RPS(美国)冗余电源

一、产品介绍 
概述
DSP系列冗余电源系统是一款模块化冗余电源系统。本冗余电源系统有AC/DC转换模块、显示单元、安装底座组成。
每个模块和安装底座组成一个单独供电单元，每个供电单元可输出20A/24VDC或40A/24VDC。每套冗余电源系统根据需要由多个模块和底座组成。每套冗余电源系统可以接一路AC电源或两路AC电源。
每个供电单元的输出先连接到汇流派上再输出给负载。
通信总线主要是负责模块之间信号的传递。
显示单元的功能是显示各模块的电流和电压以及报警。

结构及特点
1. 输出冗余技术，输出的负载被平均分配在每个模块上。某一出现故障时，负载又被重新分配。不会影响整个系统的输出。
2. 本电源的转换模块采用是开关谐振技术，转换效率可达90%以上，所以电源系统没有风扇，自然冷却，工作温度范围为-25℃-55℃。
3.的热拔插技术，在模块内部有软启动电路，热拔插过程不会对输入输出产生干扰。
4.输入输出可直接连接，而不用外接二级管和其它电路。
5.多模块并列使用时，只要把通信总线接好，就可以多模块相互冗余，扩容性非常好，搞功率密度，安装尺寸小，有利于节省安装空间。
6.维护性好，系统的任何一个部件故障时都可以在线更换。

二、工作过程
工作工程描述
本冗余电源系统由多个转换模块和一个监控模块组成。交流电由输入开关送到每个转换模块的电源底座上，每个模块可以接受两路不同相位的交流电输入。交流电被送到每个转换模块上，转换模块把交流电转换成直流电输出。每个转换模块和监控模块之间有通信总线连接。负载被平均分配到每个转换模块上，当某个转换模块出现故障时其它转换模块重新分配负载，监控模块产生报警。更换转换模块后系统恢复原先的状态，报警消除。负载的自动分配是在电源转换模块之间自动完成，不受监控模块的控制。监控模块主要监视各部分的工作状态、显示各项参数和输出报警接点，可设定输出的电压，属出电流报警值和各部分故障的报警。
本冗余电源系统真正实现输入和输出的双重冗余，输入可接两路220VAC，不要求同相不要求共地，交流切换为无扰动切换，在切换过程中输出不会发生波动，每个转换模块都有独立的输入切换电路，任何一个出现故障不会影响其他转换模块。而且通过监控模块可以完全了解和监视电源系统的工作状态。实现扩容非常方便，只要增加转换模块即可。多套冗余电源也可以完全并联，用于驱动比较大的负载。

三、技术及特点
电源模块的描述
电源模块由五大部分组成，分别是初级整流和软启动电路、有源功率因数校正电路、正弦变换电路、主变换电路、输出整流/取样/滤波电路。
功能：把交流电转化成直流电。
特点：EMI干扰小，抗浪涌，起峰电流小，转换效率高，输出纹波小，职能性高。无风扇自然冷却。
监控模块的描述
监控模块由三部分组成，分别是采样电路，信号处理/显示电路，报警电路。
功能：采集电源转换模块的各种信息并在液晶屏上显示；根据输入的设定值当某个参数过设定点时产生报警信号。
显示功能：显示输出电流、电压，显示各模块电流，显示模块故障。
报警功能：输出电压过高，输出电压过低，模块故障，输出电流过大。

四、技术参数
输入电压： 180VAC-250VAC
启动时间：220ms
功率因数：0.99
连接标准：IEC—320/C14
冷却标准：自然冷却隔离能力：4.25KVD输出-输入/2.12KVDC输出-地/2.12 KVDC输出—地
防护等级：IP20
输出电压：22.5—28Vdc或36—56Vdc
输出电流：DMP7-20A/DMP10-40A
转换功率：90%
输出精度：Vout±1%
电压波动：±5%
均流程度：±5%（额定输出电流）
纹波：<100mV
开关频率：130KHZ—350KHZ
动态响应：5%（当负载变化10%—90%，恢复时间10mS）
报警：电压报警，电流报警，故障报警
报警方式：干接点输出，接点容量250Vac，1A
输入转化时间：<15ms
其他技术参数：
噪音：35Dba
操作温度：-25℃- +55℃
存储温度：-40℃- +85℃
标准：EMC EN61000-6-2，EN61000-6-3，EN609050，EN50081，EN50081-1，EN50081-2FCCPart 15Class B
存储：ETS 300 019-2-1
运输：ETS 300 091-2-2
工作：ETS 300 091-2-3
重量：DMP7: 4.8KG / DMP10: 5.0KG
选型原则和举例
根据现场的情况和使用经验，电源的选型原则。电源的容量不小于实际用量的1.3-1.5倍，选择电源的模块的数量应当为3-6个，冗余模块一台，尽量选择单个容量比较大的模块。应尽量选择双路AC输入。
例：计算容量为60ADC
选型：DSP8.3/E/D/01/S/D
描述：双路220VAC输入，输出电流120ADC，输出电压24VDC
配置：显示监控模块1个，40A电源模块3个

五、产品选型表
DSP8.2 系列选型表

DSP8.3 系列选型表

六、外形尺寸图：

              正  视  图                                          三  维  组  装  图     

                  俯  视  图                                          固  定  孔  位  图

七、电源机柜布局应考虑的问题

 
7.1 设计建议
A）电源模块应布置在机柜的上半部，机柜通风扇好放在柜顶，数量不少于2个。
B）电源的进线开关每路好选择两个并联，以免因开关故障引起断电。
C）电源输出线应先接到汇流排再接到各个负载开关，负载开关应选择直流特性的空气开关。
D）在电源模块的上下部分一定不能有物体阻挡，因为模块是自然冷却，不能阻挡通风风道。
E）如果有条件尽量使用双路220VAC输入。
F）报警接点应和控制系统的报警系统相连接。
G）交流输入的AC电源应考虑防雷和强干扰问题。
9.2 附件：设计规范选要
根据SH/T3082-2003的标准（石油化工仪表供电设计规范）条款：5.3.4的要求，直流电源应满足以下要求；并联方式配置，其容量配置及冗余应符合下列要求;
A) 采用并联方式配置，其容量应大于或等于仪表系统直流电源的计算容量。
B) 采用N：1（N为1，2…..等自然数，一般小5）冗余方式.
C) 并联运行的直流稳压电源应有运行保护电路.(内藏解耦二级管)
D) 并联运行的直流稳压电源应有负载平衡功能该功能可使用并联运行的直流稳压输出完全相同保证所有电源能够安全平稳可靠的运行.
E) 只有同时具有B)C)D) 功能的直流稳压电源才能构成真正冗余的直流供电系统.
F) 在并联运行的每个直流稳压电源的输入端和输出端宜均设置空气开关.
G) 宜采用并联运行的直流稳压电源不宜采用底版结构的模块化电源.

八、冗余电源技术参数表

十、传统电源系统不足 

传统直流电源系统的组成由两个直流电源AC/DC1、AC/DC2、二级管D1、D2、输入开关、输出开关组成。
工作原理：220VAC输入AC/DC1和AC/DC2直流电源，转化为直流后由D！、D2输出。在理论上，这个电源系统带负载能力为两个直流电源额定电流之和，例AC/DC1、AC/DC2分别负载额定电流为20A，负载能力应为40A，但实践证明这点是很难做到。我马可以从下面的电路图分析出结果。

D1、D2 为外接二极管，R1、R2代表AC/DC1、AC/DC2的电源内阻，U1、U2是电源电压，如果U1=U2 lo=l1+l2
如果U1〉U2则UB〉UC，UA—UD〉UDC—UD2
则D2二极管两端电压为反向 则l2=0。l0=l1 这种情况下，这个电源系统的大额定负载为单台电源的额定负载。
因AC/DC1和AC/DC2在工艺上很难做到输出电压完全相同，当电压有微小差别时，整个电源系统只有单台AC/DC电源在输出电流，另一个几乎没有电流输出，只有当输出电压高的一台AC/DCV电源损坏时，输出电压下降或消失时另一台才会有电流输出。所以，这样的电源系统的负载能力为单台电源的额定负载。

在实际电源系统的应用中，我们有时候为了加大电源系统的负载能力，通常用多台电源并联使用，这种情况在理论上是不可靠的。
a. 如：U1=U2=U3=U4---------
10=l1+l2+l3+l4---------
这种情况是我们的理想工作状态。
b. 但实际中要做到每台电源输出电压完全相同几乎是不可能的，当U1、U2、U3、U4…….不完全相同时，其中输出电压高的电源几乎负担了全部的负载，而其它的电源几乎没有输出电流，所以多并联电源几乎没有可能加大带负载的能力。
例：如果负载要求50A，我们选定4个20A的直流电源，并联做成一个直流供电系统，表面是完全可以满足要求，实际上风险是很大的。
从上面的理论分析可以得出，负载首先要很大的电源加上输出电压高的直流电源上，使之过载，由于单台电源的输出电压和输出电流的特性
当台电源过载后输出电压会下降，下降到和第二高电源输出电压时第二电源参与工作。这时候代负载能力也只有40A，第二台电源也会因过载而输出电压继续下降，下降到第三台电源的输出电压时，第三台电源开始输出电流，这时负载能力达到60A，电压就会稳定。第四台没有输出。
分析：
这时整个电源系统可以输出50A的电流，但台和第二台电源都处于负荷状态，l1>20Al2>20Al3=10A14=0A。这种工作状态下，台和第二台电源都处于负荷状态，台和第二台电源都很容易损坏，当台损坏时，l1=0l2>20Al3>20A14=10A，这时第二台和第三台电源还是处于负荷状态，如果其中一台损坏则整个系统就不能工作，这就是所说的雪崩效应。
在实际应用中我们可以见到的现象，多台电源并联工作时，有一台或两台电源会出现发热，这就是电源不均流而引起的。而且这种电源系统很难做到双AC输入。