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对上述6个型号UPS在逆变工况和ECO工况实测效率做平均后的对比如图1.3.2。可见,不同产品ECO-逆变效率提升差异较大,30%负载率下,某些工频机效率仅提升2.69%,某些高频机效率提升可达5.89%,整机效率高达98%。
图1.3.2 UPS ECO和逆变模式实测效率对比曲线
UPS ECO模式带来了效率的提升,其代价是IT负载由市电供电,UPS必须不断监视市电状态,并在发现问题且当该问题尚未影响负载时,迅速切换到逆变器供电。这个听起来简单,但实际操作起来非常复杂并且需要承担很多风险以及潜在的负面影响。
经过对主流的3种品牌6个型号UPS实测的ECO和逆变切换时间,在大约100次切换中,UPS最大切换时间为6.6ms,满足IEC 标准 62040-3,UPS要求服务器等设备在瞬时断电10ms内时应能维持正常工作;以及ITIC标准,服务器等设备在瞬时断电20ms内时能维持正常工作的要求。采用UPS ECO模式不需要改变服务器电源,可以取得类似Facebook DC 48V离线供电的节能效果。
二、直流(HVDC)不间断电源系统
尽管所有国家的市电都是交流,但是IT设备内部都采用直流供电,这就为直流供电提供了可能。事实上,通信行业采用直流48V供电已经有几十年的历史,电力行业也长期采用直流220V作为断路器等设备的操作和控制电源。
传统UPS设备存在效率低、可靠性差、灵活性和扩展性差、故障后不易修复等问题,所以业内一直在寻找替换UPS的方案。
国外早在上世纪90年代就提出高电压直流供电的方案,如1999年日本代表INTELEC上发布《290V直流供电系统是电信和数据高效和可靠的供电系统》。真正有效的推动直流供电大规模应用,却发生在国内,2007年,中国电信结合DC48V和DC220V系统,提出DC240V系统并应用在江苏省自用的数据机房。随后,中国移动提出了DC336V的系统。
图2 是现有主流的高压直流供电系统图,与通信行业48V直流系统架构基本一致。与传统双转换在线式UPS系统的主要区别,是取消了逆变环节,蓄电池挂接在直流母线,与整流器并联,同时为IT设备供电。由于直流电源拓扑简单,因此故障率较UPS有所降低,因采用模块化设计,可在线维护。
图2 现有典型高压直流供电系统图
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