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数据中心直流输出型UPS供电系统探讨

—— 采访中科院计算所研究员张广明先生

导读: 随着不间断电源(UPS)及其供电系统在各个领域的广泛应用,使用者正在逐步接受并理解专家们对UPS供电系统可靠性、可用性的研究理论。然而随着人们对可靠性研究的深入,专家们又在寻找供电系统不可靠因素之所在,同时,提出解决这些不可靠因素的新理念、新思路。

  随着不间断电源(UPS)及其供电系统在各个领域的广泛应用,使用者正在逐步接受并理解专家们对UPS供电系统可靠性、可用性的研究理论。然而随着人们对可靠性研究的深入,专家们又在寻找供电系统不可靠因素之所在,同时,提出解决这些不可靠因素的新理念、新思路。传统设计理念的局限性可归结为备用电源配置方式问题。必须改变备用电源的配置方式,将备用能源(电池)的直流电直接对负载供电,可使UPS系统的可靠性、制造成本、能源利用率、系统效率、系统标准化等方面发生革命性的变化。本刊对此表示关注和探寻,带着这种关注和探寻,本刊主编张乃国先生于2010年2月3日采访了中科院计算所研究员张广明先生,请他就直流输出型UPS的主要研究思路和我们关注的话题进行了解答。

  问:传统UPS供电系统现在存在哪些问题?

  答:现在所说的UPS供电系统由AC/DC整流器、DC/AC逆变器、各级配电柜、各级滤波器、STS转换开关(双路供电系统用)、电池组、变压器等设备和环节组成。

  传统UPS供电系统存在的问题可归纳成下述几个方面。

  (1)系统可靠性问题

  系统复杂、单路径故障点多、设备可靠性差、维护难度大等。

  (2)系统电流谐波*问题

  系统中存在两个谐波源负载开关电源和UPS输入侧AC/DC整流器。对电网和系统本身形成*、增加滤波设备、降低输入功率因数和能源利用率,以及对零地线系统等提出苛刻要求。

  (3)系统成本和能源消耗问题

  能源两次转换降低了效率(双总线系统的效率﹤80%),系统复杂性提高了购置成本和运行成本,电流谐波的存在需增加滤波设备,输入功率因数的低下降低了系统设备容量的利用率。

  (4)系统标准化问题

  系统复杂为标准化带来困难,系统设计建造多采用定制式手段,基本方法还停留在手工业阶段。

  (5)系统的灵活性和可扩展、变更问题

  以计划容量一次性投入、难以变更和扩展,缩短了系统生命周期。

  (6惊统使用维护难度问题

  要求较高的维护水平,供应商家多且产品非标准化使故障修复困难。

  问:从技术角度讲,当前传统UPS系统要解决的重点问题是什么呢?

  答:从当前用户关注的焦点和UPS厂家技术改造的重点来看,要解决的问题和技术措施归纳起来有以下三点:

  (1)提高系统可用性

  设备降容使用,提高可靠性,延长使用寿命;

  增大成本,对设备采用冗余配置,使其有容错功能;

  对系统采用双总线冗余配置,可以最大限度地减少整个系统的单路径故障点;

  配置模块化UPS,有冗余功能,可以大幅度降低故障修复时间;

  提高设备智能监测和管理功能,便于维护,并可把潜在的故障隐患消除在故障发生之前;

  采用集成化系统设计,解决系统中各类设备阻抗和连接方式的匹配问题,提高系统运行的可靠性和集中管理问题,并最大限度地减少安装和维护过程中的人为错误。

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