Среди типов ИБП следует выделить так называемые энергетические массивы (power array). Это сравнительно новый тип устройств, представленный на рынке начиная с середины 90-х годов. Выполненные по типу двойного преобразования и принципу избыточности N+1 («горячий резерв»), эти ИБП представляют собой параллельную систему модулей ИБП в одном корпусе (рис. 3.18), имеющую способность продолжать работу при выходе из строя силового модуля (модуля преобразователей), модуля батарей или модуля управления.
Ðèñ. 3.18. Ýíåðãåòè÷åñêèé ìàññèâ: à) âíåøíèé âèä; 6) ñîñòàâ (èñòî÷íèê: ÀÐÑ)
Ñèëîâîé ìîäóëü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé áëîê, ñîäåðæàùèé âûïðÿìèòåëü è èíâåðòîð, óñòàíàâëèâàåìûé â êîðïóñ ýíåðãåòè÷åñêîãî ìàññèâà äëÿ ïàðàëëåëüíîé ðàáîòû ñ äðóãèìè ñèëîâûìè ìîäóëÿìè. Ñóùåñòâóþò ðàçëè÷íûå êîíöåïöèè ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ: ñ ðàñïðåäåëåííîé ëîãèêîé óïðàâëåíèÿ, ñ öåíòðàëèçîâàííîé èçáûòî÷íîé ëîãèêîé, ñ îòäåëüíûìè áàòàðåéíûìè ìîäóëÿìè è ñ ñîâìåùåííûìè ñèëîâûìè è áàòàðåéíûìè ìîäóëÿìè. Íà ðèñ. 3.19 ïðèâîäèòñÿ ñõåìà ýíåðãåòè÷åñêîãî ìàññèâà ñ öåíòðàëèçîâàííîé èçáûòî÷íîé ëîãèêîé óïðàâëåíèÿ è ðàçäåëüíûìè ñèëîâûìè è áàòàðåéíûìè ìîäóëÿìè.
Ðèñ. 3.19. Ñõåìà ýíåðãåòè÷åñêîãî ìàññèâà (èñòî÷íèê: ÀÐÑ)
Èç ñõåìû âèäíî, ÷òî ïèòàíèå ÷åðåç âõîäíîé âûêëþ÷àòåëü ïîñòóïàåò íà êàæäûé ñèëîâîé ìîäóëü, êîòîðûå âêëþ÷åíû ïàðàëëåëüíî. ÀÁ ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ áàòàðåéíûõ ìîäóëåé, òàêæå âêëþ÷åííûõ ïàðàëëåëüíî. Óïðàâëåíèå ýíåðãåòè÷åñêèì ìàññèâîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî øèíàì óïðàâëåíèÿ îò îñíîâíîãî è ðåçåðâíîãî ìîäóëåé óïðàâëåíèÿ. Îòêàç ëþáîãî ìîäóëÿ íå âûçûâàåò îñòàíîâêè ÈÁÏ â öåëîì. Ïðîöåäóðà ðåìîíòà ñîñòîèò â çàìåíå îòêàçàâøåãî áëîêà áåç îòêëþ÷åíèÿ ÈÁÏ («ãîðÿ÷àÿ» çàìåíà), êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñ. 3.18, á. Èíäèêàöèÿ î íåèñïðàâíîñòè âûâîäèòñÿ íà ïóëüò óïðàâëåíèÿ è íà êîììóíèêàöèîííûé ïîðò äëÿ ïåðåäà÷è â ñèñòåìó ìîíèòîðèíãà ÈÁÏ. Ñëîòû äîïîëíèòåëüíûõ óñòðîéñòâ ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ðàñøèðåíèÿ êîììóíèêàöèîííûõ è ôóíêöèîíàëüíûõ âîçìîæíîñòåé ÈÁÏ.
 ýíåðãåòèêå ïîòðåáëÿåìûå è ãåíåðèðóþùèå ìîùíîñòè ÿâëÿþòñÿ îäíèìè èç îñíîâíûõ òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé. Íà îñíîâå ìîùíîñòåé ñèëîâûõ ìîäóëåé ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ ìîæíî îöåíèòü íàïðàâëåíèÿ ðàçâèòèÿ ýòîãî ïåðñïåêòèâíîãî òèïà ÈÁÏ. Îñíîâíûå äàííûå òàáë. 3.2 — ìîùíîñòè ñèëîâûõ ìîäóëåé è ñóììàðíûå ìîùíîñòè óòðîéñòâ. Ýòè äàííûå îïðåäåëÿþò òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ òèïà ÈÁÏ, îäíàêî íå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû êàê ñïðàâî÷íûå ìàòåðèàëû ïî ìîäåëÿì è ïðîèçâîäèòåëÿì. Ñóùåñòâóåò ðÿä ìîäåëåé, íå âîøåäøèõ â òàáëèöó.
Òàáëèöà 3.2. Ìîùíîñòü ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ è ñèëîâûõ ìîäóëåé
¹ ï/ï |
Ïðîèçâîäèòåëü |
Ìîäåëü |
Ìîùíîñòü, êÂÀ |
Óñòðîéñòâî |
Ìîäóëü |
1 |
ÀÐÑ |
Symmetra |
16 |
4 |
2 |
ÀÐÑ |
Symmetra RM |
12 |
2 |
3 |
ÀÐÑ |
Symmetra PX |
40 |
10 |
4 |
Liebert |
Nfinity |
16 |
4 |
5 |
Meta System |
HF Top Line |
8 |
1 • |
6 |
Meta System |
HF Top Line rack |
4 |
1 |
7 |
Newave UPS Systems |
ConceptPower/ Upgrade Line |
120 |
40 |
8 |
PK Electronics |
US 9003 |
4,8 |
0,4 |
9 |
PK Electronics |
US 9001 |
144 |
1 |
10 |
Power Ware |
PW9170 |
18 |
3 |
Ìîùíîñòè ñèëîâûõ ìîäóëåé ëåæàò â äèàïàçîíå 0,4...40 êÂÀ. Ñ ìîìåíòà ïîÿâëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ ïî íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîñëåæèâàåòñÿ òåíäåíöèÿ ðîñòà ìîùíîñòè åäèíè÷íîãî ìîäóëÿ. Óäåëüíûå ìîùíîñòè ñèëîâûõ ìîäóëåé â ðàñ÷åòå íà åäèíèöó ìàññû ñîñòàâëÿþò äî 0,5...0,6 êÂÀ/êã. Êîíñòðóêòèâ ýíåðãåòè÷åñêîãî ìàññèâà áëèçîê ê ñòàíäàðòíûì òåëåêîììóíèêàöèîííûì øêàôàì, è î÷åâèäíî, ÷òî ïðåäåë ìîùíîñòè áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ìàññîãàáàðèòíûìè ïîêàçàòåëÿìè ñèëîâîãî ìîäóëÿ, ïîçâîëÿþùèìè ïðîèçâîäèòü åãî çàìåíó îäíîìó-äâóì ÷åëîâåêàì. Ìîùíîñòü âñåãî óñòðîéñòâà ïðè ýòîì íå ïðåâûñèò 200 êÂÀ. Ýòîò ïðîãíîç äåëàåòñÿ èç ðàñ÷åòà ìàññû ìîäóëÿ (íå áîëåå 60 êã) è êîëè÷åñòâà ìîäóëåé â óñòðîéñòâå (äî 5 øòóê).
Íàðàùèâàíèå ìîùíîñòåé ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ âîçìîæíî ïî ñëåäóþùèì òåõíîëîãè÷åñêèì íàïðàâëåíèÿì:
- óâåëè÷åíèå åäèíè÷íîé ìîùíîñòè ìîäóëÿ;
- óâåëè÷åíèå êîëè÷åñòâà ìîäóëåé;
- ìàñøòàáèðóåìîñòü óñòðîéñòâ.
Óâåëè÷åíèå åäèíè÷íîé ìîùíîñòè ìîäóëÿ ïðè ñóùåñòâóþùåé ýëåìåíòíîé áàçå ïðîìûøëåííîé ýëåêòðîíèêè ïîòðåáóåò óâåëè÷åíèÿ ìàññû è ãàáàðèòîâ ìîäóëÿ. Òàêîé ïóòü ðåàëèçîâàí â ýíåðãåòè÷åñêîì ìàññèâå ÀÐÑ Symmetra MW ñ ìîäóëÿìè 200 êÂÀ (ðèñ. 3.20). Êîëè÷åñòâî ìîäóëåé â óñòðîéñòâå ìîæåò ñîñòàâëÿòü äî 8, è ñóììàðíàÿ ìîùíîñòü äîñòèãàåò 1600 êÂÀ.
Ðèñ.3.20. Ýíåðãåòè÷åñêèé ìàññèâ Symmetra MW (èñòî÷íèê: ÀÐÑ)
Êîíñòðóêòèâ ýòîãî óñòðîéñòâà ïîçâîëÿåò ïðîèçâîäèòü çàìåíó ñèëîâîãî ìîäóëÿ ïî ÷àñòÿì, ñ âûäåëåíèåì âûïðÿìèòåëÿ, èíâåðòîðà è äðóãèõ êîìïîíåíòîâ ïðåîáðàçîâàòåëåé â îòäåëüíûå êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû. Ïðîöåäóðà çàìåíû ìîäóëÿ ïðè òàêîì êîíñòðóêòèâå íå òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ ñðåäñòâ ìåõàíèçàöèè.
Óâåëè÷åíèå ìîùíîñòè ïóòåì óâåëè÷åíèÿ ÷èñëà ìîäóëåé ðåàëèçîâàíî â óñòðîéñòâå ÐÊ Electronics US 9001 ñ ìîäóëåì ìîùíîñòüþ 1 êÂÀ, îáùèì ÷èñëîì ìîäóëåé äî 144 è ñîîòâåòñòâåííî ñóììàðíîé ìîùíîñòüþ äî 144 êÂÀ. Áîëüøåå êîëè÷åñòâî ìîäóëåé â óñòðîéñòâå òåîðåòè÷åñêè âîçìîæíî, íî ïîòðåáóåò óâåëè÷åíèÿ ðàçìåðà ñòîéêè, ÷òî óñëîæíèò óñëîâèÿ ïåðåâîçêè è ìîíòàæà.
Ìàñøòàáèðóåìîñòü óñòðîéñòâ íóæäàåòñÿ â ïîÿñíåíèè. Ðÿä ìîäåëåé ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ ïîçâîëÿþò îñóùåñòâëÿòü êîìïëåêòàöèþ óñòðîéñòâà òàêèì îáðàçîì, ÷òî êîëè÷åñòâî ñèëîâûõ è áàòàðåéíûõ ìîäóëåé ìîæåò íàõîäèòüñÿ â ðàçíûõ ñîîòíîøåíèÿõ. Òàêàÿ êîìïëåêòàöèÿ ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ñëåäóþùèõ öåëåé:
- îñóùåñòâëåíèÿ èçáûòî÷íîãî ðåçåðâèðîâàíèÿ ïî ïðèíöèïó N+2 è áîëåå äëÿ ýëåêòðîïðèåìíèêîâ ñ îñîáî âûñîêèìè òðåáîâàíèÿìè ê íàäåæíîñòè ýëåêòðîñíàáæåíèÿ (ñèñòåìû áåçîïàñíîñòè, òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà îðãàíîâ ãîñóäàðñòâåííîãî óïðàâëåíèÿ, òðàíñïîðòà, îïàñíîãî ïðîèçâîäñòâà, êðóïíûå ïëàòåæíûå ñèñòåìû è ò.ä);
- êîìïëåêòàöèè íåîáõîäèìîé óñòàíîâëåííîé ìîùíîñòè;
- êîìïëåêòàöèè ÀÁ ñ áîëüøèì âðåìåíåì àâòîíîìíîé ðàáîòû.
Ìàñøòàáèðóåìîñòü ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ â ïðåäåëàõ îäíîãî óñòðîéñòâà, ïðè÷åì êîëè÷åñòâî ñèëîâûõ è áàòàðåéíûõ ìîäóëåé ìîæåò áûòü îïðåäåëåíî ñ ó÷åòîì äàëüíåéøåãî äîóêîìïëåêòîâàíèÿ ïðè ðàñøèðåíèè ñîñòàâà èëè êîëè÷åñòâà ýëåêòðîïðèåìíèêîâ. Ðÿä ìîäåëåé ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ ïîçâîëÿåò âêëþ÷àòü çíà÷èòåëüíîå, òåîðåòè÷åñêè íåîãðàíè÷åííîå êîëè÷åñòâî óñòðîéñòâ ïàðàëëåëüíî. Ïðè ýòîì ñîõðàíÿþòñÿ âñå ôóíêöèè, õàðàêòåðíûå äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî ìàññèâà (â ïåðâóþ î÷åðåäü — «ãîðÿ÷àÿ» çàìåíà). Îñóùåñòâëåíèå ìàñøòàáèðîâàíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â âûáîðå ìîùíîñòè ìîäóëÿ èëè åäèíè÷íîãî óñòðîéñòâà. Ïðè ýòîì ìîæíî ïîäîáðàòü ñóììàðíóþ ìîùíîñòü óñòàíîâêè ñ òî÷íîñòüþ äî îäíîãî ìîäóëÿ, îáåñïå÷èâ ðåçåðâèðîâàíèå N+1 ñ ìèíèìàëüíîé èçáûòî÷íîñòüþ. Íà ðèñ. 3.21 ïîêàçàíû ïðèìåðû ìàñøòàáèðîâàíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî ìàññèâà â ñîñòàâå åäèíè÷íîãî óñòðîéñòâà (ðèñ. 3.21, à, á) è ïàðàëëåëüíîå âêëþ÷åíèå óñòðîéñòâ (ðèñ. 3.21, â).
Ðèñ. 3.21. Ìàñøòàáèðîâàíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ (èñòî÷íèê: Newave UPS Systems)
Ýêîíîìèÿ ñðåäñòâ, çàòðà÷èâàåìûõ íà ðåçåðâèðîâàíèå, âûðàæàåòñÿ â îïòèìèçàöèè âûáîðà ìîùíîñòè (è ñîîòâåòñòâåííî ñòîèìîñòè) åäèíè÷íîãî ìîäóëÿ è ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî ïðîöåíòîâ îò ñóììàðíîé ìîùíîñòè âñåé óñòàíîâêè.
Ýíåðãåòè÷åñêèå ìàññèâû ïîçâîëÿþò îáåñïå÷èòü âûñøóþ ñòåïåíü çàùèòû íàãðóçêè è ÿâëÿþòñÿ íàèëó÷øèì ðåøåíèåì äëÿ ïîñòðîåíèÿ îòêàçîóñòîé÷èâûõ ñèñòåì ýëåêòðîñíàáæåíèÿ.  ïîñëåäíèå ãîäû íîìåíêëàòóðà ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ ïîïîëíèëàñü ìîäåëÿìè ðàçíûõ ïðîèçâîäèòåëåé è îïðåäåëèëàñü òåíäåíöèÿ ðàñøèðåíèÿ ïðîèçâîäñòâà ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ. Ýíåðãåòè÷åñêèå ìàññèâû âûïóñêàþòñÿ â äèàïàçîíå ìîùíîñòåé, ïîêðûâàþùåì ïîòðåáíîñòè â ñîçäàíèè îòêàçîóñòîé÷èâîé ñèñòåìû áåñïåðåáîéíîãî ýëåêòðîñíàáæåíèÿ ïðàêòè÷åñêè ëþáîãî çäàíèÿ. Òåõíè÷åñêèå âîçìîæíîñòè ñîâðåìåííûõ òåõíîëîãèè è íîìåíêëàòóðà âûïóñêàåìîé ïðîäóêöèè ÈÁÏ êëàññà ýíåðãåòè÷åñêèõ ìàññèâîâ äàþò øèðîêèå âîçìîæíîñòè âûáîðà îáîðóäîâàíèÿ ïî çàäàííûì òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèì ïîêàçàòåëÿì.