机房UPS不间断电源设计方案.doc

机房UPS不间断电源设计 服务器机房）1、最新UPS选型理念UPS的生产商习惯按其主电路结构的技术属性来对UPS进行分类，这种分类也已被广大用户接受，并以此来判定 UPS 的优劣。第 一类为后备式，主要有 APC的BK500，山特的TG500;第二类为在 线互动式，主要有 APC的SmartUPS；第三类为在线双变换式，主 要有 MGE 和 EXIDE 的大机;第四类为在线电压补偿式，主要有 APC秀康DP300系列UPS。而具体描述UPS的技术性能指标有四大类：1对电网的适应能 力；2满足负载要求的UPS常规输出指标；3UPS的输出能力和可 靠性； 4智能管理和通信功能。那么在这四大类指标中，比较和选择 UPS 应重点关注哪些特性 呢？以下是当前专家和行业大用户普遍认可的一些观点：a. 选择大功率UPS要慎重考虑UPS的输入功率因数和输入电 流谐波 电力公害问题）。双逆变在线式UPS,其AC/DC逆变器多为整流滤波电路，它的 输入功因数低，一般只在 0.8 左右，输入电流谐波大，达 30，加 专门滤波措施后，也仅能降到 10。输入功率因数低，意味着输入 无功功率大，输入谐波电流则干扰破坏电网，特别是三相大功率 UPS 这两项指标危害很大，形成所谓的电力公害，这会1使由同一电网供电的变压器、电动机、电容器等产生附加谐波损耗、过热、 加速老化； 2引起异步电动机转矩降低，振动加剧噪声增大； 3引 起继电器和自动装置误动作，其次谐波对通讯线路、测量仪器产生 辐射干扰，影响电能计量的精度等。所以， UPS 的输入功率因数和 输入谐波电流应被视为重要性能指标之一，应该把输入功率因数 0.95,输入电流谐波V 5%作为判定UPS性能指标是否合格的标准之 一。欧美发达国家早已立例，严格限制用电设备对电网的污染。我 国有关部门亦正制订相关法规，施行日期亦不会遥远，因此用户在 购买 UPS 不间断电源时，若不考虑此因素，将会留下日后治理的诸 多麻烦，造成经济上的重大损失，同时也会因为治理而产生系统效 率降低，可靠性下降等副作用。作为 UPS,相应有三类解决方案。第一，对于带有整流滤波输入的传统双变换UPS,无论是采用相控或不控整流,从市电吸取能量的方式均不是连续的正弦波,而 是以脉动的断续方式向电网吸取电流,使得这类 UPS 具有谐波电 流,功率因数低、效率低,对电网造成较大的污染,若采用 12 脉冲 整流及输入滤波器,虽然可以将输入功率因数改善到0.95,谐波电流小于 5%,但系统的总效率降低到 90%左右,且成本增加,可靠 性下降。 第二，输入整流器采用高频化整流技术，输入功率因数-1输入总谐波电流V 5%,对电网无污染。但电路复杂，AC AC总效率一般 为 92%左右。第三，采用双逆变电压补偿在线式的UPS,其输入端是一个四象限高频逆变器,从市电吸取的电流是连续的正弦波,且与输入电 压同相位，因此其输入功率因数 -1输入谐波电流3%，对电网无 污染。AC AC总效率高达96%。由上可见，目前只有采用双逆变电压补偿在线式 UPS,才能在 获得输入功率因数-1输入谐波电流V 3%的同时，保持 UPS系统 ACAC 总效率达 96%或以上。双逆变电压补偿在线式 UPS 为 APC公司专利技术。APC Silcon 20K系列大型UPS,即属此类。b. 要考虑UPS的输出能力与可靠性。 输出功率因数、输出电流波峰系数、输出过载能力、输出不平衡负载的能力等指标，直接反映了 UPS 的输出能力，对这些指标的 限制，说明了 UPS 输出能力的局限性和脆弱的一面，尽管在配置 UPS容量时尽可以使负载满足 UPS的要求，甚至留出很大的余量， 但这些指标却直接反映了 UPS 的可靠性。过载能力强，允许输出电 流波峰系数高的,对负载功率因数限制小的,在同样电网环境和负 载条件运行,其可靠性必然高,这是毋容置疑的道理。c. 要考虑效率与可靠性UPS 的工作效率高时,意味着节省电能,这是绿色电源的标志之一。但还应该注意到效率与可靠性是密切相关的,效率高意味着 电路技术先进,元器件选用得好,意味着功器件功率损耗小,功率 强度小,温度低,这必然会增强元器件乃至整机的寿命和可靠性。根据* 镇政府的实际情况和未来网络设备扩容的需要,我们建 议为网络中心机房选配一台 APC秀康SL20KW，它的延迟时间有2 小时,充分保证网络中心机房设备的电源供给。2、APC秀康SL20KW系列UPS的性能优势秀康 SL20KW 系列 UPS 有绿色电源之称， DELTA 逆变器技术 把电压补偿原理成功地运用到 UPS主电路中，使Silcon UPS的指标 在很多方面超过其它同类产品，就目前情况下，有的指标是其它方 案的UPS无论如何也达不到的。下面的八个指标体现了 Silcon UPS的优越性：1、输入功率因数等于 1 对于一般 UPS 而言，要提高输入功率 因数，就必须加输入功率因数校正电路，成本很高。但是， Silcon UPS 却轻易实现了输入功率因数为 1，它借助于 DELTA逆变器对输入电流进行调制，使 UPS的输入端对电网来说相 当一个纯线性电阻，输入电流和电压完全同相。在整个负载电流范 围内，输入功率因数都很高，这是其它校正技术难以实现的。输入功率因数高的好处有两点： 减少了无功电流对电网的污染； 使输入无功功率为零，可降低电网功率容量，可用1.2考虑效率和传输损耗）的电网容量和油机的功率容量向 UPS 配电，而一 般功率因数低的UPS则需要1.5倍的电网功率容量或2.5- 3倍的油 机功率容量向 UPS 配电。同时还降低其它供电设备诸如开关、传输 线、熔断器、变压器等的功率容量，降低设备投资成本。2、对电网无高次谐波干扰一般 UPS 的输入电压电流都有很大失真，输入端的可控整流电 路可使电流谐波失真高达 30以上，既使增加外部滤波装置也仅能 降至 10，而 Silcon UPS 的输入电流电压不仅同相，而且是纯正的 正弦波，谐波电流可降至 3以下，这是其它 UPS 很难做到的。3、整机 AC-AC 效率可达 96一般UPS与Silcon UPS的效率比较如下：输出功率 <10KVA 10-100KVA >100KVA一般 UPS效率 <86% <90% <92%Silcon UPS 效率 >95% >96% >96%Sicon UPS 所以效率高，是因为逆变器最大只承担了负载功率的 20。以 10KVA-100KVA 的一般双逆变器 UPS 而言，其效率大约为 88%，即UPS本身损耗12%，这12%中，又分为维持UPS运行的 最低损耗 <例如 3）和因为负载电流存在而附加的损耗<例如9%），而在Silcon UPS中可将由负载存在造成的9%的损耗降低至 接近 2%，这样总的损耗不过是 5%。效率高本身就意味着节省能源，降低能源成本，以 100KVA 的 UPS为例，与一般双逆变器 UPS相比，使用Silcon可把电能损耗降 低 7%，即 7KW ，如果常年连续运行，每年节约24<小时） x365（天 >x7KW=61320KWH。按1.2元/KWH计，每年节省76584人民币。如果再加上 20%的空调费用，每年可节约 9万人民币。Silcon的效率高，这是任何双逆变结构的 UPS不可能达到的。4、UPS主机功率器件的寿命长，可靠性高UPS 主要器件的寿命可靠性是与它承担的功率 功率强度）有直接关系的，一个大功率半导体器件的寿命和可靠性直接与它承担的 电压、电流、功耗和壳温有关，以功耗而言，在其额定功率范围 内，实际使用功率如增大一倍，其平均寿命就降低20-30非线性关系）。 在市电存在的情况下， Silcon UPS 主逆变器只承担了 20的负载功 率，这与一般UPS承担100%的负载功率）相差相当悬殊。功率器 件的寿命和可靠性的提高是显而易见的。5、UPS功率余量大，增强了抗冲击负载的能力逆变器不在 UPS 主电路中，其本身又有几倍的功率余量，再加 上主电路器件 开关、容断器、变压器等）同样具有较大的功率容 量，所以 UPS 对冲击性负载具有极强的适应能力。例如电机启动、 线性变压器上下电时的随机饱和等，常常造成在负载开机时瞬间损 环 UPS。6、增强了过载能力同样是因为逆变器功率容量的余量很大， Silcon UPS 的过载能 力比其它 UPS 要强，如果 Delta 逆变器的功率选择得与额定负载功 率相同，那么在有市电的情况下， Silcon UPS 的过载能力理论上可 接近 500%。因为Delta逆变器的功率选择得较小，Silcon UPS的实际过载能 力为：120%时 可连续工作150时 可工作 10 分钟200时 可工作 1 分钟此项性能标高于所有其它品牌的 UPS 过载指标。7、允许 100不平衡负载因为 Silcon UPS 的输入端没有三相整流设备，因此很容易将三 相电路分开，每相都有各自独立的控制系统，因此可承受三相 100的不平衡负载，实际上在 100负载不平衡和输入电压偏离额 定值并达到上限或下限的情况下，逆变器也仅仅有20的不平衡负载，所以对整 机的影响是微不足道的。这上点也是其它电路方案的 UPS很难做到的。这些特点都是其它UPS无可比美的。型 号 SL20KH输出功率 20KW / KVA满载输出电流 (380V> 29.0最大输入电流 37.6A额定负载发热量 0.9KW高 >宽>深(mm> 1400K600XJ00重 (Kg> 212APC Silcon UPS SL20KH (20KVA/KW> 设备技术参数一览表 基本规格静态旁路开关 内置通讯接口 DB-25RS-232(内置>并联运行 内置报警继电器板 内置运行环境温度0 + 40C vreduced）运行相对湿度0 95%无冷凝水、凝露）运行海拔高度 1000M噪音（距离1M处 52dBA（100%负载防护等级 IP30安全性 EN500911，UL1778，国际认证 C-tick,CE,ISO9001,ISO14001,TUV,EN50091-1辐射与抗干扰性EN50091 2，FCCA类，符合CISPR22标准要 求充电特性 DIN41773先进的电池监测 可编程自动启动 可编程电源附件 隔离变压器、维修旁路面板、远程显示设备、外部电 池箱、外部静态旁路开关管理附件 PowerChute 网络关闭软件、 Web/SNMP 管理卡、Master Switch、可控电源插座、环境监控卡、电话线远程管理卡输入规格输入联接方式 硬线联接五线制或四线制输入电压（主电路和旁路 3 380/400/415VAC输入电压允许波动范围 ±15旁路电压范围 ±10标准） ±4，6，8，10可编程输入频率50Hz ±%标准），±）.5-8%可编程 同步跟踪速率1HZ/秒（0.25,0.5,1,2,4HZ/秒输入功率因数 0.97负载25%）, 0.99负载100%） 输入电流曲线 纯正弦波输入电流谐波失真 5% 输出规格输出电压3塔80/400/415;输出电压容限 （静态对称负载 ±1 % （静态非对称负载 ±3%（动态 0-100%突变负载 ±5%输出电压精度 静态平衡负载）±1%静态不平衡负载）±3%0-100%负载阶跃）±5%瞬态电压恢复时间 20ms（周波内 电压失真 线性负载） 最大 3% 非线性负载 最大 5% 输出频率50Hz市电同步）±0.1%晶振频率）频率同步范围 ±0.5-8%可编程频率跟踪速率 1HZ/秒（0.25,0.5,1,2,4HZ/秒 负载功率因数 0.8滞后至 0.9超前过载能力 市电运行） 200%60秒， 125 10 分钟电池运行） 150 30秒（旁路运行 125%稳定， 1000%500ms满载 AC-AC 输出效率 95.8%半载 AC-AC 输出效率 92.3%设计单位：广州莱安智能化系统开发有限公司网站： 地址：广州市天河区中山大道建中路 5 号天河软件园海天楼 3A06 用户服务中心： Tel： 85574628 85574638 85698805 85698850 联系人：周先生： 欢迎来电索取详细方案或来电洽谈业务，免费提供设计方案，价格实惠 我司开发以及生产大量的机房建设管理系统，欢迎各界人士批发以及代 理。申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用