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.

Рис. 3.18. Энергетический массив: а) внешний вид; 6) состав (источник: АРС)

Силовой модуль представляет собой блок, содержащий выпрямитель и инвертор, устанавливаемый в корпус энергетического массива для параллельной работы с други­ми силовыми модулями. Существуют различные концепции энергетических массивов: с распределенной логикой управления, с централизованной избыточной логикой, с отдельными батарейными модулями и с совмещенными силовыми и батарейными моду­лями. На рис. 3.19 приводится схема энергетического массива с централизованной из­быточной логикой управления и раздельными силовыми и батарейными модулями.

Рис. 3.19. Схема энергетического массива (источник: АРС)

Из схемы видно, что питание через входной выключатель поступает на каждый сило­вой модуль, которые включены параллельно. АБ состоит из нескольких батарейных модулей, также включенных параллельно. Управление энергетическим массивом осуществляется по шинам управления от основного и резервного модулей управле­ния. Отказ любого модуля не вызывает остановки ИБП в целом. Процедура ремонта состоит в замене отказавшего блока без отключения ИБП («горячая» замена), как это показано на рис. 3.18, б. Индикация о неисправности выводится на пульт управ­ления и на коммуникационный порт для передачи в систему мониторинга ИБП. Слоты дополнительных устройств предназначены для расширения коммуникационных и функциональных возможностей ИБП.

В энергетике потребляемые и генерирующие мощности являются одними из ос­новных технико-экономических показателей. На основе мощностей силовых моду­лей энергетических массивов можно оценить направления развития этого перспек­тивного типа ИБП. Основные данные табл. 3.2 — мощности силовых модулей и суммарные мощности утройств. Эти данные определяют тенденции развития типа ИБП, однако не могут быть использованы как справочные материалы по моделям и производителям. Существует ряд моделей, не вошедших в таблицу.

Таблица 3.2. Мощность энергетических массивов и силовых модулей

 

 

 

№ п/п	Производитель	Модель	Мощность, кВА
			Устройство	Модуль
1	АРС	Symmetra	16	4
2	АРС	Symmetra RM	12	2
3	АРС	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

Мощности силовых модулей лежат в диапазоне 0,4...40 кВА. С момента появ­ления энергетических массивов по настоящее время прослеживается тенденция роста мощности единичного модуля. Удельные мощности силовых модулей в рас­чете на единицу массы составляют до 0,5...0,6 кВА/кг. Конструктив энергетическо­го массива близок к стандартным телекоммуникационным шкафам, и очевидно, что предел мощности будет определяться массогабаритными показателями силового модуля, позволяющими производить его замену одному-двум человекам. Мощ­ность всего устройства при этом не превысит 200 кВА. Этот прогноз делается из рас­чета массы модуля (не более 60 кг) и количества модулей в устройстве (до 5 штук).

Наращивание мощностей энергетических массивов возможно по следующим технологическим направлениям:

- увеличение единичной мощности модуля;

- увеличение количества модулей;

- масштабируемость устройств.

Увеличение единичной мощности модуля при существующей элементной базе промышленной электроники потребует увеличения массы и габаритов модуля. Та­кой путь реализован в энергетическом массиве АРС Symmetra MW с модулями 200 кВА (рис. 3.20). Количество модулей в устройстве может составлять до 8, и сум­марная мощность достигает 1600 кВА.

Рис.3.20. Энергетический массив Symmetra MW (источник: АРС)

Конструктив этого устройства позволяет производить замену силового модуля по частям, с выделением выпрямителя, инвертора и других компонентов преобразо­вателей в отдельные конструктивные элементы. Процедура замены модуля при та­ком конструктиве не требует применения средств механизации.

Увеличение мощности путем увеличения числа модулей реализовано в устрой­стве РК Electronics US 9001 с модулем мощностью 1 кВА, общим числом модулей до 144 и соответственно суммарной мощностью до 144 кВА. Большее количество модулей в устройстве теоретически возможно, но потребует увеличения размера стойки, что усложнит условия перевозки и монтажа.

Масштабируемость устройств нуждается в пояснении. Ряд моделей энергетиче­ских массивов позволяют осуществлять комплектацию устройства таким образом, что количество силовых и батарейных модулей может находиться в разных соотно­шениях. Такая комплектация применяется для следующих целей:

- осуществления избыточного резервирования по принципу N+2 и более для электроприемников с особо высокими требованиями к надежности электро­снабжения (системы безопасности, технические средства органов государст­венного управления, транспорта, опасного производства, крупные платежные системы и т.д);

- комплектации необходимой установленной мощности;

- комплектации АБ с большим временем автономной работы.

Масштабируемость может осуществляться в пределах одного устройства, при­чем количество силовых и батарейных модулей может быть определено с учетом дальнейшего доукомплектования при расширении состава или количества электро­приемников. Ряд моделей энергетических массивов позволяет включать значитель­ное, теоретически неограниченное количество устройств параллельно. При этом со­храняются все функции, характерные для энергетического массива (в первую оче­редь — «горячая» замена). Осуществление масштабирования заключается в выборе мощности модуля или единичного устройства. При этом можно подобрать суммар­ную мощность установки с точностью до одного модуля, обеспечив резервирование N+1 с минимальной избыточностью. На рис. 3.21 показаны примеры масштабирова­ния энергетического массива в составе единичного устройства (рис. 3.21, а, б) и параллельное включение устройств (рис. 3.21, в).

Рис. 3.21. Масштабирование энергетических массивов (источник: Newave UPS Systems)

Экономия средств, затрачиваемых на резервирование, выражается в оптимиза­ции выбора мощности (и соответственно стоимости) единичного модуля и состав­ляет несколько процентов от суммарной мощности всей установки.

Энергетические массивы позволяют обеспечить высшую степень защиты на­грузки и являются наилучшим решением для построения отказоустойчивых систем электроснабжения. В последние годы номенклатура энергетических массивов по­полнилась моделями разных производителей и определилась тенденция расшире­ния производства энергетических массивов. Энергетические массивы выпускаются в диапазоне мощностей, покрывающем потребности в создании отказоустойчивой системы бесперебойного электроснабжения практически любого здания. Технические возможности современных технологии и номенклатура выпускаемой продук­ции ИБП класса энергетических массивов дают широкие возможности выбора обо­рудования по заданным технико-экономическим показателям.