ups不间断电源设备( 二 ) _生活百科

(3）当UPS电池系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是UPS电源系统；是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。(4）对主机出现击穿，断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。(5）当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时採用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。技术套用一、概述随着经济的飞速发展以及基层央行对网路建设认识的不断加深，中心机房建设和改造，近几年如火如荼。但随之而来的就是日益庞大的电费开销，中心机房在建设中的投资，其中电气、电源、製冷等系统设施占了一半以上的投资比例，高额的电能消耗使得整个数据中心运行成本居高不中心机房面临“建得起却用不起”的尴尬境地。降低中心机房的运营成本和节能降耗成了基层央行有关部门关注的问题，节约能源可以从以下几方面入手。首先是机房环境的节能，包括製冷环境、供电环境;其次是从IT硬体设备节能，减少IT设备的能耗;最后是IT设备内部各积体电路的节能，比如CPU的节能等。UPS处于交流供电环节的最重要一环，机房几乎所有的IT设备由UPS供电，提高运行时的能效势在必行。UPS的节能必须从方案、电池、配电等方面全方位进行。二、按需扩容的柔性规划一般地市级中心机房的建设都不是一步到位，会考虑今后未来5到10年的需求，但是UPS一般都是一步到位，一次就安装了2套大功率的UPS并机，结果初期负载只有规划容量的10%～20%，没等承载所规划的负载就进入了设备淘汰期。这不仅造成投资的浪费，而且也无法使UPS运行在较高的效率点，造成电能的浪费。如何避免这种情况的发生，从UPS供电系统角度考虑，应该包括以下几个方面。(一)供电方案设计目前UPS供电方案主要有分散供电、集中供电2种。分散供电的特点是一台UPS为一台或多台负载设备供电。分散供电的好处是分散风险，不会因为一台UPS供电异常而造成大面积停电;缺点是UPS分散布置，不便管理，而且布线不易规划。另一种是採用集中供电方案，由一套大功率的UPS供电系统直接对机房的所有负载供电。集中供电的好处是便于规划、管理方便、维护方便;缺点是如果UPS系统异常，容易引起大面积停电事故，此缺点可以通过採用各种并联构架来避免。因此，以上两种方案各有优缺点，目前的中心机房一般都採用集中供电方案，也集中了供电的风险。当机房UPS装机总容量超过一定限度时，建议将机房按几期规划分成几个区域进行供电。(二)UPS线上并机扩容功能机房UPS容量的规划，可以根据不同时期的负载容量要求採用逐步扩容的方案，使投资方案更经济，同时也能使UPS工作于较佳的效率点。目前中、大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能，不仅提高了系统的可靠性，同时也为机房扩容提供了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关，并在机房规划相应空间，即可实现UPS并机扩容功能。关键是并机的过程处理，多种品牌UPS并机时需要对UPS的设定进行修正，此时要求UPS必须在维修旁路状态工作，UPS由市电直接带载，如果此时市电波动较大甚至停电，将造成系统的大面积瘫痪。所以并机扩容必须具备线上并机功能，即UPS并机扩容时，只需将新增UPS软体修改至与原UPS系统一致后，在不关闭原有UPS系统的情况下直接将新增UPS併入原有系统即可，扩容前后，UPS均工作于线上模式下，避免切换至旁路供电的高风险操作。(三)採用模组化UPS实现逐步扩容目前，模组化UPS已经开始在国内套用，模组化UPS特点主要包括：可扩容、平均故障修复时间(MTTR)短、可经济实现“N+X”冗余并机。以台达C系~IJUPS为例，每个模组为20kVA，整个系统最大可扩容至160kVA，可以根据机房的实际容量需求，逐步扩容，只要在机房初期规划好配电容量即可。同时，实现“N+X”冗余比较划算，以60kVA的容量要实现“N+I”冗余为例，传统方案必须扩容一台60kVAUPS，而採用模组化UPS，则只需扩容一个20kVA的模组即可，节省大笔资金的投入。三、提高UPS自身能效，最佳化负载效率曲线目前UPS均为线上式双变换构架，在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为60kVA的UPS为例，每度电按1.2元计算，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为5045.76元。可见提高UPS的工作效率，可以为数据中心节省一大笔电费，也是降低整个机房能耗的最直接方法。因此採购UPS应儘量採购效率更高的UPS 。当然UPS效率高不仅仅是满载时效率高，同时也必须具备一个较高的效率曲线，特别是在“1+1”并机系统时，根据系统规划，每台UPS容量不得大于50%，如果此次效率仅为90%以下，就算满载效率达到95%以上，也是没有意义的，所以要求UPS必须採取措施最佳化效率曲线，使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。除了提高UPS自身的效率之外，UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式，其原理是在较好的市电环境下，激活此功能，使UPS由静态旁路直接供电，此时逆变器处于待机状态，正常工作但不输出能量，_旦市电异常，UPS立即切换到逆变器供电状态，切换时间一般在1毫秒以内，由于逆变器处于待机状态，所以自身损耗很小，此时UPS的整机效率可以达~1J97%以上，比正常模式减少3%以上的损耗。使用ECO模式必须具备2个条件：一是静态旁路必须採用两组高可靠晶闸管，不得採用接触器加晶闸管的组合，因为接触器吸合时接触点会打火，一般工作数百次之后就不能正常工作，而晶闸管则不存在此问题，同时可以缩短切换时间。二是建议在较好的电力环境下使用，比如一级供电单位等。四、降低输入电流谐波，提高功率因数谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网路。由于非线性负载产生的非正弦电流，造成电路中电流和电压畸变，称为谐波。谐波的危害包括：引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温度升高，效率低，加速绝缘老化，降低使用寿命;干扰设备正常工作;无功功率增加，电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振，特别是柴油发电机发电时更严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对电网而言是一个非线性负载，在工作时会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例，其输入功率因数一般为0.75左右，谐波大于30% 。降低UPS32作谐波的主要方法有以下几种。(一)12脉冲整流器其原理是在原有6脉冲整流器基础上，在输入侧增加一个移相变压器和6脉冲整流器。採用该技术方案后，可以将谐波降低至10%左右。优点是较为简单，谐波改善明显;缺点是对功率因数改善有限，价格略高。(二)无源滤波器依据LC滤波电路原理，对UPS产生的谐波进行滤除，并对功率因数进行补偿。优点是技术简单，成本较低;缺点是只能补偿将点阶次的谐波，同时受负载阻抗影响较大，无法适用于全功率段。(三)有源滤波器原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波，且不受负载阻抗大小的影响;缺点是购置成本较高。(四)高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器原理是採用高频率PWM控制IGBT导通，对输入电压波形进行分割，使输入的电流波形儘量接近正弦波，并对输入电压和电流相位差进行补偿。优点是体积轻，价格便宜，效果好;缺点是技术结构複杂，不易维护，受功率器件影响，目前容量大小受到限制。以上几种技术，性能及投资对比，可以根据实际需求选择合适的方案。五、电池管理及配电管理技术UPS都配备了电池，用户在电池组上的投资往往占整个UPS供电系统投资的很大比例，甚至超过UPS本身的投资，而电池的使用年限明显低于UPS主机。由于电池主要材料是重金属铅、硫酸和不易分解的塑胶，都会对环境造成严重的污染。因此减少电池使用数量，延长电池循环使用寿命，不仅节省直接和间接的电池投资，而且还减少整个机房设备对环境的污染。所以UPS可以通过以下几个技术实现电池的节能。(一)并机共用电池组功能共用电池组原理是通过特殊的整流器隔离故障，使并机系统中的2台或多台UPS的整流同步，母线均流，使系统中的各台UPS母线直接并联，然后将满足系统后备时间要求的电池并联后接人并联母线系统中，实现电池的共享，减少电池投资。以“1+1”为例，传统的UPS方案，系统后备—小时，考虑其中一台UPS故障时，UPS2的电池不能为UPS1使用，所以UPS1和UPS2必须各配置一套-4,时的电池组，才能保障系统在断电后还能备用一小时。採用共用电池组方案后，因为UPS1故障后，系统中的电池仍能为UPS2提供能量，所以整个系统仅需配置一套一小时电池即可。这不仅节省了电池直接投资，同时也节约机房在空间、承重及空调等方面的投资，也降低了对环境的污染。(二)智慧型电池管理技术影响电池寿命的因素有很多，主要包括温度、充电、放电、循环次数等。如果能够对上述几个因素进行综合处理，可以大大延长电池的使用寿命，延长电池更换周期，节约电池投资。UPS的智慧型电池管理击包括：电池均浮充管理(均浮充控制)、充电温月智慧型放电终止电压控制，除此之外还应具备电动检测和电池漏液检测功能。另外还可以选压範围较宽的UPS，减少电池放电次数。通过上述几种技术，可大幅度延长电池寿命2--3年。(三)智慧型UPS配电管理技术原理是通过侦测UPS电池电压或者管理时间，实现对机房中不同等级负载的多次下电保护功能，减少电池投资，提高电池使用率。智慧型UP理技术主要有2种方案：软体实现方式及硬式。以台达UPS为例，其软体方式是在UPS监控中，在负载伺服器安装Deltashutd0wnAgent关机代理程式。当市电异常并满足电池电压或者定时条件时，会自动保存系统程式，然后关闭伺服器。硬体方式是UPS输出配置一个智慧型配电屏，通过PLC侦测UPS电池电压或定时要求，当满足上述条件时，智慧型配电屏根据设定分时关断某路输出。目前此方案已经在国内多条捷运的UPS供电系统中套用。六、结束语中心机房节能必须从上至下，或者从基础设施到核心设备全方位抓起，UPS是整个交流供电环节的核心所在，做好UPS的节能不仅可以节约大笔的设备投资和维护费用，同时也大幅度地降低了后期的运行成本。新进展对三相不间断电源系统的各模组电路拓扑、整机电路结构以及各种流行控制策略做了一个概括性评析，指出了不间断电源设计和套用中存在的问题及当前研究的新热点，最后对UPS的发展动向做出了预言。O 引言在今后相当长的一段时间内，我国市电电网供电不足，电压波动大，干扰严重的局面仍将存在。而各行业、各领域的快速发展对供电质量提出了越来越高的要求，尤其是实时性很强的重要系统、重要部门和重要的用电设备对供电质量的要求和我国的电网实际状况的矛盾日益尖锐。因此，不间断电源(UPS)作为一种稳压稳频纯净化的绿色电源越来越成为人们关注的焦点。为了不断提高UPS的性能，科研人员对UPS系统做了大量的研究，提出了很多的电路拓扑与控制策略。UPS的电路拓扑UPS的可靠运行离不开各模组的协调工作，下面就UPS主要功能模组电路拓扑进行简要分析。1.1 整流和功率因数校正电路整流电路在套用中构成直流电源装置，是公共电网与电力电子装置的接口电路，其性能将影响公共电网的运行和用电质量。高性能的UPS要求有较高的输入功率因数，并儘量减少输入电流的谐波分量。传统单相UPS多採用模拟方法，三相UPS多採用相控式整流电路和电压型单管整流电路。1.1.1传统三相相控式整流电路和电压型单管整流电路相控式整流电路採用半控式功率器件作为开关，存在着以下问题：1)网侧谐波电流的存在将降低设备网侧功率因数，增加无功功率;2)相控整流换流方式，导致换流期中电网电压畸变，不仅使自身电路性能受到影响，而且对电网产生干扰，对同一接地点的网间其他设备带来不良影响;3)相控整流环节是一个时滞环节，无法实现输出电压的快速调节。电压型单管整流电路是三相不控整流桥加Boost电路的简称，它的缺点是：电流峰值大，不仅妨碍系统功率的提高，也增加了导通损耗和开关损耗;为了保持网侧功率因数的提高，Boost电路必须有一定的升压比，这对三相电路会导致直流输出电压过高。1.1.2电流型三相桥式整流电路电流型三相桥式整流电路如图1所示，其优点是反馈控制简单，不需要在控制电路中加入电流反馈，只须调节各开关管的占空比就可以实现输入电流正弦化;直流侧的电压较低。缺点是输入电流正弦度不是很好，在输入侧必须加入并联电容，实现移相。这种电路现在开始成为研究的热点之一。这种电路适用于大功率整流电路且对功率因数要求不高的场合。