XMBS – Eine neue USV-Bypass-Architektur

ÜBERBLICK

USV-Systeme sind zur Bereitstellung einer sauberen Wechselstromversorgung für kritische Lasten konzipiert. Im Normalbetrieb wird der Eingangsstrom aus dem Versorgungsnetz „zweifach gewandelt“ und frei von Oberschwingungen und transienten Überspannungen der Last zugeführt. Für den Fall eines Ausfalls der Stromversorgung gibt es auch redundante Systeme: eine Batteriestromquelle kann vorübergehend Energie bereitstellen und ein Reservegenerator kann bei längeren Ausfällen als Notversorgung dienen. In Kombination sorgen diese Komponenten für eine zuverlässige Energiequelle. Um eine sehr hohe Verfügbarkeit zu erreichen, muss auch der Wechselrichter selbst mit einer Redundanz versehen werden. Diese wird üblicherweise durch eine Parallelschaltung von Systemen oder Modulen erreicht, je nachdem, ob es sich um ein monolithisches oder modulares System handelt. Schließlich verfügen einige Systeme noch über statische Bypass-Stromkreise, die bei einem Wechselrichterausfall die Versorgungsspannung direkt mit der Last verbinden können.

Trotz dieser Bemühungen sind immer noch mögliche Einzelfehlerstellen vorhanden, die zu einem Lastabwurf führen können. Hier einige Beispiele: Überspannungen (Blitzeinschläge) können weit verbreitete Schäden verursachen, Wechselrichtersteuerungssysteme können ausfallen, die Kommunikation zwischen den Modulen kann zusammenbrechen oder Sicherheits- und Schutzmechanismen können unerwünschterweise abgeschaltet werden. Die meisten Ausfälle treten jedoch bei der Umschaltung zwischen verschiedenen Stromquellen auf, insbesondere durch Bedienfehler bei den Wartungsarbeiten.

Als Ingenieure bei Alpha Technologies (einem Unternehmen von EnerSys) die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit einer USV-Anlage mit typischem Leistungsbereich analysierten, wurde die Bypass-Komponente für Wartungsarbeiten als größte Verbesserungsmöglichkeit identifiziert. Das ideale System umfasst einen internen Bypass-Schalter für eine synchronisierte Stromquellenumschaltung, einen externen statischen Bypass-Schalter für Wechselrichterausfälle und einen externen Bypass-Schalter zur Trennung des Wechselrichtersystems bei Wartungsarbeiten.

Dieses Whitepaper beinhaltet:

  • Eine praktische Überprüfung der Zuverlässigkeit von USV.
  • Eine Diskussion über die Herausforderungen bei der Bereitstellung zuverlässiger Stromversorgung in einer Weise, die die Sicherheits- und regulatorischen Anforderungen erfüllt (EPO, Rückspeisung, Schalterkonfigurationen).
  • Das Design des XMBS, einschließlich der technischen Faktoren, Designentscheidungen und Tests, die Teil der Entwicklung des XMBS waren. 4. Eine Zusammenfassung des aktuellen Status sowie der Erwartungen, wie sich das XMBS in das USV-Ökosystem einfügt.

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