艾默生UPS電源US11TPLUS-0010L代理商價(jià)格
1 UPS在數(shù)據(jù)中心中的作用及其能耗分析
數(shù)據(jù)中心的供電不能有一刻的間斷,即使只有幾秒鐘的中斷也可能造成重要數(shù)據(jù)丟失/設(shè)備損壞,甚至?xí)绊憯?shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。隨著信息技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,UPS供電系統(tǒng)成為數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)運(yùn)行的可靠**。
隨著行業(yè)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心需要UPS供電系統(tǒng)的保護(hù)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心,UPS系統(tǒng)已不能只作為在停電后向負(fù)載繼續(xù)供電的整機(jī)產(chǎn)品,而是作為一個(gè)高可靠、高智能的供電平臺(tái),為整個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行全面的保護(hù),不僅能夠提供后備時(shí)間,還能夠改善電網(wǎng)的質(zhì)量。因此,UPS作為計(jì)算機(jī)的重要外設(shè),在**負(fù)載用電、改善電能質(zhì)量、防止電網(wǎng)對(duì)負(fù)載造成危害等方面起著十分重要的作用。
由于UPS是常年不間斷運(yùn)行的設(shè)備,提高UPS整機(jī)效率是降低數(shù)據(jù)中心能耗的關(guān)鍵因素。效率每提高1%,每年的節(jié)電量就非??捎^。并且,UPS以熱量形式散發(fā)的損耗也將降低,空調(diào)系統(tǒng)也會(huì)因此節(jié)能。在分析UPS系統(tǒng)能耗時(shí),應(yīng)充分考慮以下因素:
(1) UPS的效率和負(fù)載率有著直接的關(guān)系
通常,UPS技術(shù)參數(shù)中給出的效率值,是在額定負(fù)載以及其他各種適宜的系統(tǒng)狀態(tài)下得出的,代表著UPS可以達(dá)到的較佳效率。但是,很少有UPS運(yùn)行在**負(fù)載下。當(dāng)負(fù)載率較低時(shí),UPS的效率將有較大的下降。
(2) UPS系統(tǒng)的效率不應(yīng)僅考慮UPS本機(jī)自身的效率
不同的UPS由于采用不同的拓?fù)浠蚣夹g(shù),在系統(tǒng)配置上有很大差別。例如采用IGBT整流的UPS,不需要增加濾波裝置就可以滿足系統(tǒng)要求。而采用6脈沖整流的UPS,為滿足系統(tǒng)要求必須配置濾波器;高頻機(jī)型UPS(本文簡(jiǎn)稱“高頻機(jī)”)不需要增加輸出變壓器就可以滿足供電電壓要求,而工頻機(jī)型UPS(本文簡(jiǎn)稱“工頻機(jī)”)必須增加輸出變壓器才能滿足電壓要求。因此,在分析UPS系統(tǒng)效率時(shí),應(yīng)考慮包括其輔助設(shè)備(如濾波器、隔離變壓器等)在內(nèi)的UPS整體系統(tǒng)效率。
2 UPS基本原理與結(jié)構(gòu)
UPS可以分為工頻機(jī)和高頻機(jī)。傳統(tǒng)的工頻機(jī)由SCR整流器、IGBT逆變器和輸出變壓器組成,如圖1所示。由于整流器采用的SCR整流技術(shù)屬于降壓整流,造成UPS的輸出電壓**輸入電壓,必須在輸出端配備升壓變壓器才能滿足輸出電壓的要求。
工頻機(jī)的逆變器采用PWM調(diào)制技術(shù),為PWM逆變器。根據(jù)電路工作原理,直流母線電壓與UPS逆變器輸出線電壓的關(guān)系為
(1)
式中Uo為輸出線電壓的有效值;Ud為整流器輸出的直流母線電壓;M為逆變器調(diào)制比。
根據(jù)式(1),當(dāng)UPS要求輸出線電壓為380V時(shí),直流母線電壓Ud必須大于620V。工頻機(jī)采用三相橋式整流時(shí),直流母線電壓Ud與輸入交流電壓Ui的關(guān)系為
(2)
式中Ui為輸入線電壓的有效值。根據(jù)式(2),當(dāng)UPS輸入線電壓為380V時(shí),直流母線電壓不會(huì)**過(guò)513V,這樣UPS的輸出不能達(dá)到380V,必須通過(guò)變壓器升壓才能滿足要求。在中、大功率場(chǎng)合,高頻機(jī)的主電路由IGBT整流器、充電器和IGBT逆變器構(gòu)成,如圖2所示。整流器和逆變器的開(kāi)關(guān)管均為IGBT,工作頻率在10kHz以上,因此這種結(jié)構(gòu)的UPS被稱為高頻機(jī)。由于高頻機(jī)整流器采用PWM整流技術(shù)屬于升壓整流,UPS輸出電壓可以滿足負(fù)載要求,因此輸出*配備升壓變壓器。
IGBT整流器具有升壓功能,可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)輸出直流母線電壓的大小,從而滿足UPS輸出交流電壓的要求。IGBT整流器輸出的直流母線電壓與輸入線電壓的關(guān)系
式為(3)
式中Ui為輸入線電壓的有效值;Ud為整流器輸出的直流母線電壓。
根據(jù)式(3)可知,當(dāng)市電輸入的線電壓Ui為380V時(shí),Ud的大小可以通過(guò)改變調(diào)制比M來(lái)調(diào)節(jié),滿足Ud大于620V。這樣,逆變器的輸出電壓就可以滿足380V的要求,*設(shè)置升壓變壓器。
3 UPS能耗分析
(1)變壓器損耗
根據(jù)上述分析可知,工頻機(jī)輸出電壓較低,需要額外增加輸出變壓器,而高頻機(jī)可以直接輸出符合要求的電壓,不需要設(shè)置輸出變壓器。變壓器造成的損耗占UPS總損耗很大比例。變壓器損耗分為鐵耗、銅耗和雜散損耗,其中雜散損耗占比很小,本文不予討論。
交流電流在變壓器鐵心中產(chǎn)生交變磁場(chǎng),在此交變磁場(chǎng)作用下,所產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗,統(tǒng)稱為“鐵耗”,一般認(rèn)為鐵耗不隨負(fù)載而變化,并以額定電壓下變壓器的空載損耗為鐵耗。UPS的空載損耗占UPS總損耗的40%左右,變壓器的空載損耗為UPS空載損耗的主要組成部分。磁滯損耗ph為鐵心中建立交變磁通、克服磁疇回轉(zhuǎn)所需的功率,與鐵磁材料、磁場(chǎng)交變頻率有關(guān),工程上可表述為
(4)
式中,Kh為不同材料的計(jì)算系數(shù),f為磁場(chǎng)交變頻率,Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的較大值,α為由實(shí)驗(yàn)確定的正指數(shù),V為鐵心的體積。變壓器硅鋼片鐵心中的渦流損耗為
(5)
式中,K為電勢(shì)比例常數(shù),d為硅鋼片厚度,ρ為硅鋼片電阻率。變壓器繞組由銅線繞制,電流流經(jīng)繞組時(shí)將產(chǎn)生損耗,一般稱為銅損(pCu),其大小與負(fù)載電流的平方成正比
(6)
式中,IL為負(fù)載電流,IN為額定電流,Pk為短路試驗(yàn)測(cè)定的變壓器短路損耗。高頻機(jī)與工頻機(jī)相比少了輸出變壓器,大大減少了UPS的損耗,提高了效率。
(2)濾波電感損耗
工頻機(jī)的整流器通常為二極管不控整流或SCR組成的半控整流,工作頻率為50Hz,諧波頻率較低。而高頻機(jī)的整流器和逆變器均工作在10kHz以上,UPS產(chǎn)生的諧波主要為高頻諧波,可以使用較小的濾波電感就可以達(dá)到很好的濾波效果。與工頻機(jī)相比,高頻機(jī)使用的濾波電感體積較小,重量較輕,阻抗值也比較小。
電感的損耗也可以分為鐵損和銅損,電感的鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗,其計(jì)算方法與變壓器類似。由式(4)、(5)可見(jiàn),磁滯損耗與開(kāi)關(guān)工作頻率成正比,與鐵心體積成正比;渦流損耗與開(kāi)關(guān)工作頻率的平方成正比,與鐵心體積成正比。與工頻機(jī)相比,高頻機(jī)開(kāi)關(guān)頻率較高,所用的濾波電感較小,鐵心體積較小;此外,高頻機(jī)使用的濾波電感繞組電阻較小,所以銅損較低。
總的來(lái)說(shuō),工頻機(jī)與高頻機(jī)在濾波電感上的損耗相差不大,且占UPS總損耗的比例不高。
(3)開(kāi)關(guān)損耗
不同的PWM調(diào)制方式導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)損耗不同,以下僅以單極性PWM調(diào)制為例簡(jiǎn)要作介紹。每個(gè)IGBT模塊由一個(gè)IGBT與一個(gè)反并聯(lián)二極管組成,其中IGBT的通態(tài)損耗為
(7)
式中,M為調(diào)制比,φ為電壓電流相位差,UCE0為門檻電壓,rCE為IGBT等效通態(tài)電阻,ICP為IGBT電流。
IGBT的開(kāi)關(guān)損耗用下式可滿足工程計(jì)算的要求
(8)
式中,fSW為IGBT開(kāi)關(guān)頻率,ESW(on)P、ESW(off)P分別為額定電流ICN與額定電壓UCEN時(shí)開(kāi)通、關(guān)斷一次損失的能量,Ud為直流母線電壓。反并聯(lián)二極管的通態(tài)損耗為
(9)
式中,UF0為二極管門檻電壓,rF為二極管通態(tài)等效電阻。
反并聯(lián)二極管的開(kāi)通損耗可忽略不計(jì),其關(guān)斷損耗為
(10)
式中,EDiode(off)P為額定電流ICN與額定電壓UCEN下二極管關(guān)斷一次損失的能量。
高頻機(jī)逆變器所用IGBT額定電壓要比工頻機(jī)高一倍,但兩者的IGBT與二極管的門檻電壓、等效通態(tài)電阻相差不大;此外由于工頻機(jī)直流母線Ud較低,需要用輸出變壓器將逆變器輸出電壓升壓至380V,而高頻機(jī)的逆變器直連輸出,因此工頻機(jī)逆變器輸出電流要比高頻機(jī)大。由式(7)和式(9)可見(jiàn),工頻機(jī)逆變器的通態(tài)損耗比高頻機(jī)要高,據(jù)測(cè)算要增加90%~150%。
由于工頻機(jī)整流器采用不控器件二極管或半控器件晶閘管進(jìn)行整流,直流母線電壓范圍較寬,逆變器難以一直工作在較優(yōu)點(diǎn);而高頻機(jī)采用全控器件IGBT整流,直流母線電壓基本保持不變,逆變器工作在其設(shè)計(jì)的較優(yōu)點(diǎn),從而提高了逆變器的效率。
UPS是數(shù)據(jù)中心的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一,其能耗的降低對(duì)數(shù)據(jù)中心整個(gè)生命期內(nèi)總擁有成本TCO有重要作用。通過(guò)**的分析可知,高頻機(jī)造成的能耗要比工頻機(jī)小,較主要的因素是變壓器損耗,由于變壓器有較大的空載損耗,造成工頻機(jī)的空載損耗較大,即在較低的負(fù)載率時(shí)效率不高,能耗較大。
舉例來(lái)說(shuō),兩套320kW的UPS,系統(tǒng)架構(gòu)均為2+1,分別為工頻機(jī)和高頻機(jī)。雖然兩者公布的效率滿載時(shí)都在90%以上,但N+1架構(gòu)的UPS不會(huì)運(yùn)行在**負(fù)載情況下。根據(jù)GB50174-2008《電子信息機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》,UPS單機(jī)負(fù)載率不能**過(guò)83.3%,在2+1配置下,UPS負(fù)載率不會(huì)**過(guò)55.53%。UPS的損耗可以根據(jù)下式來(lái)計(jì)算
1.交流不間斷電源系統(tǒng)供電
在下列情況下應(yīng)設(shè)計(jì)并采用交流不間斷電源系統(tǒng)供電:
(1)對(duì)供電可靠性要求較高,采用備用電源自動(dòng)投人方式或柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急自啟動(dòng)方式等仍不能滿足要求時(shí)。
(2)一般穩(wěn)壓穩(wěn)頻設(shè)備不能滿足要求時(shí)。
(3)需要保證順序斷電安全停機(jī)時(shí)。
(4)電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制時(shí)。
(5)電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)。
計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)電源要求質(zhì)量較高,不僅要求采用不間斷供電系統(tǒng),而且要求電源電壓波動(dòng)在一定范圍以內(nèi)才能正常工作。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備要求電源電壓的波動(dòng)在±5%以內(nèi)。
2.UPS的特性
UPS是一種高質(zhì)量、高可靠性的獨(dú)立電源,是一種蓄電池靜止型不間斷供電裝置。它由整流器、逆變器、交流靜態(tài)開(kāi)關(guān)和蓄電池組組成。平時(shí),市電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷鲗?duì)蓄電池浮充電,同時(shí)經(jīng)逆變器輸出高質(zhì)量的交流凈化電源供重要負(fù)載,使其不受市電的電壓、頻率、諧波*。當(dāng)市電因故停電時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)切換到蓄電池組,蓄電池放電,經(jīng)逆變器對(duì)重要負(fù)荷供電。
UPS的不間斷特性體現(xiàn)在其"同步切換"工作程序上,當(dāng)市電與逆變器進(jìn)行切換時(shí),其控制系統(tǒng)會(huì)適時(shí)地檢測(cè)市電的同步范圍,在市電不****,逆變器實(shí)現(xiàn)"先通后斷"的供電,從而保證了供電系統(tǒng)的"無(wú)間斷切換"。
市場(chǎng)上的UPS產(chǎn)品,其容量規(guī)格大致有0.25、0.4、0.6、1、2、3、4、5、10、15、20、40、60、80、100、120、160、200、300、400、500、600、800、1000kVA等,并巳形成系列化產(chǎn)品。一般都經(jīng)IS0g00l**質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證、UL安全標(biāo)準(zhǔn)及CE抗電磁*認(rèn)證和標(biāo)記。多數(shù)采用了PWM脈寬調(diào)頻技術(shù)、PIGBT高效功率器件、微處理器主/從控制技術(shù)等,可雙機(jī)或多機(jī)并聯(lián)。具備電池測(cè)試維護(hù)、微機(jī)監(jiān)控元人值守、可遠(yuǎn)程通信等功能;在機(jī)器構(gòu)成上,元器件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、互換性好;有寬電壓輸入、高效率輸出、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)良性能。
3.UPS的供電方式
UPS電源的工作方式根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性和連續(xù)性的要求可分為單一式、并聯(lián)式、冗余式和并聯(lián)冗余式等方式;根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性和管理方便的要求也可分為分散式、集中式、分散與集中相結(jié)合三種方式。分散式UPS供電采用的設(shè)備容量都比較小,支持時(shí)間較短,適合用于一些辦公區(qū)和控制室;集中式UPS供電適合一些要求支持時(shí)間較長(zhǎng)和較大型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等。應(yīng)當(dāng)根據(jù)甲方需求來(lái)確定采用哪種UPS的供電方式和容量。集中設(shè)置的UPS電源容量的統(tǒng)計(jì)需由設(shè)計(jì)方與業(yè)主密切配合,并考慮所選UPS產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率。尤其是功率較大時(shí),UPS轉(zhuǎn)換效率非常重要,效率高就可節(jié)省初期投資和長(zhǎng)期能源損耗的費(fèi)用。
一般情況下,機(jī)房供電采用市電十UPS后備電池相結(jié)合的方式較多。正常情況下,市電通過(guò)UPS穩(wěn)頻穩(wěn)壓后給計(jì)算機(jī)設(shè)備供電,保證計(jì)算機(jī)設(shè)備的電能質(zhì)量;當(dāng)市電停電時(shí),后備電池通過(guò)UPS逆變后給計(jì)算機(jī)設(shè)備供電,保證計(jì)算機(jī)設(shè)備的電源。市電與UPS后備電池間通過(guò)靜電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換,確保計(jì)算機(jī)設(shè)備無(wú)瞬間斷電。
UPS供電為集中方式時(shí),還應(yīng)充分考慮UPS機(jī)房的設(shè)備布置、饋線的鋪設(shè)、主機(jī)柜的散熱和整個(gè)機(jī)房的降噪措施等;對(duì)于分散式UPS供電,分散在各處的UPS容量都很小,上述問(wèn)題可不予考慮。但是,UPS電源都應(yīng)引自雙電源末端互投配電柜(箱)的出線回路,不能從普通插座接引。
設(shè)計(jì)UPS供電方案時(shí),針對(duì)分散在各處的重要控制室,在保證雙電源末端自投的一級(jí)供電模式下,采用分散式小型UPS電源作為后備供電也很實(shí)用。
4.盡量避免過(guò)電流充電
過(guò)電流充電易造成電池內(nèi)部的正負(fù)極板彎曲,使較板表面的活性物質(zhì)脫落,造成電池可供使用容量下降,情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電池內(nèi)部較板短路而損壞。
5.盡量避免蓄電池過(guò)電壓充電
過(guò)電壓充電往往會(huì)造成蓄電池電解液所含的水被電解分離成氫氣和氧氣而逸出,從而使電池使用壽命縮短。
6.更換活性下降、內(nèi)阻過(guò)大的電池
(1)隨著UPS電源使用時(shí)間的延長(zhǎng),總有部分電池的充放電特性會(huì)逐漸變壞,端電壓明顯下降,這種電池的性能不可能再依靠UPS電源內(nèi)部的充電電路來(lái)解決,繼續(xù)使用會(huì)存在隱患,應(yīng)及時(shí)更換。
(2)由于蓄電池內(nèi)阻增大,當(dāng)用正常的充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電已不能使蓄電池恢復(fù)其充電特性時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。電池的內(nèi)阻一般在10--30mn,如果電池的內(nèi)阻**過(guò)200m巴則將不足以維持UPS的正常運(yùn)行,對(duì)內(nèi)阻偏大的電池必須更換。
7.避免新舊蓄電池混用或新舊電池混合充電
由于新電池的內(nèi)阻都比較小,而舊電池的內(nèi)阻都有不同程度的增大,當(dāng)新舊電池混合在一起充電時(shí),由于舊電池的內(nèi)阻大,分壓會(huì)相對(duì)偏大,較容易造成過(guò)電壓充電現(xiàn)象;而對(duì)于新電池,內(nèi)阻較小,充電電壓小但電流偏大,又容易造成過(guò)電流現(xiàn)象,所以在充放電過(guò)程中應(yīng)避免新舊電池混充。
8.蓄電池的使用環(huán)境
電池的使用壽命與環(huán)境溫度密切相關(guān),電池處于較低溫度時(shí),蓄電池中的鋅板容易粉化,失去蓄電性能,造成*性損壞;溫度過(guò)高時(shí),電池的容量也會(huì)下降,情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成*性損壞。根據(jù)電池生產(chǎn)廠家的技術(shù)規(guī)范,電池的較佳使用溫度是2~25℃,在該溫度范圍使用,可延長(zhǎng)電池的使用壽命。
詞條
詞條說(shuō)明
EPS蓄電池2V400AH 蓄電池維護(hù)八大注意事項(xiàng) **,對(duì)環(huán)境溫度要求較高,工作環(huán)境一般要求在20℃-25℃之間,**15℃時(shí),其放電容量下降,溫度每降低1℃,其容量下降1%,而溫度過(guò)高(大于30℃)其壽命就會(huì)縮短。 ? *二,要防止電池短路或深度放電,深度放電會(huì)造成電池內(nèi)阻增大或充電電壓過(guò)低從而導(dǎo)致降低甚至失去充電能力,放電程度越深,循環(huán)壽命越短。 ? *三,要避免大電流
鄂爾多斯APCUPS電源 一般有以下提示: 1、APC UPS電源逆變器故障:逆變器室APC UPS電源的心臟。內(nèi)部監(jiān)控板和逆變器之間的通訊失敗。逆變器不同步,當(dāng)逆變器和旁路相電壓相角相差6度以上時(shí),由逆變器軟件程序觸發(fā)此告警。振幅設(shè)定值固定為額定值±10%。告警條件消除時(shí),告警自動(dòng)恢復(fù)。首先檢查是否存在“旁路**跟蹤”或“旁路**保護(hù)”告警。如有,首先消除此告警。檢查旁路電壓波形是否正常。如旁路電
上海艾默生精密空調(diào) 中大型機(jī)房,數(shù)據(jù)中心,計(jì)算機(jī)房 ? ? ? ? ? ? ? ?節(jié)能原理:氟泵自然冷機(jī)房**空調(diào)是綜合壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)和氟泵自然冷系統(tǒng)為一體的節(jié)能 ? ? ? ? ? ? ? ?式機(jī)房**空調(diào)。當(dāng)室外低溫時(shí),采用氟泵運(yùn)輸制
易事特蓄電池總代理 易事特蓄電池如何做到防氧化工作? 防腐工作是湯淺蓄電池維護(hù)工作中應(yīng)經(jīng)常注意的項(xiàng)目之一。為了保證易事特蓄電池組正常運(yùn)行,防止硫酸蒸氣和充電過(guò)程沖產(chǎn)生的硫酸飛沫落到易事特蓄電池室的建筑物或設(shè)備上引起腐蝕,必須做好這項(xiàng)工作。 1.易事特蓄電池的備抽頭導(dǎo)線和連接線,須按其極性涂以不同顏色的耐酸漆。正極性的應(yīng)汰紅色,負(fù)極性的應(yīng)涂藍(lán)色。連接線和抽頭導(dǎo)線酌兩端應(yīng)鐵以兒士林油膏,并視實(shí)際情況及
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