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　　數(shù)據(jù)中心UPS供配電系統(tǒng)是非常重要的一個(gè)子系統(tǒng)。也是數(shù)據(jù)中心重要的耗能所在，為了節(jié)省數(shù)據(jù)中心耗能，我們應(yīng)該采用什么樣的UPS供電技術(shù)。今天河姆渡弱電安防小編就詳細(xì)地為您介紹一下。
　　重新審視歷史上出現(xiàn)的雙變換、后備式、在線互動(dòng)式和Delta變換等電氣變換技術(shù),今天市場(chǎng)上5kVA以上的UPS大都采用雙變換模式,這好像是天經(jīng)地義的。但是,仔細(xì)研究會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)事實(shí),傳統(tǒng)的逆變器優(yōu)先運(yùn)行模式(雙變換模式)千辛萬(wàn)苦,將市電通過(guò)整流器和逆變器進(jìn)行能量的兩次100%轉(zhuǎn)換,好不容易輸出了1%精度的交流電給負(fù)載供電,但是看看IT設(shè)備對(duì)交流電源的要求(-20%,+10%,40～70Hz),可以發(fā)現(xiàn)1%的電壓精度其實(shí)對(duì)IT設(shè)備沒(méi)有多大價(jià)值。相反,在雙變換模式下,能量經(jīng)過(guò)兩次100%的轉(zhuǎn)換后效率較低(90%～95%),最要命的問(wèn)題是電容、電感、功率器件IGBT等每秒鐘都要承受所有的負(fù)載電流,元器件的疲勞老化嚴(yán)重,壽命降低,從而可用性降低。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)的逆變器優(yōu)先運(yùn)行模式(雙變換)就是一種低可用性的模式(圖1)。
　　
　　為了提高可用性,降低TCO(提高效率),早在2010年,弱電行業(yè)里面又推出了一種新的運(yùn)行模式,叫做ECO模式(經(jīng)濟(jì)模式),也叫做旁路優(yōu)先運(yùn)行模式。該種模式下,絕大部分的時(shí)間UPS都是工作在旁路。當(dāng)旁路市電超出了IT設(shè)備能夠允許的范圍(設(shè)定的窗口)之后,它將會(huì)自動(dòng)的切換回逆變器運(yùn)行模式。這種模式相當(dāng)于是市電直通,輸入的性能指標(biāo)就是IT負(fù)載的性能指標(biāo),即UPS輸入功率因數(shù)=IT設(shè)備的功率因數(shù)(0.90～0.95),輸入的諧波電流=IT的設(shè)備的諧波電流(15%～30%)。這種模式的好處是市電直供,效率可達(dá)99%。ECO模式的缺點(diǎn)是,市電電網(wǎng)的故障是千變?nèi)f化的,在某些情況下,它不能夠保證百分之百地能從旁路模式切換到逆變器模式,它會(huì)有一個(gè)切換時(shí)間,當(dāng)切換時(shí)間超過(guò)IT設(shè)備能夠承受的范圍時(shí),就會(huì)造成IT設(shè)備重啟,使得IT應(yīng)用的可用性降低。
　　
　　可見逆變器優(yōu)先運(yùn)行模式(雙變換模式)和普通旁路優(yōu)先運(yùn)行模式在可用性方面都有較大的弱點(diǎn)。2012年施耐德研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了第三種模式-即超級(jí)旁路優(yōu)先運(yùn)行模式(E變換模式)。它不是普通的旁路優(yōu)先模式。該模式下,逆變器與旁路市電并聯(lián)工作,逆變器精確控制的結(jié)果是最終實(shí)現(xiàn)由旁路市電提供有功功率(基波電流),逆變器提供無(wú)功功率(諧波電流),兩者合起來(lái)就是IT負(fù)載所需要的電流。因此市電的輸入功率因數(shù)可以做到>0.99,輸入的諧波電流<3%。該模式下UPS提供一級(jí)供電質(zhì)量,保證IT設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí),逆變器還可以給電池提供10%的充電能力。
　　
　　當(dāng)市電電網(wǎng)有問(wèn)題時(shí),會(huì)自動(dòng)關(guān)斷旁路市電供電,由逆變器100%的給負(fù)載供電,由于逆變器本身一直在工作,因此也就不存在切換時(shí)間,或者說(shuō)切換時(shí)間=0ms,從而保證了可用性。同時(shí)特殊的可控硅關(guān)斷控制技術(shù),也確保電池的能量在任何情況下都不會(huì)倒灌回電網(wǎng)。
　　
　　仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn),超級(jí)旁路優(yōu)先運(yùn)行模式最大的優(yōu)點(diǎn)其實(shí)是:電容、電感、功率器件等沒(méi)有承受所有的負(fù)載電流,長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行,因此元器件的疲勞老化輕微,壽命延長(zhǎng),系統(tǒng)可用性提高。可以說(shuō)超級(jí)旁路優(yōu)先運(yùn)行模式理論上就是一種高可用性的運(yùn)行模式。另外,在這種模式之下,我們看到效率也非常高,可以達(dá)到98.8%。
　　
　　超級(jí)旁路優(yōu)先運(yùn)行模式下功率器件負(fù)載率低,器件疲勞老化輕微,是一種高可用性的運(yùn)行模式。輸入功率因數(shù)0.99,輸入諧波含量<3%。輸出供電質(zhì)量達(dá)到國(guó)際一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),切換時(shí)間為零毫秒,效率高達(dá)98.8%以上。滿足了用戶高可用性、高效率、高輸入性能指標(biāo)的要求,這是非常完美的一種模式。這種模式是施耐德在2012年獲得的技術(shù)專利,并在2014年開始全面應(yīng)用到GalaxyV系列產(chǎn)品。
　　
　　下面計(jì)算對(duì)比一下超級(jí)旁度優(yōu)先模式(E變換)和傳統(tǒng)的逆變器優(yōu)先模式(雙變換)的能耗。以1000kW的IT負(fù)載為例,施耐德Galaxy7000系列UPS雙變換模式的效率是94.3%,而GalaxyV系列UPS超級(jí)旁路優(yōu)先模式的效率可以達(dá)到99.1%,效率差是4.8%。再考慮到空調(diào)的耗電,總共加起來(lái)了兩個(gè)系統(tǒng)的效率差是6.4%,在1000kW負(fù)荷下,每年節(jié)省365×24×6.4%×1000=56萬(wàn)度電,三相大功率UPS一般使用壽命都是十年以上,十年下來(lái),它可以節(jié)省560萬(wàn)度電。