綠色高效的不間斷電源--伊頓愛克賽UPS

    通信行業(yè)是UPS的應(yīng)用大戶，作為整個(gè)機(jī)房的供電核心，UPS首要的問題是可靠性，然后是安全、綠色、節(jié)能，如果拋開安全談，綠色和節(jié)能是沒有意義的。

    在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)房供電系統(tǒng)中，包括變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、ATS、TVSS、低壓配電柜、直流開關(guān)電源、UPS、蓄電池，最重要的是供電單元是UPS。計(jì)算機(jī)是UPS的負(fù)載，而UPS對市電電網(wǎng)來說也是一個(gè)負(fù)載。理想的UPS對電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)是呈現(xiàn)純阻性，也就是所，它的功率性因數(shù)最好是1，這樣它對于電網(wǎng)就沒有任何的污染。但現(xiàn)實(shí)情況是，我們的UPS普遍采用了50HZ的低頻可控硅整流器，對市電產(chǎn)生了大量的一個(gè)諧波反饋污染。擺在所有用戶面前的問題是治理諧波污染，就象我們治理化工廠排放污水一樣。

    諧波的危害很大，它不做功，但卻占用了大量的電網(wǎng)KVA資源；諧波導(dǎo)致電網(wǎng)電壓失真度增大；諧波增大，使UPS與發(fā)電機(jī)的匹配產(chǎn)生很大的問題。通常要求發(fā)電機(jī)的功率是UPS的2~3倍，否則就無法運(yùn)轉(zhuǎn)。我們在北京通訊部門也遇到過實(shí)際案例，就是因?yàn)槟承┢放频腢PS電流諧波反饋污染過大，導(dǎo)致用戶的開關(guān)經(jīng)常莫名其妙的跳閘。

    諧波的成分非常復(fù)雜，諧波的治理遠(yuǎn)非提高功率因數(shù)那么簡單。許多人認(rèn)為加幾個(gè)電容器補(bǔ)償一下就好了，但那只是針對向電機(jī)那樣的線性負(fù)載而言的。對于UPS整流器之類的非線性負(fù)載，單純的電容補(bǔ)償結(jié)果會(huì)適得其反，可能會(huì)導(dǎo)致失真進(jìn)一步加大。普通的LC濾波器只能濾除特定頻率的諧波，例如5次濾波器只對5次諧波最有效，而對其它次諧波影響不大，諧波治理原則是誰污染誰治理。

    目前市場是很多UPS采用的是6脈沖整流器，它需要加一個(gè)LC濾波器。加上濾波器之后，可以把輸入電流諧波失真降至7%。但這只是在UPS滿載指標(biāo)，當(dāng)負(fù)載減半時(shí)UPS輸入諧波失真又將升至15%以上。還有的UPS廠商提供了12脈沖的整流器，這是一種比較古老的整流器結(jié)構(gòu)，相比6脈沖整流器而言，它增加了1個(gè)30度的移相變壓器和多一組的6脈沖整流器。在一個(gè)周期內(nèi)12個(gè)可控硅順序?qū)�通，因此我們俗稱12脈沖。12脈沖整流器再加裝輸入濾波器后，滿載時(shí)可以將UPS輸入電流諧波失真降至5%，但這也只是在滿載時(shí)，當(dāng)負(fù)載減半時(shí)UPS諧波失真有將升至15%以上。

    因此如果放眼望去，關(guān)于治理UPS諧波污染的方式，諸如：

·           6脈沖整流器+輸入濾波器；

·           12脈沖整流器

·           12脈沖整流器+輸入濾波器

·           有源濾波器

    這些方式都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，那就是先污染后治理。由于UPS采用的是可控硅整流器的結(jié)構(gòu)不可避免的造成諧波污染，然后用戶被迫在花費(fèi)大筆資金來治理諧波污染，這實(shí)在是一個(gè)很不劃算的怪圈。如果UPS不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生諧波污染，那用戶就無需花錢來治理它了，那么有沒有這樣一種UPS呢？

   有的，伊頓愛克賽公司的在線式UPS全部采用IGBT整流方式，它從根本上抑制了電流諧波污染，將其降至3%以內(nèi)。對于UPS領(lǐng)域而言，這種結(jié)構(gòu)是治理諧波的終極解決方案。現(xiàn)在很多用戶還習(xí)慣用整流器的脈沖數(shù)來評價(jià)UPS的好壞，在選擇UPS設(shè)備時(shí)，他們會(huì)關(guān)心IGBT整流器是多少脈沖的。簡單說一下，IGBT整流器采用脈寬調(diào)制的方式，IGBT斬波頻率達(dá)到8300赫茲，因此可以稱之為8300脈沖的整流器，當(dāng)然這要比所謂的12脈沖整流器好多了。我們用示波器來觀察UPS輸入電壓和電流波形，會(huì)看到他們都是非常純凈的正弦波，對于電網(wǎng)沒有任何的反饋污染，它是主動(dòng)式的諧波治理方式。

    IGBT功率元件作為一種成熟的電力電子元件，已經(jīng)有近20年的歷史了，目前全球所有的廠商，都已把它作為逆變器的元件，伊頓愛克賽公司從2000年起開始把它用于整流器，目前從8到1100伏安的UPS全部采用IGBT整流器和IGBT逆變器。國家對于UPS標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)性能將其劃分為3類，就象服裝一樣有一級品和二級品。最好的UPS是采用IGBT整流器的UPS，它的輸入電壓范圍要在±25%以上，輸入功率因數(shù)要在0.95以上，輸入電流諧波總失真度小于5%。愛克賽的所有在線式UPS都?xì)w屬于最佳的一級品行列。

    當(dāng)今的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器與10年前有很大不同，功率密度極高的刀片式服務(wù)器已經(jīng)非常流行，服務(wù)器普遍采用雙電源供電，而UPS供電系統(tǒng)也普遍采用1+1冗余并聯(lián)，因此，UPS單機(jī)所帶的負(fù)載都非常低，80%的UPS的負(fù)載在50%以下，甚至不到25%，處于大馬拉小車的境地。這樣一來，大家所看到的UPS彩頁指標(biāo)中的UPS滿載效率對用戶而言是沒有實(shí)際意義的，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中沒有人會(huì)將UPS用到滿載，能用到50%就不錯(cuò)了。因此UPS輕載時(shí)的整機(jī)效率對于大家反而是更有意義的。愛克賽UPS在100%的時(shí)候可以達(dá)到95%的整機(jī)效率，我們在50%負(fù)載的時(shí)候依然可以達(dá)到95%。甚至在25%負(fù)載時(shí)整機(jī)效率依然可達(dá)94%。

    在這里我們所說的愛克賽UPS有95%的整機(jī)效率，前提是我們已經(jīng)保證了UPS輸入功率因數(shù)是大于0.99，輸入諧波身真小于3%，而且當(dāng)負(fù)載只有50%，也可以達(dá)到95%。而其他一些UPS廠商的產(chǎn)品，如果要達(dá)到我們同樣的指標(biāo)，一般需要加眾多的選件例如輸入濾波器，12脈沖整流器等，每個(gè)額外選件都會(huì)進(jìn)一步降低UPS的整體效率：12脈沖整流器，會(huì)降低效率2%，有源濾波器會(huì)使系統(tǒng)效率降低4%，因此在實(shí)際測量時(shí)，許多12脈沖UPS的整機(jī)效率尚不足88%。很多人在采購UPS時(shí)只關(guān)注了UPS價(jià)格本身，殊不知UPS的使用成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其自身的價(jià)值。就象很多人說的買得起車卻用不起一樣。舉例而言，1臺(tái)200KVA的UPS它的采購價(jià)約在50萬元左右，但是它一年的電費(fèi)卻是=200*24*365=1752000元，即175萬元，UPS每年的電費(fèi)是其自身價(jià)格的3倍。

    我們做個(gè)比較，一臺(tái)愛克賽9395系列200KVA UPS整機(jī)效率為95%，而一臺(tái)12脈沖整流器的效率卻僅為88%左右。在10年的UPS壽命周期內(nèi)，愛克賽UPS所節(jié)約的電費(fèi)= 200*0.07*24*365*10=122萬元。同時(shí)耗電會(huì)以熱量的形式散發(fā)出來，這樣用戶還要支付大量的電費(fèi)來使空調(diào)制冷，這一來一去，在不知不覺中我們每年可用戶節(jié)約200多萬的電費(fèi)。

    現(xiàn)在有些UPS廠家采取旁路節(jié)能模式，它的原理是：如果旁路電壓在一定范圍內(nèi)時(shí)，UPS直接通過旁路供電。確實(shí)這樣一來，UPS效率非常高，但這種高效是以犧牲負(fù)載安全為代價(jià)的。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的UPS整流逆變器并沒有供電，電網(wǎng)中的各種瞬態(tài)干擾直達(dá)負(fù)載，UPS沒有隔離作用，而且當(dāng)市電停電的時(shí)候，UPS切換是有中斷的。只有當(dāng)UPS處于在線雙變換模式下時(shí)它才能為負(fù)載提供全面的供電保護(hù)。如果是以負(fù)載安全為代價(jià)來換取高效地的話，我想沒有任何人會(huì)認(rèn)可。

    還有一點(diǎn)，那就是很多的用戶在UPS開機(jī)后并沒有做假負(fù)載的測試，因?yàn)樗麄冋也坏侥敲创蠊β实募儇?fù)載，而UPS一旦投入正式運(yùn)行后，就不方便停機(jī)檢修，因此用戶的頭上會(huì)始終懸著一顆炸彈。現(xiàn)在這種情況得到了徹底的改變！

    伊頓愛克賽新推出的PW9395UPS系列產(chǎn)品自身可以提供模擬假負(fù)載測試，我們稱之為EASY LOAD專利技術(shù)。EASY LOAD 技術(shù)的原理是：UPS內(nèi)部可以產(chǎn)生一個(gè)滿載測試，我們可以做滿載的電池放電測試，通過這種方式可以測試出系統(tǒng)內(nèi)所有的環(huán)節(jié)，消除UPS內(nèi)部因?yàn)榻泳�不牢固、松脫等產(chǎn)生的潛在隱患。而在為用戶發(fā)現(xiàn)隱患的同時(shí)，還可節(jié)省近50000多元的假負(fù)載租賃、電費(fèi)和電纜連接成本。

    伊頓愛克賽UPS產(chǎn)品所有的環(huán)保理念貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、報(bào)廢的整個(gè)流程，產(chǎn)品符合中國和歐盟的ROHS指令。伊頓愛克賽UPS的設(shè)計(jì)理念是簡單、可靠，不會(huì)產(chǎn)生誤操作，適用于各種工作環(huán)境，包括陸地、海洋、高原。UPS產(chǎn)品同時(shí)采用DSP的控制技術(shù)，整機(jī)內(nèi)部無任何的電位器。所有的關(guān)鍵部分，包括風(fēng)扇、邏輯電源等等全部都是熱插拔，而且是冗余的。因此對于伊頓愛克賽電源榮獲的美國國防部頒發(fā)的最高獎(jiǎng)項(xiàng)藍(lán)綬帶獎(jiǎng)，我們當(dāng)之無愧。

    伊頓愛克賽作為老牌的電源廠商，已有百年歷史，在美國和芬蘭都有工廠和研發(fā)基地。作為全球最大的UPS專業(yè)廠商之一，為美國三軍提供了總額超過12億美金的UPS產(chǎn)品。駐美國的全球各國的使館全部使用伊頓愛克賽的UPS產(chǎn)品，總額超過了1.2億美金。而一些大的企業(yè)如AT&T公司采用了120臺(tái)750KA的UPS，韓國電信120多臺(tái)400KVA的UPS。

    中國的第一臺(tái)UPS來自愛克賽公司，1972年尼克松總統(tǒng)訪華的時(shí)候，把愛克賽UPS作為國禮帶到中國。我們公司見證了整個(gè)中國UPS的發(fā)展歷史。在歷屆奧運(yùn)會(huì)中，伊頓愛克賽UPS都是首選產(chǎn)品，為1996年的亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)和2000年的悉尼奧運(yùn)會(huì)，提供了21000多臺(tái)UPS產(chǎn)品。在2008年北京奧運(yùn)會(huì)場館建設(shè)中，安裝了14臺(tái)400KVA的大功率UPS，為奧運(yùn)貢獻(xiàn)綿力。