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深圳山特UPS不间断电源输入输出的浅析

深圳山特UPS不间断电源输入输出的浅析
山特UPS电源通常为两路市电输入,其中一路市电接至整流器,另一路市电接至旁路(见图1)。其两路输入市电来自于两个不同的电网,或来自同一个电网的两个不同变压器。这样的两路市电输入,其零线可能不同,那么对于不同工作方式,内部不同拓扑类型的UPS,将会产生不同的影响。
下面分别论述不同类型UPS的连接方式。图3所示的UPS,其内部采用全桥型逆变器设计方式,由Δ/Y型输出变压器副边产生零线,整流器输入无需零线,在UPS转旁路运行时,输出变压器产生的零线与旁路输入的零线连接在一起;
深圳山特UPS不间断电源输入输出的浅析
随着市电供电可用度的提高,采用一路市电、一路保障电源为服务器供电的方案开始成为技术发展的热点。此方案最早起源于后备式UPS设备,后备式UPS在市电正常时采用市电直接为负载供电,可以省去了UPS变换环节的损耗,当市电停电或异常时则切换到UPS电池逆变回路保障供电。
针对电源变换环节,传统数据中心采用山特UPS电源双总线供电系统,系统架构参见图3。每一路UPS系统均为并联冗余系统,在实际应用中,UPS并机系统并机的台数都不会太多,一般1+1并联或者2+1并联情况居多。并联冗余系统中,在一台UPS设备出现故障时系统依然能够供电,这就要使得每台UPS在平时的单机负载率保持较低的水平,如对于一套UPS(1+1)系统单机负荷载最大为50%,(2+1)UPS系统单机负载率最大为66%,如果再考虑到负载的可能突变,系统就必须要保持一定的余度,按系统80%的容量计算,实际上每台UPS的单机负载率最大为40%(1+1系统)~55%(2+1系统)。参见图4典型UPS负载效率曲线,UPS单机设备的最佳运行效率多数在90%~94%左右,此时UPS设备负载率为40%~70%之间。供电系统实际运行中,考虑到设备双路电源均分负荷运行方式,单机负载率区间为20%~40%,UPS设备运行效率多在80%~90%间。
现在随着高压直流供电系统的发展,一路市电+一路高压直流保障电源的供电方案逐渐兴起,该供电方案既利用了市电无转换损耗直接为负载供电的特性,又在保障电源侧由电池组直接为负载提供断电保障,系统可用度比后备式山特UPS电源系统提高很多,互联网公司已经在自用数据中心中小批量使用。
对于UPS并联系统,相互无关联的输入市电,其电压、频率、相位不可能完全相同,在UPS并联系统转旁路运行时,由于各台UPS旁路输入存在电位差,可能会烧损UPS设备。
这就是不间断电源(UPS)成为数据中心关键基础设施的关键组成部分的原因。但是,如果UPS电源本身存在问题怎么办?就像服务器机架或空调机组一样,它们也是复杂的设备,不能免于故障。这就是强大的UPS维护计划至关重要的原因。
但是当最坏的情况发生时,并且UPS电源无法充分支持关键负载,它会转换到旁路模式,从而在设备周围提供自动电源路径,并看到负载在主电源供电时运行,直到山特UPS电源重新上线运营。

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