深圳山特UPS不間斷電源輸入輸出的淺析
山特UPS電源通常為兩路市電輸入,其中一路市電接至整流器,另一路市電接至旁路(見(jiàn)圖1)。其兩路輸入市電來(lái)自于兩個(gè)不同的電網(wǎng),或來(lái)自同一個(gè)電網(wǎng)的兩個(gè)不同變壓器。這樣的兩路市電輸入,其零線可能不同,那么對(duì)于不同工作方式,內(nèi)部不同拓?fù)漕愋偷腢PS,將會(huì)產(chǎn)生不同的影響。
下面分別論述不同類型UPS的連接方式。圖3所示的UPS,其內(nèi)部采用全橋型逆變器設(shè)計(jì)方式,由Δ/Y型輸出變壓器副邊產(chǎn)生零線,整流器輸入無(wú)需零線,在UPS轉(zhuǎn)旁路運(yùn)行時(shí),輸出變壓器產(chǎn)生的零線與旁路輸入的零線連接在一起;
隨著市電供電可用度的提高,采用一路市電、一路保障電源為服務(wù)器供電的方案開(kāi)始成為技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。此方案最早起源于后備式UPS設(shè)備,后備式UPS在市電正常時(shí)采用市電直接為負(fù)載供電,可以省去了UPS變換環(huán)節(jié)的損耗,當(dāng)市電停電或異常時(shí)則切換到UPS電池逆變回路保障供電。
針對(duì)電源變換環(huán)節(jié),傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采用山特UPS電源雙總線供電系統(tǒng),系統(tǒng)架構(gòu)參見(jiàn)圖3。每一路UPS系統(tǒng)均為并聯(lián)冗余系統(tǒng),在實(shí)際應(yīng)用中,UPS并機(jī)系統(tǒng)并機(jī)的臺(tái)數(shù)都不會(huì)太多,一般1+1并聯(lián)或者2+1并聯(lián)情況居多。并聯(lián)冗余系統(tǒng)中,在一臺(tái)UPS設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)依然能夠供電,這就要使得每臺(tái)UPS在平時(shí)的單機(jī)負(fù)載率保持較低的水平,如對(duì)于一套UPS(1+1)系統(tǒng)單機(jī)負(fù)荷載**為50%,(2+1)UPS系統(tǒng)單機(jī)負(fù)載率**為66%,如果再考慮到負(fù)載的可能突變,系統(tǒng)就必須要保持一定的余度,按系統(tǒng)80%的容量計(jì)算,實(shí)際上每臺(tái)UPS的單機(jī)負(fù)載率**為40%(1+1系統(tǒng))~55%(2+1系統(tǒng))。參見(jiàn)圖4典型UPS負(fù)載效率曲線,UPS單機(jī)設(shè)備的**運(yùn)行效率多數(shù)在90%~94%左右,此時(shí)UPS設(shè)備負(fù)載率為40%~70%之間。供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中,考慮到設(shè)備雙路電源均分負(fù)荷運(yùn)行方式,單機(jī)負(fù)載率區(qū)間為20%~40%,UPS設(shè)備運(yùn)行效率多在80%~90%間。
現(xiàn)在隨著高壓直流供電系統(tǒng)的發(fā)展,一路市電+一路高壓直流保障電源的供電方案逐漸興起,該供電方案既利用了市電無(wú)轉(zhuǎn)換損耗直接為負(fù)載供電的特性,又在保障電源側(cè)由電池組直接為負(fù)載提供斷電保障,系統(tǒng)可用度比后備式山特UPS電源系統(tǒng)提高很多,互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)在自用數(shù)據(jù)中心中小批量使用。
對(duì)于UPS并聯(lián)系統(tǒng),相互無(wú)關(guān)聯(lián)的輸入市電,其電壓、頻率、相位不可能完全相同,在UPS并聯(lián)系統(tǒng)轉(zhuǎn)旁路運(yùn)行時(shí),由于各臺(tái)UPS旁路輸入存在電位差,可能會(huì)燒損UPS設(shè)備。
這就是不間斷電源(UPS)成為數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分的原因。但是,如果UPS電源本身存在問(wèn)題怎么辦?就像服務(wù)器機(jī)架或空調(diào)機(jī)組一樣,它們也是復(fù)雜的設(shè)備,不能免于故障。這就是強(qiáng)大的UPS維護(hù)計(jì)劃至關(guān)重要的原因。
但是當(dāng)最壞的情況發(fā)生時(shí),并且UPS電源無(wú)法充分支持關(guān)鍵負(fù)載,它會(huì)轉(zhuǎn)換到旁路模式,從而在設(shè)備周圍提供自動(dòng)電源路徑,并看到負(fù)載在主電源供電時(shí)運(yùn)行,直到山特UPS電源重新上線運(yùn)營(yíng)。 |