浅析机房UPS不间断的电源设计

1、    浅析机房ups不间断的电源设计    施平平【摘 要】随着科技的进步，网络的发展，人民日常生活越来越依赖计算机网络，计算机房每天每时每刻要保障人民办公、生活所需的网络通畅，网站的正常访问等，这将对计算机机房的电力供电质量提出更加高的要求。本文立足计算机理论，详细探讨ups选型理念，选取一款ups对它的优势做一论述。【关键词】计算机 网络化 ups选型 电源设计tp303a1672-5158（2013）02-0293-021、ups的选型理念对ups进行选取，首先要掌握ups的分类，目前市场一般按照其主电路结构的技术属性实施分类，并且广为用户认可，

2、并以此作为标准，来判断ups的优劣。第一类为后备式，主要有apc的bk500，山特的tg500；第二类为在线互动式，主要有apc的smartups；第三类为在线双变换式，主要有mge和exide的大机；第四类为在线电压补偿式，主要有apc秀康dp300系列ups。而具体描述ups的技术性能指标有四大类：一是对电网的适应能力；二是满足负载要求的ups常规输出指标；三是ups的输出能力和可靠性；四是智能管理和通信功能。那么在这四大类指标中，比较和选择ups应重点关注，一直是当前专家和行业大用户普遍认可的一些观点：1.1 选择大功率ups要慎重考虑ups的输入功率因数和输入电流谐波双逆变在线式ups

3、，其ac/dc逆变器多为整流滤波电路，它的输入功因数低，一般只在0.8左右，输入电流谐波大，达30%，加专门滤波措施后，也仅能降到10%。输入功率因数低，意味着输入无功功率大，输入谐波电流则干扰破坏电网，特别是三相大功率ups这两项指标危害很大，形成所谓的电力公害，这会1）使由同一电网供电的变压器、电动机、电容器等产生附加谐波损耗、过热、加速老化；2）引起异步电动机转矩降低，振动加剧噪声增大；3）引起继电器和自动装置误动作，其次谐波对通讯线路、测量仪器产生辐射干扰，影响电能计量的精度等。所以，ups的输入功率因数和输入谐波电流应被视为重要性能指标之一，应该把输入功率因数>0.95，输入电

4、流谐波<5%作为判定ups性能指标是否合格的标准之一。欧美发达国家早已立例，严格限制用电设备对电网的污染。我国有关部门亦正制订相关法规，施行日期亦不会遥远，因此用户在购买ups不间断电源时，若不考虑此因素，将会留下日后治理的诸多麻烦，造成经济上的重大损失，同时也会因为治理而产生系统效率降低，可靠性下降等副作用。作为ups，相应有三类解决方案。第一，对于带有整流滤波输入的传统双变换ups，无论是采用相控或不控整流，从市电吸取能量的方式均不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网吸取电流，使得这类ups具有谐波电流，功率因数低、效率低，对电网造成较大的污染，若采用12脉冲整流及输入滤波器，

5、虽然可以将输入功率因数改善到0.95，谐波电流小于5%，但系统的总效率降低到90%左右，且成本增加，可靠性下降。第二，输入整流器采用高频化整流技术，输入功率因数1，输入总谐波电流<5%，对电网无污染。但电路复杂，ac-ac总效率一般为92%左右。第三，采用双逆变电压补偿在线式的ups，其输入端是一个四象限高频逆变器，从市电吸取的电流是连续的正弦波，且与输入电压同相位，因此其输入功率因数1，输入谐波电流 3%，对电网无污染。 ac-ac总效率高达96%。由上可见，目前只有采用双逆变电压补偿在线式ups，才能在获得输入功率因数1，输入谐波电流<3%的同时，保持ups系统ac-ac总效率

6、达96%或以上。双逆变电压补偿在线式ups为apc公司专利技术。apc silcon 20k系列大型ups，即属此类。1.2 要考虑ups的输出能力与可靠性。输出功率因数、输出电流波峰系数、输出过载能力、输出不平衡负载的能力等指标，直接反映了ups的输出能力，对这些指标的限制，说明了ups输出能力的局限性和脆弱的一面，尽管在配置ups容量时尽可以使负载满足ups的要求，甚至留出很大的余量，但这些指标却直接反映了ups的可靠性。过载能力强，允许输出电流波峰系数高的，对负载功率因数限制小的，在同样电网环境和负载条件运行，其可靠性必然高，这是毋容置疑的道理。1.3 要考虑效率与可靠性ups的工作效率

7、高时，意味着节省电能，这是绿色电源的标志之一。但还应该注意到效率与可靠性是密切相关的，效率高意味着电路技术先进，元器件选用得好，意味着功器件功率损耗小，功率强度小，温度低，这必然会增强元器件乃至整机的寿命和可靠性。根据*镇政府的实际情况和未来网络设备扩容的需要，我们建议为网络中心机房选配一台apc秀康sl20kw ，它的延迟时间有2小时，充分保证网络中心机房设备的电源供给。2、apc秀康sl20kw系列ups的性能优势秀康sl20kw系列 ups有绿色电源之称，delta逆变器技术把电压补偿原理成功地运用到ups主电路中，使silcon ups的指标在很多方面超过其它同类产品，就目前情况下，有

8、的指标是其它方案的ups无论如何也达不到的。下面的八个指标体现了silcon ups的优越性：2.1 输入功率因数等于1对于一般ups而言，要提高输入功率因数，就必须加输入功率因数校正电路，成本很高。但是，silcon ups却轻易实现了输入功率因数为1，它借助于delta逆变器对输入电流进行调制，使ups的输入端对电网来说相当一个纯线性电阻，输入电流和电压完全同相。在整个负载电流范围内，输入功率因数都很高，这是其它校正技术难以实现的。输入功率因数高的好处有两点：一是减少了无功电流对电网的污染；二是使输入无功功率为零，可降低电网功率容量，可用1.2（考虑效率和传输损耗）的电网容量和油机的功率容

9、量向ups配电，而一般功率因数低的ups则需要1.5倍的电网功率容量或2.5-3倍的油机功率容量向ups配电。同时还降低其它供电设备诸如开关、传输线、熔断器、变压器等的功率容量，降低设备投资成本。2.2 对电网无高次谐波干扰一般ups的输入电压电流都有很大失真，输入端的可控整流电路可使电流谐波失真高达30%以上，既使增加外部滤波装置也仅能降至10%，而silcon ups的输入电流电压不仅同相，而且是纯正的正弦波，谐波电流可降至3%以下，这是其它ups很难做到的。效率高本身就意味着节省能源，降低能源成本，以100kva的ups为例，与一般双逆变器ups相比，使用silcon可把电能损耗降低7%

10、，即7kw，如果常年连续运行，每年节约24（小时）x 365（天）x7kw=61320kwh。2.3 ups主机功率器件的寿命长，可靠性高ups主要器件的寿命可靠性是与它承担的功率（功率强度）有直接关系的，一个大功率半导体器件的寿命和可靠性直接与它承担的电压、电流、功耗和壳温有关，以功耗而言，在其额定功率范围内，实际使用功率如增大一倍，其平均寿命就降低20-30%（非线性关系）。在市电存在的情况下，silcon ups主逆变器只承担了20%的负载功率，这与一般ups（承担100%的负载功率）相差相当悬殊。功率器件的寿命和可靠性的提高是显而易见的。在ups选用的过程中，应当结合机房的具体条件来选

11、用，例如机房系统规模、系统的形式、常规性的ups单元容量等。在安装过程中，还要求有经验的操作人员进行，充分结合以往工程经验，以及主要供货商的产品规格对自己的机房进行选用、安装。同时安全性、稳定性是安装过程中最需要考虑的因素，充分保证工作连续性。参考文献1孙法文.浅谈ups不间断电源的选配a第三届浙江中西部科技论坛论文集（第四卷电力分卷）c，2006年2刘晓静.林彬.深度探讨高校中心机房智能监控设备设计与实现j；中国科教创新导刊，2010年04期3丁习兵.和军平.延汇文.一种新型无源无损软开关ups充电拓扑研究j；电力电子技术，2010年01期4陈浩.张昊然.体育场照明系统管理a，第二十四届中国（天津