山特UPS電源3C320KS代理商

時間：2018-04-23作者：北京金業(yè)順達科技有限公司瀏覽：94

UPS電源的發(fā)展趨勢


   （1）優(yōu)越的功率因數(shù)指標


    UPS電源有兩個功率因數(shù)：輸入功率因數(shù)和輸出功率因數(shù)，輸入功率因數(shù)表示UPS電源對市電有功功率吸收的能力及對市電影響的程度，輸出功率因數(shù)表示UPS電源適應(yīng)負載性質(zhì)的能力。


    1）UPS電源輸入功率因數(shù)


    輸入功率因數(shù)是一個重要指標。提高此項指標不僅可以降低線路損耗，節(jié)約電能，消除火災(zāi)隱患，還可以減少對市電的諧波污染，提高市電的供電質(zhì)量，獲得較大的經(jīng)濟效益及社會效益。傳統(tǒng)提高輸入功率因數(shù)的方法為無源功率因數(shù)校正技術(shù)，而現(xiàn)在發(fā)展為：單相市電輸入的UPS電源采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，三相市電輸入的UPS電源采用SPWM高頻整流來提高UPS電源輸入功率因數(shù)。較理想的輸入功率因數(shù)是1，表明輸入電壓和電流均為正弦波時其相位完全相同。


    2）UPS電源輸出功率因數(shù)


    輸出功率因數(shù)是適應(yīng)不同性質(zhì)負載的能力。就是說小功率因數(shù)包含有大功率因數(shù)的特點，而大功率因數(shù)就辦不了小功率因數(shù)的事。較理想的輸出功率因數(shù)是**前0.0～滯后0.0,這時說明它可以帶任何性質(zhì)的負載。


    （2）高可靠性的“冗余式”UPS電源供電系統(tǒng)


    對于某些重要的用戶而言，他們要求UPS電源供電系統(tǒng)的故障率非常低，較好其故障率為零。例如：銀行的結(jié)算中心，航空管理系統(tǒng)，大規(guī)模集成電路流水生產(chǎn)線等。就目前的UPS電源制造技術(shù)和工藝水平而言，已可使UPS電源的故障率大大降低。例如：中、小型UPS電源平均無故障工作時間（MTBF）已做到5～14萬小時，對大型UPS電源而言，它的MTBF可達24萬小時以上。然而，即使對于這樣高質(zhì)量的系統(tǒng)，也不能確保它的故障率為零。在UPS電源中可采用具有容錯功能的冗余配置方案來解決這個問題。所謂“容錯”特性，是指在整個UPS電源供電系統(tǒng)中，如果因故造成個別機器出故障時，該UPS電源供電系統(tǒng)自動將有故障的機器“脫機”進行檢修的同時，整個UPS電源供電系統(tǒng)必須繼續(xù)向用戶提供22高質(zhì)量電源。由于在冗余式UPS電源供電系統(tǒng)中，采用了多臺UPS電源組合起來共同承擔向負載供電的任務(wù)，因此如何正確地解決好多臺UPS電源輸出的交流電源以同頻率、同相位和同幅度的方式運行是能否成功地實現(xiàn)多臺UPS電源冗余供電的關(guān)鍵。就目前所掌握的資料來看，有如下幾種冗余配置方案可供用戶選擇：


    1）主機－從機型的“熱備份”UPS電源供電方式；
    2）直接并聯(lián)供電方式；
    3）雙總線冗余供電方式。


    （3）全數(shù)字化UPS電源


    傳統(tǒng)UPS電源存在的問題：


    1）輸入輸出變壓器尺寸大；
    2)用于消除高次諧波的輸出濾波器尺寸大；
    3)變壓器和電感器產(chǎn)生的音頻噪聲較大；
    4)對市電和負載變化的動態(tài)響應(yīng)性能較差。


    功率MOSFET及IGBT的問世為UPS電源開拓出一條光輝燦爛之路，使UPS電源技術(shù)步入嶄新的時代——全數(shù)字化時代。


    首先,UPS電源的輸入部分取消了用于與市電隔離的工頻變壓器或為降壓用的自耦變壓器,而采用SPWM技術(shù)實現(xiàn)整流高頻化（AC/DC）。一方面減少直流側(cè)濾波器尺寸，改善直流側(cè)調(diào)節(jié)性能,提高市電電壓允許變化范圍；另一方面在控制技術(shù)中采用數(shù)字信號處理器DSP（Digital Signal Processor）控制，使輸入電流正弦化，并與市電電壓同相，從而實現(xiàn)UPS電源高輸入功率因數(shù)（PF≈1），消除對市電的諧波“污染”，達到環(huán)保目的，大幅度減少無功損耗，明顯降低了運行成本。


    其次，取消了UPS電源逆變器中的工頻變壓器，用高頻變壓器來實現(xiàn)UPS電源與市電的隔離，而UPS電源的輸出級采用SPWM變換方式(不用變壓器直接逆變)輸出工頻電壓。逆變器中的功率MOSFET或IGBT工作頻率在20kHz以上，因此輸出濾波器小而簡單，而且輸出的正弦波非常光滑。


    對于UPS電源內(nèi)部的蓄電池組采取高頻變換降壓方式（DC/DC）充電，當市電停電，UPS電源轉(zhuǎn)換為由蓄電池給逆變器供電時亦采取高頻變換降壓方式（DC/DC）實現(xiàn)。


    在逆變器控制電路中采用正弦波直接反饋技術(shù)，使其調(diào)節(jié)高速化，遠遠**傳統(tǒng)式模擬反饋技術(shù)，再加上小的輸出濾波器和20kHz以上的SPWM調(diào)制，使UPS電源動態(tài)響應(yīng)特性非常好。在逆變器保護電路中采用性能優(yōu)良的過流保護技術(shù)，使逆變器不僅具有較強的過載能力，允許100％負載不平衡（指三相逆變器），而且具有強有力的自身保護。也正是在上述條件保證下，拋棄了傳統(tǒng)式逆變器輸出變壓器，不僅噪音低而且效率高。
    全數(shù)字化UPS電源是新一代UPS電源，它除具有高質(zhì)量、高可靠、高指標、多功能等特點外，還符合當今節(jié)能、環(huán)保的要求，因此它是一種不僅能滿足今日需要，而且可以適應(yīng)未來發(fā)展需要的UPS電源。


    （4）智能化UPS電源


    在計算機網(wǎng)絡(luò)及通信事業(yè)迅猛發(fā)展的推動下，當今的UPS電源已在大量引進微處理監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展成為一種智能化UPS電源。所謂“智能化UPS電源”是指能在UPS電源和計算機網(wǎng)絡(luò)之間建立起雙向通信調(diào)控管理功能。它所主要完成的控制功能有：


    在UPS電源的運行中，當出現(xiàn)長時間的市電供電故障或停電時，隨著市電故障的時間延長，UPS電源會利用上述通信通道向由它供電的計算機網(wǎng)絡(luò)傳送“因市電出故障UPS電源正由電池組供電”、“電池電壓偏低”等報警信號。當電池組的端電壓下降到臨界放電電壓時，計算機網(wǎng)絡(luò)會從UPS電源發(fā)出的“自動關(guān)閉操作系統(tǒng)”命令的驅(qū)動下，在自動完成將程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入磁盤操作之后，再自動“關(guān)閉操作系統(tǒng)”。這樣有序的關(guān)機操作，將確保用戶的軟件和數(shù)據(jù)的安全可靠。


    用戶可在計算機網(wǎng)絡(luò)的各個結(jié)點上實時監(jiān)控UPS電源的運行。利用這種控制功能用戶可在計算機網(wǎng)絡(luò)終端上實時監(jiān)控UPS電源的運行參數(shù)（例如：輸入、輸出的電壓、電流和頻率，UPS電源電池組的充電、放電和電壓值顯示，UPS電源的輸出功率及有關(guān)的故障、報警信息）。此外，用戶還可在計算機網(wǎng)絡(luò)終端上對UPS電源的輸出執(zhí)行定時的自動開機、自動關(guān)機操作。


電力異?？赡苡绊懙矫舾行噪娮釉O(shè)備的運作，影響所及包括元件的停機，可能對整個企業(yè)造成重大打擊。


為避免電力異常，數(shù)據(jù)中心都運用UPS設(shè)備提供保護，這類系統(tǒng)可除去有問題的電力系統(tǒng)，在斷電時提供緊急電力。安裝UPS系統(tǒng)**過十年以上的數(shù)據(jù)中心一般采用變壓器，其內(nèi)部使用的是上一個世代的電源轉(zhuǎn)換電路，效率和電源效能都比不上目前較新的解決方案。目前的UPS均已舍棄高成本且低效率的變壓器，并改善了電源轉(zhuǎn)換電路。有些UPS甚至能以高效率模式運作，達到較高99%的效率，在符合資料中心實際負載設(shè)定下提升15%至20%的效率。


較佳實務(wù)：將舊型UPS更換為較新的機型，是一種低風險、成本相對較低，但能提高可靠性和運作效率的方法。許多電力公司還提供折讓計畫，以補償安裝新型UPS的成本，鼓勵數(shù)據(jù)中心營運者更換較節(jié)能的UPS。此外，數(shù)據(jù)中心內(nèi)許多其他地方也都存在相同的可能性，像是使用可變速度驅(qū)動器，以及采用LED照明，都是可節(jié)省能源且不會使可靠性下降的務(wù)實作法。


一、運行要求
大量的運行實踐表明，UPS供電系統(tǒng)所提供的交流電源質(zhì)量的高低，是影響系統(tǒng)能否向它的較終用戶提供高質(zhì)量、高可靠性和高安全性的365天“全天候”信息增值服務(wù)的關(guān)鍵因素之一。當今判斷一套電信機房用UPS供電系統(tǒng)質(zhì)量高低的標準應(yīng)該是，該套供電系統(tǒng)具有以下技術(shù)特性。

1．高可靠性

在UPS供電系統(tǒng)的運行中既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷的停電事故，也不允許出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)交流旁路直接向用戶的負載供電的局面。要求UPS系統(tǒng)本身具有100％的可靠性。按照當今的UPS制備技術(shù)水平，惟一能完善地解決這個問題的辦法是采用雙總線輸人＋UPS冗余直接并機供電系統(tǒng)＋雙總線輸出＋負載自動切換開關(guān)的供電方案才有可能達到此目標。這是一種具有高度容錯能力的冗余供電系統(tǒng)，只要設(shè)計妥當，就可以消除可能出現(xiàn)在通信網(wǎng)供電系統(tǒng)中的單點瓶頸故障隱患。

2．防雷擊、抗高能浪涌的功能

雷擊、閃電及電網(wǎng)上的高能浪涌嚴重威脅著UPS系統(tǒng)和電信網(wǎng)的安全。如無相應(yīng)的保護措施，將造成UPS系統(tǒng)及電信網(wǎng)硬件和軟件的損壞。UPS應(yīng)具有這方面的保護電路，其指標應(yīng)符合國家及**安全規(guī)范標準。

3．過載能力強

由于機房內(nèi)的計算機、交換機等負載屬于整流型負載，在啟動時往往有較大的瞬態(tài)沖擊電流，如果UPS的過載能力較弱，有可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常安全運行。一般傳統(tǒng)雙變換型UPS和在線互動式UPS可以在125％過載時堅持10min，而后轉(zhuǎn)到旁路供電，而串并聯(lián)調(diào)整式UPS卻能在120％過載時長期工作。
二、運行方法
從UPS電源的三種工作狀態(tài)即逆變工作、電池工作及旁路工作來看，其確實有較高的供電質(zhì)量和可靠性。但是UPS電源畢竟是由成百上千個電子元器件、功率器件和散熱風機與其他一些電氣裝置組成的功率電子設(shè)備。當采用單臺UPS電源供電時，由于其存在單點瓶頸性故障隱患，所以還是會發(fā)生由于UPS電源本身的故障而中斷供電的現(xiàn)象。采用雙機熱備份的冗余技術(shù)可使供電系統(tǒng)的可靠性得到很大的提高。注意的是雙機并聯(lián)不一定是冗余的，并不是所有并聯(lián)UPS系統(tǒng)都具有冗余的功能。并聯(lián)的概念是增容，而冗余的概念則是可靠性。比如兩臺50kVAUPS并聯(lián)給80kVA負載供電，只能說這兩臺UPS實現(xiàn)了并聯(lián)，但若其中任一臺因故障而關(guān)機，則余下的另一臺也會因過載而轉(zhuǎn)人旁路供電。然而若負載為40kVA，那么一臺50kVAUPS因故障而關(guān)機后，負載并沒有被切換到這臺UPS的旁路上去，而是由另一臺UPS繼續(xù)供電，這就實現(xiàn)了冗余。也就是說，當一個UPS并聯(lián)系統(tǒng)中的一臺或者幾臺UPS故障時，余下的UPS仍能向負載正常供電，那么這個系統(tǒng)就是冗余系統(tǒng)。因此，并聯(lián)是實現(xiàn)冗余的必要手段而并不一定就是冗余。在談到這個問題時，可先了解什么是系統(tǒng)的冗余度。系統(tǒng)冗余度的表達式為N+X，其中N的含義是并聯(lián)系統(tǒng)中UPS單機的總臺數(shù)，X的含義是并聯(lián)系統(tǒng)中允許出現(xiàn)故障的UPS單機臺數(shù)。例如，在5臺UPS并聯(lián)系統(tǒng)中，允許其中兩臺同時出現(xiàn)故障，那么這個系統(tǒng)的冗余度就是5+2。目前大部分使用的UPS系統(tǒng)都采用的是雙機熱備份全冗余并聯(lián)系統(tǒng)，連接方式主要有兩種：

1．主從并聯(lián)系統(tǒng)：系統(tǒng)中任一臺UPS既是主機又是從機，哪一臺UPS先開機，它就是主機。主機提供負荷需要的全功率，從機熱備份，有自動倒換功能。

2．同步并聯(lián)系統(tǒng)：同步并聯(lián)系統(tǒng)是由兩臺具有相同輸出功率的UPS單機和雙總線輸出開關(guān)柜所組成的。由于這種雙總線輸出開關(guān)柜的引人，它可以明顯地提高整個并機系統(tǒng)的可維護性。由于在雙總線輸出開關(guān)柜中的兩個斷路器MOBI和MOBZ并關(guān)的旁邊分別配置有表示UPS1和UPS2之間的頻率和相位是否滿足直接并機條件要求的指示燈，因此，只要操作人員看見這兩個指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)，就可以將MOBI和MOBZ置于閉合狀態(tài)，實現(xiàn)正常的“1+1”型并機輸出運行操作，*專業(yè)技術(shù)人員去判斷UPS1和UPS2的實際輸出參數(shù)是否滿足直接并機條件。

當某臺UPS因出現(xiàn)故障而自動脫機并需要檢修時，用戶只需要將這臺出故障的UPS的輸人開關(guān)、蓄電池開關(guān)和位于雙總線輸出開關(guān)柜中的對應(yīng)的斷路器開關(guān)斷開，就可確保用戶的負載繼續(xù)由剩下的一臺正常的UPS向用戶提供高質(zhì)量的交流電源的前提下，在完全無電條件下來檢修出現(xiàn)故障的UPS，從而確保檢修人員的人身安全。

兩臺UPS在執(zhí)行并機操作時，不需要互相獲取對方的實時的輸出頻率、相位、電壓、電流等參數(shù)信息，就能達到相互鎖相同步并機、均勻分擔負載電流的目的，這種并機技術(shù)在強大的微處理器的直接數(shù)字合成技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)控功能的支持下，只需要兩臺UPS分別關(guān)注自己的輸出電壓、電流及相位，就可實現(xiàn)輸出同步跟蹤、均分負載電流以及在萬一某臺UPS出故障時將這臺出故障的UPS從并機系統(tǒng)中快速“脫機”等調(diào)控功能（執(zhí)行“選擇性脫機跳閘”操作），從而將UPS的并機概念提高到一個嶄新的高度。該技術(shù)的好處在于，各UPS單機之間*通信電纜連接來傳遞實時信號，就可實現(xiàn)并機系統(tǒng)的電流均分控制。對于并機系統(tǒng)中的各臺UPS，它們都處于完全平等的調(diào)控狀態(tài)。采用*特的小步長、高頻度同步相位調(diào)制法，每臺UPS能“智能”地將位于并機系統(tǒng)中的各臺UPS的同步跟蹤調(diào)到較佳狀態(tài)（彼此之間的相位差幾乎為零）并實時動態(tài)地調(diào)節(jié)所帶負載的百分比，實現(xiàn)高精度的負載均分。這種技術(shù)可使并機系統(tǒng)負載電流均分的不均衡度小于2％。

同步并聯(lián)系統(tǒng)具有如下特點：

①系統(tǒng)級交流轉(zhuǎn)換柜（SBM）具有一套單獨的用于維修、故障清除和在緊急情況下處理事故的系統(tǒng)級維修轉(zhuǎn)換供電系統(tǒng)。

②轉(zhuǎn)換柜內(nèi)采用基于微處理器調(diào)控的邏輯控制電路，從而減少了硬件總數(shù)，提高了運行可靠性。兩套完全冗余的單機監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)提供UPS供電系統(tǒng)的運行參數(shù)測量和報警信息。為方便安裝，每條數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信電纜僅由一條雙絞線組成。

③從轉(zhuǎn)換柜的監(jiān)視器面板上可獲得與單機監(jiān)視器面板上同樣詳細的UPS運行狀態(tài)信息。

④可選擇公共蓄電池組或單獨蓄電池組兩種配置方案，可達到8臺UPS單機的現(xiàn)場并聯(lián)增容。

熱同步并機技術(shù)具有如下優(yōu)點：

①兩臺UPS之間沒有信號通信用的電纜，減少了故障率；

②兩臺UPS均獨立工作，無主從關(guān)系；

③UPS單機系統(tǒng)可以很*地被擴展為“N+1”型直接冗余并機系統(tǒng)；

④當一臺UPS的輸人電源發(fā)生故障時，另一臺UPS的輸出電源可對這臺出故障的UPS的蓄電池進行充電，從而確保蓄電池組永遠處于滿充狀態(tài)。

這里以深圳市山特不間斷電源有限公司C系列UPS為例闡述熱同步并機技術(shù)。由于C系列UPS單機本身的輸出電壓可精確到380V±0.1V,UPS逆變器電源的相位與市電電源的相位之間的偏差小于1。當UPS直接并機時，兩臺UPS均會同時同步跟蹤交流旁路電源的頻率和相位。由于這兩臺UPS的交流旁路電源是共用同一市電電源的，因此這時的兩臺UPS的輸出電源在電壓及相位方面已經(jīng)非常接近了。但為使各臺UPS的相位差盡可能地趨于零，位于并機系統(tǒng)中的UPS還會小幅度地和快速地調(diào)整它的輸出電源的相位，以使得可能出現(xiàn)在UPS并機系統(tǒng)中的各臺UPS之間輸出電流均流的不均衡度盡可能地減小。在理想情況下均流的不均衡度為零，也就是說，從每臺UPS單機輸出的電流都完全相等。為提高調(diào)節(jié)精度，在這種并機系統(tǒng)中采用高頻度、小步長的調(diào)控法，它在1s內(nèi)對UPS的逆變器電源執(zhí)行3000次同步跟蹤調(diào)節(jié)。當在這兩臺UPS之間出現(xiàn)微小的相位差時，它會導(dǎo)致每臺UPS所輸出的負載電流不相等。此時，位于UPS并機系統(tǒng)中的各臺UPS將會通過它們各自的輸出電流監(jiān)測電路來實時監(jiān)視其實際的輸出電流的幅值。當某臺UPS發(fā)現(xiàn)它的輸出電流增大時，它的CPU就會控制自己的輸出電源的相位向相反的方向移動，以達到減少負載電流不均衡度的目的。經(jīng)過這樣反復(fù)多次調(diào)節(jié)，較終就能找到一個較小的電流不均衡點。
三、運行注意事項
1.UPS的電源連接

①UPS的配電箱所使用的開關(guān)不宜選用老式的刀閘開關(guān)，因為這種開關(guān)在接通或切斷電源時有拉弧現(xiàn)象，會對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。另外，不可使用熔斷式保險絲，因為其過流響應(yīng)速度慢，在負載或UPS短路時不能及時切斷電源，從而會對設(shè)備造成危害。所以應(yīng)采用空氣開關(guān)，這種開關(guān)不僅有消弧和負載短路時響應(yīng)速度快的功能，而且有漏電保護和過熱保護等功能。

②空氣開關(guān)的容量選用應(yīng)適中，開關(guān)容量過大會造成在過流或負載發(fā)生短路時起不到保護作用，過小會經(jīng)常造成市電中斷。

③市電電壓的波動范圍應(yīng)符合UPS輸人電壓變化范圍的要求。目前市售的絕大數(shù)UPS都具有抗干擾、自動穩(wěn)壓功能，一般沒必要再外加抗干擾交流穩(wěn)壓器。如市電電壓波動較大，應(yīng)在UPS前級增加其他保護措施（如穩(wěn)壓器等），可以將交流穩(wěn)壓器用作UPS的輸人級。

④使用UPS時，應(yīng)務(wù)必遵守廠家產(chǎn)品說明書中的有關(guān)規(guī)定，保證所接的相線、零線及地線符合要求，用戶不得隨意改變其相互的順序。

⑤外接蓄電池至UPS的距離應(yīng)盡量短，導(dǎo)線的截面面積應(yīng)盡量大，以增大導(dǎo)電量和減小線路上的電能損耗。特別是在大電流工作時，電路上的損耗是不可忽視的。

2．UPS的防雷接地

雷擊是所有電器的天敵，一定要注意保證UPS的有效屏蔽和接地保護。為防止寄生電容耦合干擾以及保護設(shè)備及人身安全，UPS必須接地且接地電阻不可大于1歐姆。

3．UPS的工作環(huán)境

UPS主機對環(huán)境溫度要求不高，工作時環(huán)境溫度要求為0℃—40℃，濕度為10%—90％。UPS在擺放時應(yīng)避免陽光直射，并留有足夠的通風空間。UPS的工作環(huán)境應(yīng)保持清潔，避免有害灰塵對UPS內(nèi)部器件的腐蝕，否則灰塵加上潮濕會引起主機工作不正常。蓄電池對溫度要求較高，標準使用溫度為25℃，平時不能**出－15℃—＋30℃的范圍。

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