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数据中心UPS高压直流的发展和展望

2015-07-14 13:47来源:企业网D1Net关键词:供电系统电网电压电源设备收藏点赞

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2.2 AC-UPS系统技术改进和革新重点

从当前用户关注的焦点和UPS厂家技术改进的重点来看,要解决的问题和技术措施归纳起来有以下三点:提高系统可用性;解决谐波电流的产生和治理问题;提高系统的适应性。

(1)提高系统可用性:包括提高设备可靠性;设备降容使用;对设备采用冗余配置,使其有容错功能;配置模块化UPS,有冗余功能,并大幅度降低故障修复时间;提高设备智能监测和管理功能,便于维护,并可把潜在的故障隐患消除在故障发生之前;采用集成化系统设计,解决系统中各类设备阻抗和连接方式的匹配问题;提高系统运行的可靠性和集中管理问题;最大限度地减少安装和维护过程中的人为错误。

(2)抑制系统中谐波电流的产生和治理问题:

包括加大线缆特别是零线电缆规格和前端设备(变压器、柴油发电机组、配电开关、转换开关等)容量,以便降低谐波电流的影响;输入改为12脉冲整流+11次无源滤波器,PF=0.95,THD≤10%;6脉冲整流前端加有源滤波器,输入电流成正弦波PF=0.99,THD≤5%;输入改为PFC高频整流,PF=0.99,THD≤5%;

(3)提高系统的适应性:包括采用模块化设计,使局部系统有扩容功能,减少系统运行初期的设备购置成本和运行成本;采用标准化设计,简化系统设计和建造流程,为系统快速安装和可能的变更、移动、扩容提供可能性。

2.3 值得思考的问题

随着IT技术的进步和对UPS供电系统可用性要求的不断提高,传统的供电系统出现不断复杂化、设备堆积、结构臃肿、成本迅速攀升、效率低下、可靠性难以有效提高的趋势,这种难堪的局面是传统供电系统设计建造模式造成的;系统中存在的问题大多是系统设计不当产生的,包括系统中的谐波电流不是外界影响的,负载谐波电流是交流供电产生的,UPS输入谐波是UPS自己产生的;系统设计本身造成了系统的复杂性,投入成倍的成本搞冗余并机系统,双总线系统,是设备和系统可靠性不高而采取的不得已行为,并非不停电功能的需要;传统的设计建造模式还要世世代代走下去吗?为什么能量要经过两次变换才供给负载呢?为什么不能从根本上消除系统中的谐波源呢?为什么不能把不可预见的突发性的故障因素与负载完全隔离开呢?

3 AC-UPS输出直流化变革的理论基础

UPS直流供电方案是根据可靠性理论设计的,是可靠性理论的应用,也是对可靠性理论的发展。

3.1 可靠性低下的根本原因 系统功能设计策略的误区

不间断供电系统实现其功能的最基本的条件是必须有两路能源,一路主供电,一路备用(蓄电池)供电。主供电是可能故障停电的,这是建立UPS供电系统的初衷。备用能源应该是实现不间断供电的根本条件。

但是,遗憾的是,AC-UPS设计方案并没有给备用电池发挥作用的充分条件,电池并没有直接放在负载的前端为负载“保驾”,而是把它放到了UPS主机设备中,市电停电时,电池要通过UPS主机设备中最不可靠的环节(DC/AC)逆变器向负载供电。备用能源供电路径的同样不可靠是造成AC-UPS供电系统不断复杂化、设备堆积、结构臃肿、成本迅速攀升、效率低下、可靠性难以有效提高的根本原因。

问题出在系统设计方案的指导思想上,如果UPS供电系统故障,则主用能源和备用能源都不能保证继续向负载供电,显然,不停电供电的主角不是主用能源、备用能源,而是两路都必须经过的UPS供电系统。

如果把备用能源直接放在负载前端,市电停电时由高可靠的备用能源直接给负载供电,那么备用能源不仅可在市电停电时向负载供电,当市电正常而UPS供电系统发生故障时,也可保证负载的正常运行。

3.2 可靠性理论与备用能源的配置

原标题:数据中心UPS高压直流的发展和展望
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