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UPS的选择

2/14/2005来源:通信电源人气:12167

UPS的选择 摘要 本文从技术角度和使用角度论述了UPS选择中的几个重要问题,对UPS使用 者有借鉴意义。 关键词 UPS 选择 技术特性 近10年来UPS的技术更新日新月异。目前全球UPS年产值已达数十亿美元,功率从 几百伏安到几千千伏安系统,品牌繁多,技术发展参差不齐。如何选择合适的UPS成为 电信部门必须面对的课题。本文主要从技术和使用角度来谈谈UPS选择的几个重要问题。 1 供电选择 中小功率一般是指几个千伏安及其以下的功率。 另外,目前市场上小功率的UPS为了追求体积小、重量轻、价格低,大都是简化设 计,技术上没有大功率UPS那么严密,性能指标也不及大功率UPS。比如,30个1kVA的U PS的1个30kVA的UPS都能满足对设备的供电,但可靠性和供电品质是不一样的。而在同 等技术档次下,比如某品牌5kVA UPS的价格。综上所述,对于电信机房,如果设备比 较多,布置比较集中,应该优先考虑用大功率UPS。 因为电力机务人员主要接触的是大功率UPS,所以下面讨论的内容主要针对大功率 的UPS。 2 大功率的UPS关键技术特性 衡量UPS的性能有很多技术指标,下面就几个能反映生产技术水平,同时也是用户 关心的技术特性进行探讨。 2.1输出电压特性 UPS的功能有两个:一是市电断电时不间断的对设备供电;另一个就是隔离市电干 扰,给负载提供波形稳定而纯净的正弦波。因此,考察一个UPS首先就要看它的输出电 压特性。 UPS输出电压特性由下面3个参数来描述。 (1)稳态电压精度。 稳态电压精度在平衡负载和非平衡负载时能达到值一般是不——样的。如果不加区 别,厂家应给出非平衡载时的稳态电压精度。市场参考值是;平衡负载±1%,平衡负 载±2%。 (2)瞬态响应特性 瞬态响应特性指负载从0-100%突加或从100%~突减时输出电压的精度,其中突 减负载带来的暂态过一般要比突加负载严重。市场参考值是±4%。 (3)谐波失真度 2 UPS带非线性负载的能力 UPS的负载主要是计算机,而计算机电源是开关电源,它们吸取的电流并非正弦波, 我们称之为非线性负载。市电容量大,阻抗小,对非线性负载供电时,问题不大。UPS 却有较大的输出阻抗,非线性负载会在UPS的输出端产生谐波电压,特别是在谐振频率 附近的谐波电压更大,使UPS的输出电压失真。而且UPS的容量也是有限的,它必须有 好的对策来对付高波峰因数的负载电流,否则UPS可能在带这类负载时经常切换到限流 工作,引起输出电压降低,进而影响计算机负载的正常运转。所以现在好的UPS都提出 自己的UPS能够允许的波峰因数,一般应在3:1以上。反过来,我们在选择UPS的容量时, 也应该考虑非线性负载的影响。因为UPS的标称容量同其他电器设备一样,是按负载功 率因数0.8来定的。而非线性负载的功率因数常常只有0.6~0.65,如果要UPS带满负荷 的这类负载,势必无能为力。所以核定UPS容量时,应该作适当的放大。 2.3 UPS的输入特性 UPS的输出特性主要决定于UPS的逆变器,而UPS的输入特性主要决定于UPS的前级 整流。过去人们不太重视UPS的输入特性,谈到输入部分只谈输入电压范围、频率,对 输入功率因数、谐波影响则不太关心。有的厂家提供了输入滤波器,功率因数能提高 到0.9以上,但出于经济上的考虑,仅仅是作为选什,并且还是手动接入和断开的。其 实设备的功率因数低,谐波电流大会给电网带来很多危害,归纳起来主要有: (1)干扰其他的用电设备;(2)增大输入电流在传输线上的损耗;(3)增加前级设 备的功率容量,提高投资;(4)增大中线电流。 为了达到对负载的不间断供电,UPS还经常与柴油发电机配合使用。这时低功率 因数的 UPS对柴油发电机和其他负载的危害会更明显。 传统开关电源的功率因数,由于使用PFC(功率因数矫正)电路,普遍能达到O.99 以上,高频PWM整流技术更为大功率UPS的输入特性的改善提供了技术上的可行性。相 信高功率因数的UPS将会是今后人们追求的选择。 2.4 UPS并机技术 并机技术是UPS技术的前沿课题,厂家在这项技术上也表现出较大的差异。UPS并 机有两个目的,一是为了扩充容量,二是为了获取备好。过去并机控制是由一台主机 或者单独一台井机柜来实现对几台UPS的均流和互锁,我们称之为集中控制。它的最大 问题就是如果主机或者并机柜出了问题,换句话说,如果集中控制部分出了问题,井 机就告失败。改进的办法是取消几台并联工作的UPS之间的主从关系,让它们彼此之间 两两连接,地位对等,这样任何一台出现故障,都不会影响其他几台机器的并联工作, 而且对并联系统扩容也比较方便,不需要把正在运行的UPS停下来整体调试就可以直接 并上一台新的UPS。 近两年来,有的公司提出更新的方案。他们认为上述井机方式连接线太多,安装、 调试的工程量繁琐,可靠性不够高。为了把更多的工作在出厂前完成,减少安装、使 用带来的不可靠性,他们提出了不要互连控制线的井机技术,并联新模块更方便。 在电倍应用领域,目前应用较多的是双机井联系统。因为目前单机容量做到15 0kVA已经是很平常的事,这已经能够满足电信机房大多数情况的容量要求。双机井联 具有更大的灵活性。市场上主要有两种拓扑结构:一种是串联,一种是并联。 (1)串联结构 两台完整的UPS同步工作,但一台UPS的输出接到另一台UPS的静态开关,前者(UP SI)是从机,后者(UPSZ)是主机。平常主机输出全部负载电流,主机故障时切换到 从机。这种结构的并机系统最大的问题是主机的静态旁路没有备份。如果主机的转换 控制失灵或者静态旁路故障,即使从机正常也不能切换给负载。 (2)并联结构 并联结构有两种工作模式,一种是功率均分方式,一种是热备份方式。 功率均分方式是:两台UPS在正常情况下平均承担负载电流,一旦有一台UPS出 现故障,故障UPS退出,另一台承担全部负载电流。这种方式的并机系统既可以用于 容量扩充,又可以用于系统备份。比如,两个30kVA的 UPS在功率均分模式并机工作, 可以带6OkVA的负载。但如果要实现备份,则负载容量必须限制在一台UPS的容量即 3OkVA之内。 并联热备份方式是:两台UPS同步工作,但平时只有一台对外输出功率,另一台 处于热备份的状态。一旦一台出现故障,立即切换到另一台。热备份方式没有容量扩 充的功能。值得一提的是目前有的厂家又提出了改进型的热备份方式。它把两台UPS 的蓄电池并联起来,系统除了有整流器1和逆变器1、整流器2和逆变器2组成的通路外, 还提供了由整流器1和逆变器2组成的通路和由整流器2和逆变器1组成的通路。也就是 说系统大大减少了由自身整流器和逆变器故障引起的到静态旁路的切换次数。同时两 台UPS的蓄电池并联在一起也避免了可能发生的一组蓄电池经常放电,而另一组蓄电 池长期不放电这种现象,这对蓄电池的维护很有意义,而且在蓄电池上花同样的钱可 以获得两倍的延时。所以说,这种热备份方式不失为一种好的选择。 3 UPS选择的其他问题 除了以上谈到的UPS的关键技术问题以外,在选择UPS时还要注意下面几个问题。 3.1蓄电池的质量问题 UPS一般配密封阀控电池。它的价格比较贵,一般占UPS成本的1/4~1/3。蓄 电池的质量好坏,不仅关系到经济问题,还直接关系到UPS是否能起到不间断供电的 作用。我们一定要注意所配蓄电池的品牌、生产日期,验收时不能省掉做放电试验。 3.2大功率UPS的效率问题 大功率UPS的效率就是经济效益。我们不仅希望UPS能达到较高的效率指标,还 希望它的效率曲线在较宽的负载率范围内都能实现较高的效率。因为出于对非线性负 载和其他因数的考虑,UPS的选择容量常常偏大。 3.3噪音问题 应尽可能选用低噪音的UPS。 3.4售后服务问题 目前在用大功率UPS几乎被进口产品垄断。进口产品往往存在的缺点是技术资 料不全,国内技术支持力量不足。在选择UPS产品时也应充分考虑这一点,尽量选择 售后服务到位、技术力量强的厂家。