浅析UPS的应用与节能

1、浅析UPS的应用与节能 近几年，国内的通信及信息行业的发展，UPS得到了越来越广泛的应用。本文就主要是对UPS的应用和实际中的节能方法作了简单的探讨。 本人从事研究机电产品和节能设计开发、制造和服务工作多年，从实际应用角度，对UPS在实际应用和节能方面做简单的探讨。 UPS选取和系统配置概述 UPS实际上就是不间断的电源，其主要功能有两个：一是在市电发生异常时，通过电池保证用电负荷供电不间断；二是在市电供电正常时，合理的改善供电质量，并对备用电池充电。 首先对UPS的容量进行选择，可根据平时的负载量，再结合近期增加和中期发展，来计算所需要的UPS容量。其次要选择节能的UPS，今后的发展趋势是更

2、大程度上的模块化和高频化，前者的好处是节约能源且方便扩容，后者的好处是提高了UPS的半载和轻载效率。 在系统配置供电方面，除了为关键负载提供电源，还要考虑UPS的分布式、串并联冗余，双系统、故障报警系统等方面。市面上的UPS配置很多，常用的有5种，容量分布式冗余串联冗余并联冗余双系统。在选择其中的UPS时，要根据负载大小和一旦停机的后果来综合考虑，寻找合适的系统配置。UPS系统供电的主要对象是计算机、机房其他设备、变频器、服务器和监控设备等。 UPS的节能措施 UPS节能建议从其扩容方案、配电设计和电池配置等方面进行。 3.1合理、按需扩容 通常情况下，数据中心不是一次性建设，要兼顾今后的扩容

3、发展，但是如果安装几套较大功率的UPS，而初期的负载又很少，会使利用率降低，造成投资和能源上的浪费。合理扩容建议从以下几点入手： 3.1.1方案设计 我们熟知的UPS供电主要有分散式和集中式两种，分散式的好处是分散了设备出现异常后造成大面积停电的后果，缺点是不便规划和管理。而集中式的好处缺点和分散式相反。在方案设计上多采用集中供电方案，当UPS装机的总容量超过一定的值，可将机房划分区域进行供电，建议的操作方式：单机的容量不超过400kVA，并机的数量也超过3台。 3.1.2 UPS在线并机扩容 容量的规划，采取逐步扩容的方法，可使建设更加经济合理。方法是：利用UPS冗余并机的功能，在规划前期预

4、留出足够的线路和空间。在进行扩容时，需对UPS进行并机和修正。为避免市电直接带载断电引发的故障，采用在线并机，在软件修改设置完成（好）后，直接并入原有系统。此外还要对UPS进行模块化，实现逐步扩容，优点是平均故障的修复时间短且可实现N+X冗余。 3.2优化UPS效率曲线和最高效率点设计 现在UPS多是采用在线式双变换构架，工作中的逆变器和整流器在耗电方面都比较大，以400KVA的UPS为例，效率提高1%，电费按1.05元一度,那么一年内节省电费(400KVA0.8)0.01243651.05=29433.6元，所以优化UPS的效率曲线是降低机房能耗的最有效、最直接的方法。 在采用新构架的基础上

5、，即使较低的负载也要达到较高的效率，推荐使用30%左右负载下的效率值（该负载倾向于是多数中等到大规模数据中心的平均运行负载）；还要使单个UPS的容量不大于总容量的50%，以保证UPS效率在较低负载时就能达到较高的效率。 对于大功率的UPS电源产品，尽量采用ECO的运行模式，以达到高效节能的目的。 3.3提高功率因数，降低电流谐波 谐波是线路自身产生的阻抗，其可等效为无源网络，由于是非线性的，所以会让电流和电压产生畸变。其危害在于：使组件温度升高，效率降低，加快损耗，缩短了使用寿命，同时还会干扰其他设备正常进行工作，造成电能浪费等等。 降低UPS谐波势的具体方法有：采用无源滤波器。根据LC电路原

6、理，对谐波进行滤除，并进行功率补偿。采用有源滤波器。利用半导体可控功率的特点，输入与谐波幅值相同，相位相反的电路，达到补偿电流的目的；采用12脉冲整流器；采用高频整流，利用PWM来控制IGBI的通断，并对电流电压进行相位差补偿。 结合实际的应用情况，合理的设计最高效率点、提升整机效率、降低空载损耗，在现有技术的条件下，UPS产品在应用中提升24的效率，是完全可以实现的。 3.4电池配比管理 节能方式有：智能管理。通过对影响寿命因素的处理，达到智能调控的目的。主要包括充电时的温度补偿，放电完成后终止电压控制等等。并机共用。并联接入母线系统后的电池，实现了共享，降低了成本。智能配电。计算设备供电时

7、间，实现不同等级的负载多次下电保护，提高使用效率。采用新型节能电池，如燃料电池。 4.日常使用与维护 长期闲置的UPS可使里边的蓄电池内阻变大，充放电性能变差；满载与过载会影响UPS的寿命。应结合效率曲线和最高效率点，来综合考虑负载的接入情况；过度轻载也会影响寿命；对于停电频繁地区的用户，长期处于欠充状态，也会导致电池过早损坏；注意开关顺序。先打开UPS，再打开负载，避免瞬间电流过大所带来的冲击。不要频繁开启UPS，开启与关闭时间，应该间隔5分钟以上。UPS的最佳负载类型是电阻性负载，尽量不要在UPS上接大功率变压器等电感性负载。电感性负载的启动电流一般会达到额定电流的34倍，会引起UPS的瞬时超载，影响UPS的寿命；通过计算机，设置报警系统对UPS进行实时监控，发现问题及时处理；仅在工作时间使用的UPS，在工作结束后要及时封闭设备，并堵截输入电源，给设备休息的时间。对于长期工作的UPS，建议每月休息10小时以上；重视长时间小电流