淺談機房UPS不間斷電源設計

1、淺談機房ups不間斷電源設計【摘要】隨著科技的進步，網(wǎng)絡的發(fā)展，人民日常生活越來越依賴計算機網(wǎng)絡，計算機房每天每時每刻要保障人民 辦公、生活所需的網(wǎng)絡通暢，網(wǎng)站的正常訪問等，這將對計 算機機房的電力供電質量提出更加高的要求。本文立足計算 機理論，詳細探討ups選型理念，選取一款ups對它的優(yōu) 勢做一論述?！娟P鍵詞】計算機網(wǎng)絡化ups選型電源設計【中圖分類號】tp303【文獻標識碼】a【文章編號】1672-5158 ( 2013 ) 02-0293-02k ups的選型理念對ups進行選取，首先要掌握ups的分類，目前市場 一般按照其主電路結構的技術屬性實施分類，并且廣為用戶 認可，并以此作為標

2、準，來判斷ups的優(yōu)劣。第一類為后 備式，主要有apc的bk500 ,山特的tg500 ;第二類為在 線互動式，主要有apc的smartups ;第三類為在線雙變 換式，主要有mge和exide的大機；第四類為在線電壓補 償式 注要有apc秀康dp300系列upso而具體描述ups 的技術性能指標有四大類：一是對電網(wǎng)的適應能力；二是滿 足負載要求的ups常規(guī)輸出指標；三是ups的輸出能力和 可靠性；四是智能管理和通信功能。那么在這四大類指標中 比較和選擇ups應重點關注，一直是當前專家和行業(yè)大用 戶普遍認可的一些觀點：1.1選擇大功率ups要慎重考慮ups的輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波雙逆變在線

3、式ups ,其ac/dc逆變器多為整流濾波電路，它的輸入功因數(shù)低，一般只在0.8左右，輸入電流諧波 大，達30% ,加專門濾波措施后，也僅能降到10%0輸入功率因數(shù)低，意味著輸入無功功率大，輸入諧波電流則干擾 破壞電網(wǎng)，特別是三相大功率ups這兩項指標危害很大, 形成所謂的電力公害，這會1 ）使由同一電網(wǎng)供電的變壓器、 電動機、電容器等產(chǎn)生附加諧波損耗、過熱、加速老化；2 ） 引起異步電動機轉矩降低，振動加劇噪聲增大；3 ）引起繼 電器和自動裝置誤動作，其次諧波對通訊線路、測量儀器產(chǎn) 生輻射干擾，影響電能計量的精度等。所以，ups的輸入功 率因數(shù)和輸入諧波電流應被視為重要性能指標之一，應該把

4、輸入功率因數(shù)0.95 ,輸入電流諧波5%作為判定ups性能 指標是否合格的標準之一。歐美發(fā)達國家早已立例，嚴格限制用電設備對電網(wǎng)的污 染。我國有關部門亦正制訂相關法規(guī)，施行日期亦不會遙遠， 因此用戶在購買ups不間斷電源時，若不考慮此因素，將 會留下日后治理的諸多麻煩，造成經(jīng)濟上的重大損失，同時 也會因為治理而產(chǎn)生系統(tǒng)效率降低，可靠性下降等副作用。 作為ups ,相應有三類解決方案。第一，對于帶有整流濾波輸入的傳統(tǒng)雙變換ups ,無論 是采用相控或不控整流，從市電吸取能量的方式均不是連續(xù) 的正弦波，而是以脈動的斷續(xù)方式向電網(wǎng)吸取電流，使得這 類ups具有諧波電流，功率因數(shù)低、效率低，對電網(wǎng)造成

5、 較大的污染，若采用12脈沖整流及輸入濾波器，雖然可以 將輸入功率因數(shù)改善到0.95 ,諧波電流小于5%，但系統(tǒng)的 總效率降低到90%左右，且成本增加，可靠性下降。第二，輸入整流器采用高頻化整流技術，輸入功率因數(shù) =1 ,輸入總諧波電流5% ,對電網(wǎng)無污染。但電路復雜， ac-ac總效率一般為92%左右。第三，采用雙逆變電壓補償在線式的ups ,其輸入端是 一個四象限高頻逆變器，從市電吸取的電流是連續(xù)的正弦 波，且與輸入電壓同相位，因此其輸入功率因數(shù)刊，輸入諧 波電流s 3%，對電網(wǎng)無污染。ac-ac總效率高達96%o由上可見，目前只有采用雙逆變電壓補償在線式ups , 才能在獲得輸入功率因數(shù)

6、"，輸入諧波電流3%的同時，保 持ups系統(tǒng)ac-ac總效率達96%或以上。雙逆變電壓補償 在線式ups為apc公司專利技術。apc silcon 20k系列 大型ups ,即屬此類。1.2要考慮ups的輸出能力與可靠性。輸出功率因數(shù)、輸出電流波峰系數(shù)、輸出過載能力、輸出不平衡負載的能力等指標，直接反映了 ups的輸岀能力,對這些指標的限制，說明了 ups輸出能力的局限性和脆弱的一面，盡管在配置ups容量時盡可以使負載滿足ups的 要求，甚至留出很大的余量，但這些指標卻直接反映了 ups的可靠性。過載能力強，允許輸出電流波峰系數(shù)高的，對負 載功率因數(shù)限制小的，在同樣電網(wǎng)環(huán)境和負載條件

7、運行，其 可靠性必然高，這是毋容置疑的道理。1.3要考慮效率與可靠性ups的工作效率高時，意味著節(jié)省電能，這是綠色電源的標志之一。但還應該注意到效率與可靠性是密切相關的, 效率高意味著電路技術先進，元器件選用得好，意味著功器 件功率損耗小，功率強度小，溫度低，這必然會增強元器件 乃至整機的壽命和可靠性。根據(jù)*林鎮(zhèn)政府的實際情況和未來網(wǎng)絡設備擴容的需要,我們建議為網(wǎng)絡中心機房選配一臺apc秀康sl20kw，它 的延遲時間有2小時，充分保證網(wǎng)絡中心機房設備的電源供 給。2、apc秀康sl20kw系列ups的性能優(yōu)勢秀康sl20kw系列ups有綠色電源之稱，delta逆變 器技術把電壓補償原理成功地

8、運用到ups主電路中，使 silcon ups的指標在很多方面超過其它同類產(chǎn)品，就目前情 況下，有的指標是其它方案的ups無論如何也達不到的。下面的八個指標體現(xiàn)了 silcon ups的優(yōu)越性：2.1輸入功率因數(shù)等于1對于一般ups而言，要提高輸 入功率因數(shù)，就必須加輸入功率因數(shù)校正電路，成本很高。但是，silcon ups卻輕易實現(xiàn)了輸入功率因數(shù)為1 ,它 借助于delta逆變器對輸入電流進行調制，使ups的輸入 端對電網(wǎng)來說相當一個純線性電阻，輸入電流和電壓完全同 相。在整個負載電流范圍內，輸入功率因數(shù)都很高，這是其 它校正技術難以實現(xiàn)的。輸入功率因數(shù)高的好處有兩點：一是減少了無功電流對電

9、網(wǎng)的污染；二是使輸入無功功率為零，可降低電網(wǎng)功率容 量，可用1.2（考慮效率和傳輸損耗）的電網(wǎng)容量和油機的 功率容量向ups配電，而一般功率因數(shù)低的ups則需要1.5 倍的電網(wǎng)功率容量或2.5-3倍的油機功率容量向ups配電。同時還降低其它供電設備諸如開關、傳輸線、熔斷器、變壓器等的功率容量，降低設備投資成本。2.2對電網(wǎng)無高次諧波干擾一般ups的輸入電壓電流都有很大失真，輸入端的可控整流電路可使電流諧波失真高達30%以上，既使增加外部濾 波裝置也僅能降至10% ,而silcon ups的輸入電流電壓不 僅同相，而且是純正的正弦波，諧波電流可降至3%以下， 這是其它ups很難做到的。效率高本身

10、就意味著節(jié)省能源，降低能源成本，以100kva的ups為例，與一般雙逆變器ups相比，使用silcon可把電能損耗降低7%，即7kw，如果常年連續(xù)運行， 每年節(jié)約 24 （小時）x 365 （天）x7kw=61320kwho2.3 ups主機功率器件的壽命長，可靠性高ups主要器件的壽命可靠性是與它承擔的功率（功率強度）有直接關系的，一個大功率半導體器件的壽命和可靠性 直接與它承擔的電壓、電流、功耗和殼溫有關，以功耗而言, 在其額定功率范圍內，實際使用功率如增大一倍，其平均壽 命就降低20-30% （非線性關系）b在市電存在的情況下，silcon ups主逆變器只承擔了20%的負載功率，這與一

11、般ups （承擔100%的負載功率）相差相當懸殊。功率器件的壽命和可靠性的提高是顯而易見的。在ups選用的過程中應當結合機房的具體條件來選用, 例如機房系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)的形式、常規(guī)性的ups單元容量 等。在安裝過程中，還要求有經(jīng)驗的操作人員進行，充分結 合以往工程經(jīng)驗，以及主要供貨商的產(chǎn)品規(guī)格對自己的機房 進行選用、安裝。同時安全性、穩(wěn)定性是安裝過程中最需要 考慮的因素，充分保證工作連續(xù)性。參考文獻孫法文淺談ups不間斷電源的選配a第三屆浙江中西部科技論壇論文集（第四卷電力分卷）c , 2006年2劉曉靜林彬深度探討高校中心機房智能監(jiān)控設備設 計與實現(xiàn)j；中國科教創(chuàng)新導刊，2010年04期3丁習兵和軍平延匯文一種新型無源無損軟開關ups 充電拓撲研究j；電力電子技術，2010年04期4陳浩張昊然體育場照明系統(tǒng)