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金武士UPS电源未来的绿色节能
作者:管理员    发布于:2018-09-03 12:58:02    文字:【】【】【
UPS绿色节能技能介绍
  怎么下降数据中心的运营本钱成了各企业CIO重视的问题,电都耗费到哪里去了?清楚明了是机房内各式各样的IT设备--服务器、终端、网路设备及制冷体系所耗费,节能至上而下能够从主要几方面下手。首先是机房环境的节能,包含制冷环境、供电环境;其次是从IT硬件设备节能,削减IT设备的能耗;最终是IT设备内部各集成电路的节能,比方CPU的节能等。UPS处于沟通供电环节的最重要一环,简直机房一切的IT设备均必需由UPS供电,大型数据中心的UPS装机总容量均现已到达百万伏安级。进步运转时的能效势在必行。现在UPS的节能必需从计划、UPS、电池、配电等方面全方位进行。
  二、 柔性规划,按需扩容
  一般数据中心都不是一步到位,都会考虑往后未来几年的需求,可是UPS一般都是一步到位,一次上了几套大功率的UPS并机,成果初期负载只要10~20%,没等带到规划的负载就进入了设备淘汰期,不只形成出资的糟蹋,并且也无法使UPS运转在较高的功率点,形成电能的糟蹋。怎么防止这种状况的发生,从UPS体系视点考虑,应该包含:
  a) 供电计划设计
  现在UPS供电计划主要有涣散供电、会集供电两种。涣散供电的特色是一台UPS为一台或多台设备供电,整个机房由许多套这样体系构成。涣散供电的长处是涣散危险,不会因为一台UPS供电反常形成大面积停电。缺陷是UPS涣散,不便办理,并且布线不易规划。另一种是选用会集供电计划,由一套大功率的UPS体系,直接对机房的一切负载供电。会集供电的长处是便于规划、办理便利,保护便利。缺陷是假如UPS体系反常,简略引起大面积停电事端,此缺陷能够通过选用各种并联构架来防止。所以上面两种计划各有优缺陷,现在的数据中心一般选用会集供电计划,也会集的供电的危险。因为UPS并机数量有限制,并且当UPS体系并机数量超越4台时,其牢靠性并不比单机体系高多少。当机房UPS装机总容量超越必定极限时,主张将机房按几期规划成几个区域进行供电。规划时能够参阅:单机容量不宜超越400KVA,并机数量不宜超越3台。
  b) UPS在线并机扩容功用
  机房UPS容量规划,也能够依据不一起期的负载容量要求,选用逐渐扩容的计划,使出资计划更经济,一起也能使UPS作业于较佳的功率点。现在的中、大功率段的UPS均现已具有冗余并机功用,不只进步了体系的牢靠性,一起也对机房扩容供给了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足额空开,并在机房规划相应空间,即可完成UPS并机扩容功用。关键是并机的进程处理,多数品牌并机时需要对UPS电路或许进行批改,此刻必定要求UPS必需作业在维修旁路状况,UPS由市电直接带载,假如此刻市电波动较大甚至停电,将形成体系的大面积瘫痪。所以并机扩容有必要具有在线并机功用,即UPS并机扩容时,只需将新增UPS软件修正至与原UPS体系一致后,在不封闭原有UPS体系的状况下,直接将新增UPS并入原有体系即可,扩容前后UPS均作业于在线形式下,防止因为切换至旁路供电的高分危险动作。
  c) 选用模块化UPS,完成逐渐扩容
  现在,模块化UPS现已开端在国内应用,模块化UPS特色主要包含:可扩容、均匀故障修正时刻(MTTR)短、可经济完成N+X冗余。以台达C系列UPS为例,每个模块为20KVA整个体系最大可扩容至160KVA,能够依据机房的实践容量需求,逐渐扩容,只要在机房初期规划好配电容量即可。一起完成N+X冗余的也比较划算,以60KVA要完成N+1冗余为例,传统计划必需扩容一台60KVA UPS,而选用模块化UPS,则只需扩容一个20KVA的模块即可,节约大笔资金的投入。
  三、 进步UPS本身能效,优化负载功率曲线
  现在UPS均为在线式双变换构架,其在作业时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400KVA的UPS为例,每度电按0.95元计算,UPS功率每进步1%,一年节约的电费为(400KVA×0.8)×0.01×24×365×0.95=26630.4元。所以怎么进步UPS的作业能效,能够为一个数据中心节约一大笔电费。所以进步UPS功率是下降整个机房能耗的最直接办法。所以采购UPS,尽量采购功率更高的UPS。当然UPS功率高不只仅要是满载功率高,一起也必需具有一个较高的功率曲线,特别是在1+1并机体系时,依据体系规划,每台UPS容量不得大于50%,假如此次功率仅为90%以下,就算满载功率到达95%以上,也是没有意义的,所以要求UPS必需选用一下办法优化功率虚线,使UPS功率在较低负载时能到达较高的功率。以台达C系列20KVA UPS为例,其满载功率为2OKVA/18KW,从下图咱们能够看到,其负载在2KW以下时现已高于90%,从6KW到18KW就现已能够满足95%的高整机功率。
  除了进步UPS本身的功率之外,UPS上面的一些功用也可加以运用。比方像ECO经济运转形式。其原理是在较好的市电环境时,激活此功用,使UPS由静态旁路直接供电,此刻逆变器处于待机状况,正常作业,但不输出能量,一旦市电反常,UPS当即切换到逆变器供电状况,切换时刻一般在1ms以内,详细参阅下图,蓝色为输入电流波形,黄色为输出电压波形。因为此刻的逆变器处于待机状况,所以本身损耗很小,此刻UPS的整机功率能够到达97%以上,比正常形式节约3%以上的功率。
 
UPS绿色节能技能介绍
  图二 ECO形式转正常供电形式波形
  运用ECO形式必需具有以下条件:
  a) 静态旁路必需选用两组高牢靠SCR晶体管,不得选用接触器加SCR晶体管的组合,因为接触器吸合时,接触点会打火,一般作业数百次之后就不能正常作业了。而SCR晶体管则不存在此问题,一起能够缩短切换时刻。
  b) 主张运用在较好的电力环境下,比方一级供电单位等。
  四、 下降输入电流谐波、进步功率因数
  谐波发生的底子原因是因为电力线路呈必定阻抗, 等效为电阻、电感和电容构成的无源网络, 因为非线性负载发生的非正弦电流, 形成电路中电流和电压畸变, 称为谐波。谐波的损害包含:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温升高、功率低、加快绝缘老化、下降运用寿命;搅扰设备正常作业;无功功率要素加大, 电力设备有功容量下降(如变压器、电缆、配电设备);供电功率低;呈现谐振, 特别是油机发电时更严峻;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对于电网而言是一个非线性的负载,其在作业的时分会发生很多的谐波。以装备6脉冲整流器的UPS为例,其输入功率因数一般为0.75左右,谐波大于30%。下降UPS作业谐波的主要办法有:
  a) 选用12脉冲整流器。其原理是在原有6脉冲整流器基础上,在输入添加一个移相变压器和6脉冲整流器。选用该技能计划后,能够将谐波下降至10%左右。长处是较为简略,谐波改进显着,缺陷是对功率因数改进有限,价格略高。
  b) 选用无源滤波器。选用LC滤波电路原理,对UPS发生的谐波进行滤除,并对功率因数进行补偿。长处是技能简略,本钱较低,缺陷是只能补偿特色阶次的谐波,一起受负载阻抗影响较大,无法全功率段适用。
  c) 选用有源滤波器。原理是运用可控的功率半导体器材向电网注入与谐波源电流幅值持平、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,到达实时补偿谐波电流的意图。长处是能够补偿多个阶次的谐波,且不受负载阻抗巨细影响。缺陷是置办本钱较高。
  d) 选用高频IGBT整流及PFC功率因数校对电路设计整流器。原理是选用高频率PWM控制IGBT导通,对输入电压波形进行切割,使输入电流波形尽量挨近正弦波,并对输入电压和电流相位差进行补偿。长处是体积轻,价格便宜,作用好。缺陷是技能结构杂乱,不易保护,受功率器材影响,现在容量巨细受到限制。
  上述几种技能,性能及出资比照方下,能够依据实践需求选择适宜的计划。
脚注信息
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