2 AC-UPS供电系统的现状与存在的问题

　　半导体器件和电路技术为AC-UPS的技术进步和体系结构的变革提供了条件，而AC-UPS的现状和存在的问题又促使其必须进行变革。技术的发展有着它自身的发展规律，UPS输出直流化将是一次数据中心供电系统的重大变革。

　　这里讲的AC-UPS供电系统不包括交流输入环节，如图2所示。它由AC/DC转换器、DC/AC逆变器、各级配电柜、滤波器、电池组等设备和环节组成。

　　图2是AC-UPS供电系统的基本结构形式。从它的基本结构可以看出这种系统在有效地提高可靠性、提高运行效率、降低成本、减少污染、标准化和提高适应性等方面存在着不可逾越的困难。

　　2.1 AC-UPS供电系统存在的问题

　　(1)系统可用性问题

　　系统复杂、单路径故障点多、设备可靠性差、维护难度大等。

　　(2)系统电流谐波干扰问题

　　系统中存在两个谐波源——负载开关电源和UPS输入AC/DC变换器。对电网和系统本身形成干扰、增加滤波设备、降低输入功率因数和能源利用率，对零、地线系统提出苛刻的要求等。

　　(3)系统成本和能源消耗问题

　　能源经过两次转换和设备能源利用率较低等降低了系统运行效率、系统复杂性提高了购置成本和运行成本、电流谐波的存在需增大滤波设备、输入功率因数的低下降低了系统设备容量和能源输入的利用率。

　　(4)系统的灵活性和可扩展、变更问题

　　以计划容量一次性投入，难以变更和扩展，缩短了系统生命周期。

　　(5)系统使用维护难度问题

　　要求较高的维护水平，多家供应商且产品非标准化使故障修复困难。

　　2.2 AC-UPS系统技术改进和革新重点

　　从当前用户关注的焦点和UPS厂家技术改进的重点来看，要解决的问题和技术措施归纳起来有以下三点：提高系统可用性;解决谐波电流的产生和治理问题;提高系统的适应性。

　　(1)提高系统可用性：包括提高设备可靠性;设备降容使用;对设备采用冗余配置，使其有容错功能;配置模块化UPS，有冗余功能，并大幅度降低故障修复时间;提高设备智能监测和管理功能，便于维护，并可把潜在的故障隐患消除在故障发生之前;采用集成化系统设计，解决系统中各类设备阻抗和连接方式的匹配问题;提高系统运行的可靠性和集中管理问题;最大限度地减少安装和维护过程中的人为错误。

　　(2)抑制系统中谐波电流的产生和治理问题：

　　包括加大线缆特别是零线电缆规格和前端设备(变压器、柴油发电机组、配电开关、转换开关等)容量，以便降低谐波电流的影响;输入改为12脉冲整流+11次无源滤波器，PF=0.95，THD≤10%;6脉冲整流前端加有源滤波器，输入电流成正弦波PF=0.99，THD≤5%;输入改为PFC高频整流，PF=0.99，THD≤5%;

　　(3)提高系统的适应性：包括采用模块化设计，使局部系统有扩容功能，减少系统运行初期的设备购置成本和运行成本;采用标准化设计，简化系统设计和建造流程，为系统快速安装和可能的变更、移动、扩容提供可能性。

　　2.3 值得思考的问题

　　随着IT技术的进步和对UPS供电系统可用性要求的不断提高，传统的供电系统出现不断复杂化、设备堆积、结构臃肿、成本迅速攀升、效率低下、可靠性难以有效提高的趋势，这种难堪的局面是传统供电系统设计建造模式造成的;系统中存在的问题大多是系统设计不当产生的，包括系统中的谐波电流不是外界影响的，负载谐波电流是交流供电产生的，UPS输入谐波是UPS自己产生的;系统设计本身造成了系统的复杂性，投入成倍的成本搞冗余并机系统，双总线系统，是设备和系统可靠性不高而采取的不得已行为，并非不停电功能的需要;传统的设计建造模式还要世世代代走下去吗?为什么能量要经过两次变换才供给负载呢?为什么不能从根本上消除系统中的谐波源呢?为什么不能把不可预见的突发性的故障因素与负载完全隔离开呢?