從標準角度看機房UPS供電方案設計考慮點

    標準規(guī)定分為三類：第一類為<5%;第二類為<15%，第三類為<25%。輸入電流諧波成分THD(TotalHarmonicDistortion)是指輸入電流中非基次電流占總電流的百分比，諧波成分越少表示及其性能越優(yōu)，這是一個非常重要的指標要求。另功率因數(shù)PF與電流諧波THD有一定的聯(lián)系。在輸入電壓無失真的條件下，且像移角為0°，實際還是有一定的相差特別是傳統(tǒng)在線式，因此在同樣的PF值時，THD值比表1中的要小。　　  

    5、輸出電壓穩(wěn)壓精度  

    標準規(guī)定：輸出電壓穩(wěn)壓精度分為三類：第一類為±1%，第二類為±3%，第三類為5%。用電設備的不同，對輸出電壓的精度也有不同的要求，如路由器、服務器等高端用電設備就對輸出電壓穩(wěn)壓精度有較高的要求，目前市場上采用雙變換在線式電路拓撲，及運用DSP(DisgitalSignalPSrocessingTechnolgy)技術(shù)，穩(wěn)壓精度大大提高，可以達到≤1%。

    6、輸出波形失真度

    標準規(guī)定：輸出波形失真度分為三類：第一類為≤2%;第二類為≤3%;第三位為≤5%(線性負載)。波形失真度是諧波成分與諧波、基波之和的百分比，該指標越小越好。目前運行方式為后備式及互動式的UPS系統(tǒng)該指標在第三類左右，而采用DSP控制的在線式UPS能有效地降低波形失真度，精度較高，目前應用以比較普遍。

    7、輸出功率因數(shù)

    標準規(guī)定，輸出功率因數(shù)≤0.8。

    UPS的“輸出功率因數(shù)”這個概念是衡量UPS輸出能力的一個指標。顯然，這里UPS是作為負載的供電設備出現(xiàn)的，而“功率因數(shù)”這個概念是專為負載量身定做的，它反映的是負載的某些性質(zhì)。于是我們借用“功率因數(shù)”的概念加上“輸出”兩字，來表述作為供電設備的UPS的輸出能力。

    UPS的“輸出功率因數(shù)”的大小是由UPS負載的功率因數(shù)決定的，我們認為負載功率因數(shù)越大，它獲得有功功率的能力越強，但是由負載功率因數(shù)決定的“輸出功率因數(shù)”越大，表示UPS的輸出能力越小，由于UPS不可能滿足任意非線性負載的要求，故約定以計算機類負載的輸入功率因數(shù)作為UPS的輸出功率因數(shù)指標，約定≤0.8。用一個由UPS負載性質(zhì)決定，而不是由它本身決定的技術(shù)指標，來衡量UPS輸出能力的好壞，而又以計算機類設備為默認的負載，那么輸出功率因數(shù)≤0.8這個指標的意義就不難理解了。充分理解這個指標的含義后，我們在根據(jù)負載容量決定UPS系統(tǒng)總?cè)萘繒r要充分考慮這個指標。

    8、切換時間

    有兩個切換：一個市電電池間切換時間，標準規(guī)定分為三類：第一類為0ms，第二類為<4ms，第三類為大于4ms。電路拓撲結(jié)構(gòu)不同，則市電電池卻換時間不同。一般在線式UPS因市電及電池都變換為一個中間直流電壓，而這個中間直流電壓都有比較大的電解電容，因此在線式UPS市電電池見切換時間為0ms。而后備式或互動式是通過繼電器進行切換，一般存在一個幾個毫秒的切換時間。這個切換只要市電不良就會發(fā)生。

    另一切換時間就是逆變旁路切換時間，標準規(guī)定分為三類，I類分為1ms，II類分為<4ms，III類分為>4ms。在線式UPS一般在開機瞬間或過載或過溫或整流逆變通路故障造成輸出電壓不正常時，USP會切換到旁路供電。應該說這個轉(zhuǎn)換發(fā)生的概率小于上面因市電不良而切換的概率。對于小功率UPS，這個切換一般采用繼電器便能完全滿足要求，但在大功率中因大繼電器動作時間長，一般采用SCR實現(xiàn)。

    在選擇UPS系統(tǒng)時，對低端用電設備如普通計算機來講，上述指標沒有太大的意義，不會直接影響到設備的運行，但對于高端設備如服務器來說，后備式和互動式系統(tǒng)的供電質(zhì)量是遠遠不夠的，必須選用在線式系統(tǒng)。

    9、電池組智能管理功能

    標準規(guī)定：UPS應具有定期對電池組進行自動浮充、均充轉(zhuǎn)換，電池組自動溫度補償及電池組放電記錄功能。

    蓄電池是UPS重要組成部分，也是UPS中的薄弱環(huán)節(jié)。由于蓄電池的成本可能超過USP主機本身，且其運行穩(wěn)定與否直接影響到整個系統(tǒng)的工作。目前UPS出現(xiàn)的故障，很大比例是電池故障或由電池引起。因此如何提高電池的壽命是大家所關(guān)注的。UPS中電池絕大部分采用鉛酸免維護密封電池，其壽命及放電容量與溫度有很大的關(guān)系，先限流后恒壓的充電管理方式是很大部分廠家在設計中較為廣泛采用的，并根據(jù)溫度來調(diào)節(jié)充電電壓的高低。這一功能在系統(tǒng)的整體運行中也很重要，也是做設計方案選型時需要考慮的一個方面。

    10、供電靠行

    標準中提到，為了提高UPS供電的可靠性，可采用多種UPS冗余連接方式來提高可靠性，各種方式都有優(yōu)缺點。考慮方案時要根據(jù)實際負載情況，選擇合適的模式。當前冗余連接方式大致有一下三種：

    (1) 雙機主從式熱備份。將作為從機的UPS1輸出接到另一臺作為主機的UPS2的旁路輸入，正常運行時由USP2供電，UPS1處于備份。當UPS2故障時，負載切換至UPS2旁路，由USP1承擔負載供給任務。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制簡單，但存在以下缺點：主機長時間工作，從而機處于長期待機狀態(tài)，兩機的元件老化程度不均勻;在從機供電的狀態(tài)下，主機靜態(tài)旁路故障時將導致系統(tǒng)供電失敗;系統(tǒng)負載不能超過單機容量且以后無法擴容。

    (2) 功率均分并聯(lián)備份。該系統(tǒng)將兩臺或多臺UPS逆變單元并聯(lián)運行，正常時兩臺(或多臺)逆變器同時向負載均分供電，當其中一臺故障時，該UPS從系統(tǒng)中脫離，用戶所需負載電流，由剩余逆變器按新的份額重新供電。此種方式目前有兩種結(jié)構(gòu)，一種是UPS通過外加并機柜方式并聯(lián)，并機柜提供同步及多機均流控制，同時提供并聯(lián)系統(tǒng)的總靜態(tài)旁路;另一種是在每臺UPS內(nèi)安裝一套邏輯控制板，控制各臺及其的同步及均流輸出。此方案的優(yōu)點是易于擴容，通過冗余備份提高供電可靠性，但也存在缺點：

    a) 采用并機柜方式的，并機柜成為系統(tǒng)的公共瓶頸點，一旦它內(nèi)部時空或故障，會導致整個系統(tǒng)供電失敗。