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武漢艾德杰電源技術(shù)有限公司
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UPS電源的技術(shù)應(yīng)用

發(fā)布時間： 2018-12-21 15:10:36 關(guān)注量：3358

一、概述
隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及基層央行對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)認(rèn)識的不斷加深，中心機房建設(shè)和改造，近幾年如火如荼。但隨之而來的就是日益龐大的電費開銷，中心機房在建設(shè)中的投資，其中電氣、電源、制冷等系統(tǒng)設(shè)施占了一半以上的投資比例，高額的電能消耗使得整個數(shù)據(jù)中心運行成本居高不中心機房面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。降低中心機房的運營成本和節(jié)能降耗成了基層央行有關(guān)部門關(guān)注的問題，節(jié)約能源可以從以下幾方面入手。首先是機房環(huán)境的節(jié)能，包括制冷環(huán)境、供電環(huán)境;其次是從IT硬件設(shè)備節(jié)能，減少IT設(shè)備的能耗;最后是IT設(shè)備內(nèi)部各集成電路的節(jié)能，比如CPU的節(jié)能等。UPS處于交流供電環(huán)節(jié)的很重要一環(huán)，機房幾乎所有的IT設(shè)備由UPS供電，提高運行時的能效勢在必行。UPS的節(jié)能必須從方案、電池、配電等方面進行。
二、按需擴容的柔性規(guī)劃
一般地市級中心機房的建設(shè)都不是一步到位，會考慮今后未來5到10年的需求，但是UPS一般都是一步到位，一次就安裝了2套大功率的UPS并機，結(jié)果初期負(fù)載只有規(guī)劃容量的10%～20%，沒等承載所規(guī)劃的負(fù)載就進入了設(shè)備淘汰期。這不僅造成投資的浪費，而且也無法使UPS運行在較高的效率點，造成電能的浪費。如何避免這種情況的發(fā)生，從UPS供電系統(tǒng)角度考慮，應(yīng)該包括以下幾個方面。
供電方案設(shè)計
(一)供電方案設(shè)計
目前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電2種。分散供電的特點是一臺UPS為一臺或多臺負(fù)載設(shè)備供電。分散供電的好處是分散風(fēng)險，不會因為一臺UPS供電異常而造成大面積停電;缺點是UPS分散布置，不便管理，而且布線不易規(guī)劃。另一種是采用集中供電方案，由一套大功率的UPS供電系統(tǒng)直接對機房的所有負(fù)載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護方便;缺點是如果UPS系統(tǒng)異常，容易引起大面積停電事故，此缺點可以通過采用各種并聯(lián)構(gòu)架來避免。因此，以上兩種方案各有優(yōu)缺點，目前的中心機房一般都采用集中供電方案，也集中了供電的風(fēng)險。當(dāng)機房UPS裝機總?cè)萘砍^一定限度時，建議將機房按幾期規(guī)劃分成幾個區(qū)域進行供電。
(二)UPS在線并機擴容功能
機房UPS容量的規(guī)劃，可以根據(jù)不同時期的負(fù)載容量要求采用逐步擴容的方案，使投資方案更經(jīng)濟，同時也能使UPS工作于較佳的效率點。目前中、大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機功能，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，同時也為機房擴容提供了條件。只要規(guī)劃時在UPS前后配電箱預(yù)留足量的空氣開關(guān)，并在機房規(guī)劃相應(yīng)空間，即可實現(xiàn)UPS并機擴容功能。關(guān)鍵是并機的過程處理，多種品牌UPS并機時需要對UPS的設(shè)置進行修正，此時要求UPS必須在維修旁路狀態(tài)工作，UPS由市電直接帶載，如果此時市電波動較大甚至停電，將造成系統(tǒng)的大面積癱瘓。所以并機擴容必須具備在線并機功能，即UPS并機擴容時，只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統(tǒng)一致后，在不關(guān)閉原有UPS系統(tǒng)的情況下直接將新增UPS并入原有系統(tǒng)即可，擴容前后，UPS均工作于在線模式下，避免切換至旁路供電的高風(fēng)險操作。
采用模塊化
(三)采用模塊化UPS實現(xiàn)逐步擴容
目前，模塊化UPS已經(jīng)開始在國內(nèi)應(yīng)用，模塊化UPS特點主要包括：可擴容、平均故障修復(fù)時間(MTTR)短、可經(jīng)濟實現(xiàn)“N+X”冗余并機。以臺達C系~IJUPS為例，每個模塊為20kVA，整個系統(tǒng)最大可擴容至160kVA，可以根據(jù)機房的實際容量需求，逐步擴容，只要在機房初期規(guī)劃好配電容量即可。同時，實現(xiàn)“N+X”冗余比較劃算，以60kVA的容量要實現(xiàn)“N+I”冗余為例，傳統(tǒng)方案必須擴容一臺60kVAUPS，而采用模塊化UPS，則只需擴容一個20kVA的模塊即可，節(jié)省大筆資金的投入。
三、提高UPS自身能效，優(yōu)化負(fù)載效率曲線
目前UPS均為在線式雙變換構(gòu)架，在其工作時整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個容量為60kVA的UPS為例，每度電按1.2元計算，UPS效率每提高1%，一年節(jié)省的電費為5045.76元?？梢娞岣遀PS的工作效率，可以為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費，也是降低整個機房能耗的直接方法。因此采購UPS應(yīng)盡量采購效率更高的UPS。
當(dāng)然UPS效率高不僅僅是滿載時效率高，同時也必須具備一個較高的效率曲線，特別是在“1+1”并機系統(tǒng)時，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，每臺UPS容量不得大于50%，如果此次效率僅為90%以下，就算滿載效率達到95%以上，也是沒有意義的，所以要求UPS必須采取措施優(yōu)化效率曲線，使UPS效率在較低負(fù)載時也能達到較高的效率。
除了提高UPS自身的效率之外，UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO經(jīng)濟運行模式，其原理是在較好的市電環(huán)境下，激活此功能，使UPS由靜態(tài)旁路直接供電，此時逆變器處于待機狀態(tài)，正常工作但不輸出能量，_旦市電異常，UPS立即切換到逆變器供電狀態(tài)，切換時間一般在1毫秒以內(nèi)，由于逆變器處于待機狀態(tài)，所以自身損耗很小，此時UPS的整機效率可以達~1J97%以上，比正常模式減少3%以上的損耗。
使用ECO模式必須具備2個條件：一是靜態(tài)旁路必須采用兩組高可靠晶閘管，不得采用接觸器加晶閘管的組合，因為接觸器吸合時接觸點會打火，一般工作數(shù)百次之后就不能正常工作，而晶閘管則不存在此問題，同時可以縮短切換時間。二是建議在較好的電力環(huán)境下使用，比如一級供電單位等。

客戶感言

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北京合康億盛變頻科技股份有限公司

經(jīng)人介紹認(rèn)識了艾德杰，試著從他們那里買了一套產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，故障幾乎沒有，即便有點小問題，他們也會過來處理，后來就一直和他們進行友好合作。
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武漢中元華電科技股份有限公司

在我們決定與艾德杰電源合作后，他們派出技術(shù)骨干和我們的技術(shù)部門溝通，充分了解了我司的使用需求后立即準(zhǔn)備方案，待我們確認(rèn)方案后，艾德杰的工作人員馬上將此提上日程，在距預(yù)約交貨期還有5天的時候，就已將我司定制的電源送上門，安裝調(diào)試，產(chǎn)品使用至今，一切良好，非常感謝艾德杰的鼎力支持，不辭勞苦的幫我們設(shè)計開發(fā)新產(chǎn)品，技術(shù)可靠，服務(wù)周到。
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中國中船重工集團707所

我們公司的工程師只擅長一部分工作，另一部分與電源有關(guān)的工作不是很擅長，公司有個新項目需要他人來合伙開發(fā)，生產(chǎn)，一時半會兒找不到合作伙伴。網(wǎng)上找到了艾德杰，經(jīng)過實地考察，我們決定和艾德杰試著合作一次，整個合作過程，我們多次溝通，商量，他們的工程師技術(shù)好，經(jīng)驗豐富，我們和他們一起探討，彼此的知識面都擴大了，合作過程中設(shè)計到多次修改，他們的工程師半句怨言都沒有，合作的過程非常滿意，產(chǎn)品準(zhǔn)時交給我們使用，...
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北京鐵道機車研究所

一次偶然的機會艾德杰的銷售人員聯(lián)系到我們，我們抱著試試看的心情從他那里訂購了一臺電源，性能很好，從那之后我們就建立了長期的合作關(guān)系，偶爾有一點點的小故障，他們的工作人員都會很快的過來幫忙處理。服務(wù)熱情周到，他們才是我們的好兄弟，好幫手。
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李明仕

湖北武漢人 1970年7月出生碩士學(xué)歷。從事電源設(shè)計研發(fā)工作30年，先后擔(dān)任多家電源公司的技術(shù)總監(jiān) 技術(shù)成果 1． 1996年獲武漢市科學(xué)技術(shù)研究成果證書武科成證字(96)第014號登記號WK9601003 成果名稱:DTK系列開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源 2． 1996年武漢高創(chuàng)電子有限公司的電源項目獲得電源行業(yè)的第一個國家火炬計劃 3． 2000年武漢玉星電子有限責(zé)任公司<<電壓過零檢控軟開關(guān)電源>>項目獲科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金無償資助,項目代號20004214054563 4.　電源方面各項專利近20項，其中發(fā)明專利2項。 5. 國內(nèi)電源期刊上發(fā)表多篇論文。

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沈錦飛

1955年出生，現(xiàn)任江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師。主要從事電力電子電路、裝置與電能質(zhì)量控制的研究和教學(xué)工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30多篇，其中EI檢索5篇，獲得教育部科技進步獎、江蘇省教學(xué)成果獎、無錫市科技進步獎，多項發(fā)明專利，主編本科教材；被評為無錫市優(yōu)秀教師、市級先進個人。是中國自動化學(xué)會會員、江蘇省電工協(xié)會自動控制系統(tǒng)專委會委員、無錫市自動化學(xué)會理事、無錫市電機工程學(xué)會理事。

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顏文旭

1971 年出生，現(xiàn)任江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師。現(xiàn)主要從事電力電子技術(shù)及智能控制、機電一體化及過程控制等領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30篇（其中EI收錄6篇），獲專利12項，參加編制十二五國家級規(guī)劃教材，國家自然科學(xué)基金項目，省青年科學(xué)基金項目，市級重點實驗室建設(shè)，主持方塊地毯自動包裝生產(chǎn)線開發(fā)、2.0MW風(fēng)力發(fā)電變流器、10kV高壓固態(tài)軟起動器、船舶壓載水物理強化處理核心技術(shù)...

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