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数据中心UPS供电系统的运行方式及优缺点

来源:机房360 作者:董延广 更新时间:2010-9-3 3:42:29

摘要:本文根据IEC62040—3(1999)标准(对应我国GB/T 7260.3—2003)阐述了数据中心供电系统的三种标准化UPS类型的运行方式、优缺点及应用场合。文中提出了对容易使人误解的专业名词不再使用的建议。

  随着敏感性电子设备种类的急剧增长,不间断电源(UPS)的额定功率范围已从用于保护台式计算机硬件的几百伏安,增长到用于大型数据中心和电信中心的数百万伏安(兆伏安),采用的技术是多种多样的,而且在市场上使用的产品名称也各不相同,有些甚至给用户造成了理解上的混乱。
  这就是为什么IEC(国际电工委员会)要为不同类型的UPS结构和性能测试方法建立一套完整的标准的原因。这些标准的内容是由欧洲标准化委员会(Cenelec)决定选用的。IEC62040—3标准和等效的欧洲ENV50091—3标准现在已清楚地定义了三种标准化的UPS类型和用以检测它们性能的方法。
  这三种类型的UPS是:
  (1)被动后备式(Passive standby);
  (2)在线互动式(Line-interactive);
  (3)双变换式(Double conversion)。
  1、不确切的和易使人误解的专业名词
  UPS在发展和演变的过程中,其所应用的技术变得更加多样化,这取决于被保护的负载类型、负载的重要性和供电等级。同时,描述UPS产品质量的说明也更加多样化,常常使消费者相互混淆,甚至引起误解。
  (1)"在线式"UPS(On-line)
  "在线式"UPS这一名词在1970年就开始普遍采用了,它表示UPS的主要技术含义是(见图1):

  ——输入整流器/充电器,把交流输入电压整流后用于给电池充电和向逆变器供电;
  ——在市电电源发生中断时,由电池提供后备能量;
  ——逆变器向负载的供电是一个连续的高质量电源(频率、电压等在很小的容限范围内变化);
  静态开关或静态旁路有能力将负载转换到旁路电源而不会中断负载的供电,这样使负载能够"降级"运行(即未使用通过逆变器供给的高质量电源)。
  如果把"在线式"(On-line)这个名词作为标准化专业名词来考察,其字面上的含意是"在市电上"(Onutilitypower),即它并不能代表这种UPS结构的实际情况,因为这时的负载是由逆变器供电而并非直接由交流市电供电。
  这个专业名词涉及的主要是大功率UPS(10kVA)。
  (2)“离线式”UPS(Off-line)
  在上世纪80年代,由于负载类型的变化,又出现了“离线式”UPS。“离线式”这个专业名词仅简单地对应着"在线式"的相反含义。这个专业名词所描述的UPS结构(见图2),其逆变器并不是串联连接到交流主电源上的,更确切地说,这种被动后备式结构是并联连接的,它不是连续长期地运行在逆变器供电状态,而只是在交流输入电压偏离容限范围时逆变器才运行。

  这种结构包括一个功能定义并不是很明确的滤波器,这常引起人们误解它具有电压调整的作用。这种结构不包括静态开关(或静态旁路),其结果是对某些应用场合来说,负载从市电电源切换到逆变器的间断时间太长。
  从标准化角度来看,"离线式"(Off-line)这个专业名词,其字面上的含意是"不接在市电上"(Notonutilitypower),但它并不代表这种结构的实际情况,其负载直接由交流电源供电,并且逆变器仅仅在市电出现问题时才运行。尽管如此,用户还是接受了这种技术,而这个专业名词主要应用于小功率UPS(≤2kVA)。
  (5)其它专业名词
  上世纪90年代初期,UPS技术进一步得以开发,"在线互动式"(Line-interactive)这一专业名词开始应用于UPS,它具有双向变换功能的逆变器。然而,由于这种结构在技术上有许多不同的说法,因而给客户造成了误解。例如在某些情况下,采用"in-line"的就十分容易让人误解为"On-line"而被错误地使用。
  在一个时期内,这种专业名词被模糊滥用的情况让某些厂商不顾及客户利益而酿成更加混乱不堪的局面。因此就需要建立一个新的标准,明确地定义技术名词,这就是为什么IEC着手制订UPS类型和性能测试方法的际准和Cenelec(欧洲标准化委员会)采用IEC标准中的全部内容的原因。
  通过努力,产生了IEC62040-3标准和等效的欧洲标准ENV50091-3(这里V表示的是发布达3年以上的经过考验的标准),这就清楚地定义了UPS类型和性能测试方法的标准。

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