UPS的選擇
2019-11-03 09:52:49
供稿：網友
UPS的選擇 摘要 本文從技術角度和使用角度論述了UPS選擇中的幾個重要問題，對UPS使用者有借鑒意義。 關鍵詞 UPS 選擇 技術特性 近10年來UPS的技術更新日新月異。目前全球UPS年產值已達數十億美元，功率從幾百伏安到幾千千伏安系統，品牌繁多，技術發展參差不齊。如何選擇合適的UPS成為電信部門必須面對的課題。本文主要從技術和使用角度來談談UPS選擇的幾個重要問題。1 供電選擇 中小功率一般是指幾個千伏安及其以下的功率。 另外，目前市場上小功率的UPS為了追求體積小、重量輕、價格低，大都是簡化設計，技術上沒有大功率UPS那么嚴密，性能指標也不及大功率UPS。比如，30個1kVA的UPS的1個30kVA的UPS都能滿足對設備的供電，但可靠性和供電品質是不一樣的。而在同等技術檔次下，比如某品牌5kVA UPS的價格。綜上所述，對于電信機房，如果設備比較多，布置比較集中，應該優先考慮用大功率UPS。 因為電力機務人員主要接觸的是大功率UPS，所以下面討論的內容主要針對大功率的UPS。 2 大功率的UPS關鍵技術特性 衡量UPS的性能有很多技術指標，下面就幾個能反映生產技術水平，同時也是用戶關心的技術特性進行探討。 2.1輸出電壓特性 UPS的功能有兩個：一是市電斷電時不間斷的對設備供電；另一個就是隔離市電干擾，給負載提供波形穩定而純凈的正弦波。因此，考察一個UPS首先就要看它的輸出電壓特性。 UPS輸出電壓特性由下面3個參數來描述。 （1）穩態電壓精度。 穩態電壓精度在平衡負載和非平衡負載時能達到值一般是不——樣的。如果不加區別，廠家應給出非平衡載時的穩態電壓精度。市場參考值是；平衡負載±1％，平衡負載±2％。 （2）瞬態響應特性 瞬態響應特性指負載從0-100％突加或從100％～突減時輸出電壓的精度，其中突減負載帶來的暫態過一般要比突加負載嚴重。市場參考值是±4％。 （3）諧波失真度2 UPS帶非線性負載的能力 UPS的負載主要是計算機，而計算機電源是開關電源，它們吸取的電流并非正弦波，我們稱之為非線性負載。市電容量大，阻抗小，對非線性負載供電時，問題不大。UPS卻有較大的輸出阻抗，非線性負載會在UPS的輸出端產生諧波電壓，特別是在諧振頻率附近的諧波電壓更大，使UPS的輸出電壓失真。而且UPS的容量也是有限的，它必須有好的對策來對付高波峰因數的負載電流，否則UPS可能在帶這類負載時經常切換到限流工作，引起輸出電壓降低，進而影響計算機負載的正常運轉。所以現在好的UPS都提出自己的UPS能夠允許的波峰因數，一般應在3：1以上。反過來,我們在選擇UPS的容量時，也應該考慮非線性負載的影響。因為UPS的標稱容量同其他電器設備一樣，是按負載功率因數0.8來定的。而非線性負載的功率因數常常只有0.6～0.65，如果要UPS帶滿負荷的這類負載，勢必無能為力。所以核定UPS容量時，應該作適當的放大。2.3 UPS的輸入特性 UPS的輸出特性主要決定于UPS的逆變器，而UPS的輸入特性主要決定于UPS的前級整流。過去人們不太重視UPS的輸入特性，談到輸入部分只談輸入電壓范圍、頻率，對輸入功率因數、諧波影響則不太關心。有的廠家提供了輸入濾波器，功率因數能提高到0.9以上，但出于經濟上的考慮，僅僅是作為選什，并且還是手動接入和斷開的。其實設備的功率因數低，諧波電流大會給電網帶來很多危害，歸納起來主要有：（1）干擾其他的用電設備；（2）增大輸入電流在傳輸線上的損耗；（3）增加前級設備的功率容量，提高投資；（4）增大中線電流。 為了達到對負載的不間斷供電，UPS還經常與柴油發電機配合使用。這時低功率因數的 UPS對柴油發電機和其他負載的危害會更明顯。 傳統開關電源的功率因數，由于使用PFC（功率因數矯正）電路，普遍能達到O.99以上，高頻PWM整流技術更為大功率UPS的輸入特性的改善提供了技術上的可行性。相信高功率因數的UPS將會是今后人們追求的選擇。2.4 UPS并機技術 并機技術是UPS技術的前沿課題，廠家在這項技術上也表現出較大的差異。UPS并機有兩個目的，一是為了擴充容量，二是為了獲取備好。過去并機控制是由一臺主機或者單獨一臺井機柜來實現對幾臺UPS的均流和互鎖，我們稱之為集中控制。它的最大問題就是如果主機或者并機柜出了問題，換句話說，如果集中控制部分出了問題，井機就告失敗。改進的辦法是取消幾臺并聯工作的UPS之間的主從關系，讓它們彼此之間兩兩連接，地位對等，這樣任何一臺出現故障，都不會影響其他幾臺機器的并聯工作，而且對并聯系統擴容也比較方便，不需要把正在運行的UPS停下來整體調試就可以直接并上一臺新的UPS。 近兩年來，有的公司提出更新的方案。他們認為上述井機方式連接線太多，安裝、調試的工程量繁瑣，可靠性不夠高。為了把更多的工作在出廠前完成，減少安裝、使用帶來的不可靠性，他們提出了不要互連控制線的井機技術，并聯新模塊更方便。 在電倍應用領域，目前應用較多的是雙機井聯系統。因為目前單機容量做到150kVA已經是很平常的事，這已經能夠滿足電信機房大多數情況的容量要求。雙機井聯具有更大的靈活性。市場上主要有兩種拓撲結構：一種是串聯，一種是并聯。 （1）串聯結構 兩臺完整的UPS同步工作，但一臺UPS的輸出接到另一臺UPS的靜態開關，前者（UPSI）是從機，后者（UPSZ）是主機。平常主機輸出全部負載電流，主機故障時切換到從機。這種結構的并機系統最大的問題是主機的靜態旁路沒有備份。如果主機的轉換控制失靈或者靜態旁路故障，即使從機正常也不能切換給負載。 （2）并聯結構 并聯結構有兩種工作模式，一種是功率均分方式，一種是熱備份方式。 功率均分方式是：兩臺UPS在正常情況下平均承擔負載電流，一旦有一臺UPS出現故障，故障UPS退出，另一臺承擔全部負載電流。這種方式的并機系統既可以用于容量擴充，又可以用于系統備份。比如，兩個30kVA的 UPS在功率均分模式并機工作，可以帶6OkVA的負載。但如果要實現備份，則負載容量必須限制在一臺UPS的容量即3OkVA之內。 并聯熱備份方式是：兩臺UPS同步工作，但平時只有一臺對外輸出功率，另一臺處于熱備份的狀態。一旦一臺出現故障，立即切換到另一臺。熱備份方式沒有容量擴充的功能。值得一提的是目前有的廠家又提出了改進型的熱備份方式。它把兩臺UPS的蓄電池并聯起來，系統除了有整流器1和逆變器1、整流器2和逆變器2組成的通路外，還提供了由整流器1和逆變器2組成的通路和由整流器2和逆變器1組成的通路。也就是說系統大大減少了由自身整流器和逆變器故障引起的到靜態旁路的切換次數。同時兩臺UPS的蓄電池并聯在一起也避免了可能發生的一組蓄電池經常放電，而另一組蓄電池長期不放電這種現象，這對蓄電池的維護很有意義，而且在蓄電池上花同樣的錢可以獲得兩倍的延時。所以說，這種熱備份方式不失為一種好的選擇。3 UPS選擇的其他問題 除了以上談到的UPS的關鍵技術問題以外，在選擇UPS時還要注意下面幾個問題。3.1蓄電池的質量問題 UPS一般配密封閥控電池。它的價格比較貴，一般占UPS成本的1／4～1／3。蓄電池的質量好壞，不僅關系到經濟問題，還直接關系到UPS是否能起到不間斷供電的作用。我們一定要注意所配蓄電池的品牌、生產日期，驗收時不能省掉做放電試驗。3．2大功率UPS的效率問題 大功率UPS的效率就是經濟效益。我們不僅希望UPS能達到較高的效率指標，還希望它的效率曲線在較寬的負載率范圍內都能實現較高的效率。因為出于對非線性負載和其他因數的考慮，UPS的選擇容量常常偏大。3．3噪音問題 應盡可能選用低噪音的UPS。3.4售后服務問題 目前在用大功率UPS幾乎被進口產品壟斷。進口產品往往存在的缺點是技術資料不全，國內技術支持力量不足。在選擇UPS產品時也應充分考慮這一點，盡量選擇售后服務到位、技術力量強的廠家。
