换模式的输出电压和电流的波形,可以看出,输出电压波形是一个理想的正弦波。

结论:在非线性负载下,双变换模式和E变换模式的输出电压和电流的波形是一个理想的正弦波。

7 过载测试

图11给出了150%过载时的时间特性。

结论:150%的过载时间在1min以上。

8 兼容锂电池

Galaxy VS的机器完全兼容锂电池。与铅酸蓄电池比较,通过使用锂电池的储能方式,具有占地空间更小,重量更轻的优势。

Galaxy VS UPS系列的锂电池是由施耐德认证过的、三星特制的三元锂电池。锂电池组设置了三级保护,第一级保护有一个柜体级的BMS保护系统;每一个柜体里分成不同的模块,每一个模块里面又有一级的保护装置保护这一组电池;在每一组电池里,每一个单元还有它自己的BMS系统。这三级保护系统是全部联动的、互相保护的。也就是说,当一旦发现问题的时候,可以提前去做预判和预警,直接把带有这组电池的机器退出,防止出现热失控或者着火的情况。

三星的锂电池与UPS匹配支持大电流充放电。通过三级的保护系统,包括和UPS之间的配合测试通讯,整个充电的过程是完全匹配锂电池应用的。据介绍,三星锂电池现在配合着施耐德的UPS应用已经有十年,从第一台的机器到现在,没有任何一个锂电池组发生热失控的故障。

结论:通过介绍和对近几年施耐德电气各UPS系列应用锂电池实际状况,认为锂电池在GalaxyVSUPS的应用是成功的。

9 几个人性化设计的例子

①输入端有一个很大的保险.这个保险最主要的目的是为了保护人身安全,因为在进行在线维修带电拔插时,会产生拉弧,其长度可达1m,对800mm的机柜深度来说,电弧串出机柜,会对操作人员造成伤害。有了这个保险,可将电弧减小到600mm,电弧不会串出机柜,确保了人身安全;

②一个50kVA的模块有38kg重,需要两个人来插拔。插拔的轨道上增设一个卡口,起到缓冲作用,避免插拔时用力过猛,过重的模块造成掉落,误伤操作人员;

③在机柜的下方布设了一片透明的塑料片,并在相应的测量点处开孔,既方便了测量又保证了人身安全。

④机柜上的显示屏,提供了多种语言,适应了全球化应用,中文的推出,为在国内推广应用提供了更广阔的前景,也更人性化了。

⑤Galaxy VS UPS的工作频率为24kHz,这个频率的噪声人耳是听不到的,在负载率很高的时候,风扇要全速转动,会听到一些噪音,如果风扇不全速转动的话,基本上很难能听到这个噪音,可以说,GalaxyVSUPS系列是一款安静的机器。

10 几点希望

①本次测评的Galaxy VS系列100kVA三相UPS,其锂电池是外设电池柜,希望能有内设电池的Galaxy VS系列UPS;

②希望能推出内含UPS和锂电池的一体化智能机柜;

③加快Galaxy VS系列UPS的推广应用。