摘要：UPS三相机都是支持双电源输入的,且是可以支持不同源的双电源输入,看似不同源的解决方案要优于同源的解决方案,因为两路电源可以冗余备份,但事实上不同源的双电源输入解决方案却不是最佳的,本文对于几种情况给出了具体分析。

   UPS原来设计思路是主路(整流器)和旁路同用一个输入电源,当市电电源故障时,UPS转电池工作模式。当UPS内部故障或输出过载时,转到旁路带载,当故障恢复或过载消除UPS自动切回正常工作模式,这是UPS正常工作的逻辑。
　　
　　如果采用不同源的双电源输入,其工作逻辑:主路和旁路不同源时,UPS的输出电压和相位始终在跟踪旁路,这是UPS设计时就规定好,当主路电源故障时,UPS转电池工作模式,而不是转旁路电源供电,当电池组电力耗尽时,UPS转到旁路供电,这时虽然用旁路电源给负载供电,但负载并没有受到UPS的保护,电网中的各种干扰如雷电浪涌、电压起伏、电气噪声等随时对负载造成威胁,违背了设置UPS的目的。另外,在两路电源供电的情况下,一般电池后备时间都比较短,因为两路电同时出现问题的概率很小,所以当电池很快耗尽后,负载接受的是没有改善的电力,风险很大,所以UPS不同源双电源输入解决方案并不是最佳的。
　　
　　总结:同源的双电源解决方案是解决UPS内部故障或过载时的冗余备份问题，不同源的双电源解决方案解决的是UPS外部输入电源的冗余备份问题。或者说其采用两路电源的目的是在两路电源之间进行冗余备份，一主一备的模式。但实际上不同源接入后，UPS系统实现不了两路电源之间进行冗余备份的目的，只能做为特殊情况下的备用方案。
　　
　　1）同源的双电源解决方案很简单，主路和旁路输入同一路电，如图1所示。常规操作不再描述。
　　
　　2）不同源双电源解决方案
　　
　　ATS互投解决方案如图2所示:利用ATS开关将双电源进行互投,输出一路电源给UPS提供双路电源,如图所示,优点:满足UPS设计思路,UPS内部实现冗余备份,两路电源通过ATS实现外部电源冗余备份,且负载始终都在UPS的保护下工作。这是最佳的双电源输入解决方案,建议采用这种解决方案设计架构。
　　
　　直接接入双电源的解决方案:当现场不具备安装ATS互投开关时,也可以直接接入不同源的电源,不过,因为UPS设计架构的不一样其解决方案也是不同的。
　　
　　UPS设计架构—UPS整流器输入无需零线参与情况,如图3和图4的UPS架构原理图,接线方案:主路(整流器)接入电源1的三根火线,旁路接入电源2的三根火线及一根中性线。由于整流器无需零线参与,所以无论两路电源是否同源都将支持,此类设计机型有:UPS整流器输入无需零线参与的UPS设计架构原理图如图3所示,UPS内部采用全桥型逆变器设计方式,由Δ/Y型输出变压器副边产生零线,整流器输入无需零线,在UPS转旁路运行时,输出变压器产生的零线与旁路输入的零线连接在一起;
　　
　　如图5所示,在UPS内部采用三相四桥臂半桥逆变器设计方式,由一个桥臂中点引出零线,整流器输入也无需零线。即该UPS设计架构是UPS整流器输入需要零线参与,如下面图5的UPS架构原理图,接线方案:因为整流器必需要零线参与工作,否则UPS将不能正常运行,所以市电输入与旁路市电输入必须为同源,即零线必须唯一;如果两路输入市电的零线不同源,为了确保UPS正常工作,需要在旁路输入端设置隔离变压器,如下面图5。通常可采用零相移D/Z变压器(确保原副边之间无移相)来解决输入不同源系统的零线问题。此类设计的机型如图5所示UPS整流器输入需要零线参与的UPS设计架构图。
　　
　　如图5所示,UPS内部采用半桥逆变器设计方式,由两组电池的中间点引出零线,该零线与整流器及旁路输入的零线连接在一起。
　　
　　如图6所示的解决方案,将变压器副边的零线(N)与UPS整流器输入的零线(N)短接,使UPS的输入零线归一,如图中虚线所示。常常有人提出疑问,将不同源的两路零线短接在一起,不是就可以解决了吗?
　　
　　简单来说,常见的有两种情况,当两路电源在同一处配电室进,不可以短接,如果短接,其主要影响不是UPS,而是对电网中的其它设备有影响,如两路电源不在同一处配电室,则是可以短接。具体分析情况如下。
　　
　　假设两路电源同在一处,且共用一组低压配电盘,末端电源的转换开关应用四极开关,如图7所示,两电源的中性点只在低压电盘处一点接地,否则将会产生杂散电流而引起种种不良后果。所以此种情况零线是不能短接的。此方式是数据中心最常见的配电架构,
　　
　　图7(a)所示为双电源采用三极转换开关,左边开关闭合时电流经左边线路的N导体返回;同时在NA点将有另一股电流经右边电路的N导体返回,形成杂散电流;导致左边线路的相导体和N导体矢量和不为零,就会产生磁场干扰。图7（b）所示为两电源不共用配电盘,末端采用三极转换开关产生杂散电流的情况。
　　
　　假设两路电源不在一处,且不共用低压配电盘,全电气装置内中性线只在变电所低压配电盘内一点接地,发电机处中性线不接地。当由任一电源供电时,中性线电流只由本回路的中性线返回电源,别无其他通路。这样末端电源的转换开关采用三极开关也不会在备用电源中线产生杂散电流而引起不良影响,所以此种情况零线是可以短接的。
　　
　　图8示出了几种应用中的连接方式以供参考。
　　
　　作者简介
　　
　　裴跃冬,目前任职于山特电子(深圳)有限公司赋能部,获得国家一级建造师执业资格,从事数据中心物理基础设施的设计及技术支持工作已有将近二十年经验,对于UPS、精密空调、微模块等产品的解决方案设计及应用有独特的见解。
　　
　　参考资料
　　
　　《机房与UPS选型技术手册》王其英编著
　　
　　《UPS主、旁不同源输入问题浅析》李焕一
　　
　　《建筑电气装置600问题》王厚余编著
　　
　　《低压配电设计解析》任元会编著
　　
　　编辑：Harris