1、論UPS供電方案的問題與變革 張廣明 2008年4月,內容 1、傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)存在的問題 2、對UPS供電系統(tǒng)技術發(fā)展的探討,科學發(fā)展的歷史性：在一定的歷史階段,技術發(fā)展被人們的傳統(tǒng)意識、行業(yè)規(guī)范、行業(yè)標準束縛著，因而會延緩技術變革的過程,科學發(fā)展和技術進步最終會遵照它自身規(guī)律,中心思想：應用型科學發(fā)展和技術進步的規(guī)律,發(fā)展方向和和變革的過程是由技術應用的需要決定的,市電1,市電2,ATS,柴油發(fā)電機,ATS,交流輸入系統(tǒng),UPS主機； 輸入輸出配電； 輸入輸出濾波器； 輸出STS轉換開關； 線纜傳輸； 變壓器； 電池阻,UPS供電系統(tǒng),負載,一，UPS供電系統(tǒng)現狀和值得思考的問題,當前U

2、PS供電系統(tǒng)典型結構示意圖,找問題： 1、能源的兩次變換 2、兩個電流諧波源 3、備用能源-電池不能直接保護負載,當前UPS供電系統(tǒng)運行中存在的問題,（1）系統(tǒng)可靠性問題； 系統(tǒng)復雜、單路經故障點多、維護難度大等。,（2）系統(tǒng)電流諧波干擾問題； 系統(tǒng)中存在兩個諧波源,對電網和系統(tǒng)本身形成干擾、增 加濾波設備、降 低輸入功率因數和能源利用率、對地線系統(tǒng)提出苛刻要求等。,（3）系統(tǒng)成本和能源消耗問題； 能源兩次轉換降低了效率、系統(tǒng)復雜性提高了購置成本和運行成本、電流諧波 的存在增加了濾波設備、輸入功率因數的低下降低了系統(tǒng)設備容量利用率。,（4）系統(tǒng)標準化問題； 系統(tǒng)復雜為標準化帶來困難，系統(tǒng)設計建

3、造停留在手工業(yè)階段。,（5）系統(tǒng)的靈活性和可擴展、變更問題； 以計劃容量一次性投入、難以變更和擴展，縮短了生命周期。,（6）系統(tǒng)使用維護難度問題。 要求較高的維護水平，多供應商和非標準化使故障修復困難。,與安全有關的兩大問題,一, 系統(tǒng)的可用性： 設備可靠性低，造成系統(tǒng)不可遇見的突發(fā)性故障,二，諧波干擾：造成系統(tǒng)隱性故障,UPS供電系統(tǒng)的諧波治理諧波治理是UPS設備性能改進和供電系統(tǒng)配置研究的重要的課題。治理措施：增大電力系統(tǒng)的供電容量和傳輸電纜、開關等設備容量；改變變壓器的配置和不同的方式聯接方式； 在系統(tǒng)中和設備內部配置無源濾波器； 在UPS設備輸入端采用輸入功率因數校正電路-PFC 在系

4、統(tǒng)或設備輸入端配置有源濾波器,降低和治理系統(tǒng)諧波電流方法之一： 12脈沖整流+無源濾波器,存在問題： 1，增加系統(tǒng)成本； 2，負載減輕時，無源濾波效果不好,降低治理系統(tǒng)諧波電流方法之二： PFC高頻整流,1，與UPS配套 2，當前的器件水平可做到120KVA,降低治理系統(tǒng)諧波電流方法之三： 混合型有源濾波器,可放在UPS前端，也可放在整個系統(tǒng)前端,提高UPS供電系統(tǒng)的可用性,方法之一：單機冗余并機系統(tǒng) 方法之二：雙總線冗余并機系統(tǒng) 方法之三：單機模塊化UPS 方法之四：集成化UPS供電系統(tǒng)結構框圖 方法之五：提高智能監(jiān)控與管理功能,UPS的可靠性與可用性 失效率 ： 式中：ns 試驗開始時正常

5、工作的樣品數; n 在運行（t1-t2）時間間隔內出現故障的樣品數； 可靠度： 平均無故障時間： 平均維護時間： 可用性：,提高系統(tǒng)可用性方法之一： 單機冗余并機系統(tǒng),提高系統(tǒng)可用性方法之二： 雙總線冗余并機系統(tǒng),提高系統(tǒng)可用性方法之三： 單機模塊化UPS,N+1冗余配置 可在線熱插拔，最大限度降 低故障修復時間 可用性,模塊化定義： 系統(tǒng)中，一個子系統(tǒng)、一 臺單機設備，或者設備中 的一個功能模塊，可在不 影響系統(tǒng)正常運行的情況 下脫機維護。,模塊化結構和增強的人類學習 是標準化 NCPI 的兩個基本特征,標準化NCPI,對人提高的價值： 避免出錯 預見問題 共享知識 提高效率,對設備提高的價

6、值： 可擴展 可更改 可移植 可插拔,提高人類學習的能力,構造模塊化結構,提高系統(tǒng)可用性方法之四： 集成化UPS供電系統(tǒng)結構框圖,供電設備制造和供應渠道的統(tǒng)一化； 設備結構的一體化和連接的規(guī)范化； 各設備和環(huán)節(jié)狀態(tài)管理的集中化； 各設備和環(huán)節(jié)結構的模塊化、冗余配置和連接的熱插拔功能。,提高系統(tǒng)可用性方法之五：,智能監(jiān)控與管理,1，自檢功能：定期的自檢功能，以防患于未然； 2，UPS遠程診斷與維護功能：遠程檢查UPS狀態(tài)、查詢預警信息； 3，自動關機功能：UPS執(zhí)行定制化的數椐保護功能； 4，自動報警功能：UPS系統(tǒng)故障時，通過電子郵件、尋呼、彈出式信息 等方式實時通知系統(tǒng)管理員。,是提高管理水

7、平的輔助手段，可提前發(fā)現故 障隱患，減少故障發(fā)生的概率，防患于未然,逆變器工作波形,AC/DC （6脈沖）,AC/DC 12脈沖,PFC整流,11次無源濾波,5、7次 無源濾波,有源濾波,配電,DC/AC 全橋或半橋 PWC控制,配電 濾波器 變壓器,UPS輸出電壓 AC220V/50HZ,負載電流 PF=0.6 CF3,UPS輸入電流 PF=0.7 THDI30%,直流母線電壓,PF=0.99 THDI5%,PF=0.99 THDI5%,PF=0.95 THDI10%,主機模塊化,系統(tǒng)冗余結構-STS,智能管理,集成化系統(tǒng),總結：當前UPS供電系統(tǒng)結構現狀,器件電壓： 全橋380V 半橋76

8、0V,電池組,值得思考的問題：,傳統(tǒng)的UPS供電系統(tǒng)方案已經走過了50年 IDC供電系統(tǒng)設計建造的現狀和趨勢是： 系統(tǒng)不斷復雜化； 設備堆積、結構臃腫； 成本不斷攀升； 效率難以再有效提高； 五花八門，難以標準化。 系統(tǒng)可靠性差是造成以上現象的根本原因,值得思考的問題之一：可靠性問題,用戶感覺到UPS系統(tǒng)故障的頻率不亞于市電掉電故障的頻率， 平均每年一次市電掉電有UPS系統(tǒng)保護， 而UPS系統(tǒng)故障由誰保護呢？,負載對系統(tǒng)可靠性要求提高，是因為UPS系統(tǒng)的可靠性不高,在系統(tǒng)正常的情況下，市電掉電時可保護負載不間斷地繼續(xù)供電 市電掉電和系統(tǒng)故障發(fā)生在同一時刻是不大可能的 但市電正常，系統(tǒng)本身故障卻

9、沒有確有把握的保護,值得思考的問題之二：諧波源治理問題,系統(tǒng)中的諧波是負載和UPS設備自身產生的， 而不是電網帶來的， 供電系統(tǒng)為治理電流諧波付出的代價是巨大的， 有沒有更有效的消除電流諧波源的辦法呢？,值得思考的問題之三：建造成本,系統(tǒng)建造和運行成本還要繼續(xù)升高嗎？,治理諧波電流要增加有源或無源濾波器； 要提高設備可靠性，冗余并機使UPS設備購置成本加倍； 要提高系統(tǒng)可靠性，雙總線冗余配置使設備購置成本再加倍； 要降低零地電壓差，需要再配置隔離變壓器，提高電纜規(guī)格；,值得思考的問題之四：能源效率,系統(tǒng)運行的能源效率還有提升的余地嗎？,提高設備工作效率、降低系統(tǒng)中電流諧波形成的無功功率，對提高

10、系統(tǒng) 能源效率起到了一定的作用，但設備輕載工作、UPS冗余配置、系統(tǒng)雙總 線配置等提高可靠性的措施，又明顯地提高了系統(tǒng)消耗的功率,系統(tǒng)復雜性本身造成了系統(tǒng)能源效率不斷降低的趨勢,UPS供電系統(tǒng)中的工作效率,系統(tǒng)配置 是系統(tǒng)效 率低下的 主要原因,值得思考的問題之五：維護使用難度,系統(tǒng)維護難度大的原因是： 系統(tǒng)復雜； 可靠性差； 沒有標準化,系統(tǒng)故障總數中的50%以上是由于系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)和設備的安裝 問題、人為操作和維護問題引起的,值得思考的問題之六：適應性,系統(tǒng)的適應性有多大討論的空間呢？,適應性差是造成系統(tǒng)效率低和生命周期短的根本原因 當經濟環(huán)境的變化周期小于設備的生命周期時，就會對設備的適應

11、性提出要求。由于技術發(fā)展和經濟環(huán)境的不確定性和不可預測性，要求一臺設備能夠自動而有準備地適應新的需求是根本不可能的。,值得思考的問題之七：標準化問題,難道系統(tǒng)標準化永遠是句口號嗎？,其他行業(yè)中標準化的觀念已上升到一個新的高度，成為了一種 富有創(chuàng)造性并具有突出戰(zhàn)略意義的企業(yè)哲學。,IDC機房的標準幾乎沒有什么進展。還停留在手工行業(yè)階段：將來自不同 供應商的不兼容的設備進行定制化設計，組合成一個獨特的大型基礎設施 系統(tǒng)。因而產生了難以設計、部署、維護和管理的系統(tǒng)（魯伯哥德堡效應）,所有應用技術和產品最終 都是用商業(yè)價值決定優(yōu)劣的,標準化對提高可用性、提高適 應性和降低總擁有成本起著重 要的作用,1

12、) 結論 可用時間的價值比網絡本身的成本更具經濟價值 可靠性的提高將越來越困難，需要的資金越來越龐大 電力和制冷問題將會阻礙在IT基建上的投資 使用傳統(tǒng)設計，不可能兼得高可用性和高效率 這些問題難以解決，因為產生問題的原因始終都存在,二、對高可用性供電系統(tǒng)變革的探討 1、對備用能源配置方法的檢討 2、對“可預見非突發(fā)性故障”和“不可預見突發(fā)性故障”可 靠性和可用性的討論 3、對“可預見非突發(fā)性故障”和“不可預見突發(fā)性故障”可 用性的討論 4、供電方案變革的實踐基礎 5、新的數據中心UPS供電方案,1、對備用能源配置方法的檢討 UPS供電系統(tǒng)備用能源串聯型配置 -系統(tǒng)功能設計策略的誤區(qū),能源1主

13、供電 電網+雙變換 UPS系統(tǒng),UPS DC/AC 逆變,能源2 電池備 用供電,負載,（a）系統(tǒng)配置框圖,市電掉電時，電池要通過UPS 主機設備中最不可靠的環(huán)節(jié)-逆變器向負載供電。 備用能源供電的同樣不可靠是造成傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)不斷復雜化、設備堆積、 結構臃腫、成本迅速攀升、效率低下、可靠性難以有效提高的根本原因。,UPS供電系統(tǒng)備用能源傳統(tǒng)供電配置的可靠性,（a）系統(tǒng)配置框圖,（b）備用電池可靠性模型,電池系統(tǒng)的可靠性R1在0.99左右， DC/AC逆變器的可靠性R2只有0.9（UPS整機可靠性0.99，包括了處于冗余并聯的靜態(tài)旁路系統(tǒng)） 輸出靜態(tài)轉換開關的可靠性R3在0.99左右 則：

14、 R=0.990.90.99=0 .88,UPS供電系統(tǒng)備用能源直接供電配置的可靠性,能源1主供電 電網+雙變換系統(tǒng),能源2電池系統(tǒng)備用供電,負載,（a）系統(tǒng)配置框圖,（b）電池供電可靠性模型,電池系統(tǒng)的可靠性R1在0.99左右， 顯然，備用能源在系統(tǒng)中的可靠性比電池設備本來具備的可靠性降低了11倍。,2、對“可預見非突發(fā)性故障”和 “不可預見突發(fā)性故障”可靠性的討論,（1）可預見非突發(fā)性故障 例如電池 基本特點： 一是故障現象諸如：電池槽變形、電池漏液、電池容量不足、電池浮充電壓均勻性差、排氣閥失效等，是直觀可見的，或者是很容易被測量到的； 二是所有這些故障都有發(fā)生過程長、有漸變過程、且發(fā)生

15、故障不是突發(fā)性的的特點。對于這種類型的設備，通過維護很容易發(fā)現故障隱患，也有充裕的時間在不影響系統(tǒng)運行的情況下排除故障隱患，或者安排計劃停電進行維護。,（2）不可預見突發(fā)性故障 例如供電系統(tǒng)中的UPS主機、ATS和STS開關等設備 基本特點： 一是系統(tǒng)管理和監(jiān)控只能判定其工作狀態(tài)，而硬件失效、控制電路板焊點的隱患、系統(tǒng)對控制電路的干擾等，卻是不可預見的，也很難檢測到的； 二是故障發(fā)生的時間是不可預測的，隨機性的，突發(fā)性的。對于這種類型的設備，很難在故障前發(fā)現它，一但故障發(fā)生，必然使系統(tǒng)癱瘓。,可預見非突發(fā)性故障設備的可靠性模型,電池組的可靠度， R1=0.99 平均三年一次通過維修更換部分有質

16、量問題的電池，等效的可靠性環(huán)節(jié)的連續(xù) 工作時間是3年，26280小時，MTBF也是26280小時， 等效的可靠度根據公式： 得出：等效環(huán)節(jié)年可靠度：R2=0.66712 則系統(tǒng)的可靠度： 顯然：與電池原可靠度相比，提高了三倍 與電池-逆變器串聯相比可靠度相比，提高了33倍,3、對“可預見非突發(fā)性故障”和“不可 預見突發(fā)性故障”可用性的討論,電池具備“可預見非突發(fā)性故障”的特點，可使系統(tǒng)從根本上消 除或者隔離“突發(fā)性故障”。 對于電池質量和性能的變化，使用者有充分的時間（例如十天 半月）發(fā)現它，并在不影響系統(tǒng)正常運行的前提下維護更換， 或者安排“計劃停電時間”排除故障。這相當于把故障停電時間 縮

17、短到0，把系統(tǒng)的可用性提高到1，即：,4、新的設計方案的實踐基礎 電信系統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)框圖,與傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)的區(qū)別： 直流48V供電； 電池組直接對負載供電，輸入市電正常時，電池由直流48V直流模塊電源浮充， 浮充電壓是54V。直流模塊電源同時給電池浮充和給負載供電。電壓值是負載 要求的額定電壓48V的+11.25%； 市電故障失壓后，電池不間斷地對負載供電，電壓值隨著電池放電而下降， 放電下線電壓是48V-11.25%；，此電壓變化范圍（48V11.25%，）完全在 負載允許的輸入電壓變化范圍內； 直流供電的優(yōu)點： 根本上消除了負載產生的諧波電流和對無功功率的要求，直流電源輸入端采用

18、了PFC整流技術，輸入功率因數0.98以上，輸入諧波電流5%以下，整個系統(tǒng)基 本上消除了高次電流諧波； 后備電池直接對負載供電，電池故障又是可預見性的并可通過日常維護避免的， 從根本上隔離了不可預見、突發(fā)性的故障對負載的威脅； 負載機架電纜傳輸變得非常簡單，只需要兩根線，同時消除了交流電傳輸對負 載數據傳輸的影響，也簡化了對零-地線系統(tǒng)的要求； 系統(tǒng)中的電池組統(tǒng)一為48V, 可獨立地進行配置和管理； 備用電池的能量可不打折扣的100%供給負載；,IT設備開關電源輸入電路,問題的關鍵是，計算機可以用直流供電嗎？,輸入電流成為平滑的直流，消除了高次諧波電流，輸入不再需要無功功率； 電流峰值降低到原

19、來的1/3， 直流電容電壓不再有紋波電壓，改善了直流電容工作環(huán)境，也有利于改善后面 DC/DC變換器的工作，對延長直流電容和DC/DC變換器的壽命是有益的。,計算機能用不穩(wěn)定的電池電壓供電嗎？,答案是肯定地。 根據之一：電信設備和IT設備的輸入端都是開關電源，后面 接的都是DC/DC變換器； 根據之二：大量的PC機在市電掉電時是用不穩(wěn)定的電池電壓 供電的； 根據之三：計算機對輸入電源變化范圍的要求是20%；,方波輸出后備式UPS電池-逆變工作輸出波形,電池浮充電壓,(b)電池放電結束時的整流波形,電池放電電壓下限,（a）電池放電開始時的整流波形,整流后直流電壓,計算機能用不穩(wěn)定的電池電壓供電嗎

20、？,在UPS設備中，方波輸出的后備式UPS占有相當大的比例， 被人長期忽視的一個事實是，市電掉電后，方波輸出的后備式UPS并沒有穩(wěn)壓功能，實際上是變 化的電池電壓經輸出變壓器按不變的匝比升壓后向負載供電的； UPS 廠家以障眼法使用戶誤以為方波輸出后備式UPS在電池逆 變時是穩(wěn)壓的。方波輸出后備式UPS在電池逆變時是穩(wěn)壓精度 典型值是11.25%,5、全新的IDC機房UPS供電系統(tǒng),380V DC DATA CENTER,變壓器,(AC System),新的IDC機房供電系統(tǒng)的優(yōu)點 （1）備用能源的功能得到充分地發(fā)揮 可靠性比在傳統(tǒng)系統(tǒng)中提高30倍； 徹底隔離了供電系統(tǒng)中不可預見、突發(fā)性的故障

21、對負載的威脅； 電池供電不需經過DC/AC轉換，電池能量利用率提高10%； （2）從根本上消除了諧波電流對系統(tǒng)和電網的污染： 負載電流成為穩(wěn)定的直流，諧波成分從30-50%降到零； 輸入諧波電流降到5%，輸入功率因數提高到0.99； 最大限度地減少了諧波電流對系統(tǒng)和電網的污染； 可降低上游設備和傳輸線的容量，可去掉各環(huán)節(jié)濾波設備；,新的IDC機房供電系統(tǒng)的優(yōu)點 （3）簡化主機設計、降低成本、提高效率和可靠性： 去掉DC/AC逆變器和靜態(tài)旁路開關，器件數量和成本去掉60-70%； 工作效率高，降低運行能耗6-8%(在滿載情況下比較)； 不再有頻率同步問題，不存在環(huán)流問題，冗余并機簡單可靠， 可方

22、便地組成n+1模塊化系統(tǒng)； UPS輸入電壓范圍可達+20%，-25%，不再有轉旁路10%的限制； 主機輸出能力KW=KVA； （4）提高系統(tǒng)可用性： 系統(tǒng)結構簡化、系統(tǒng)設備和元器件減少，有利于提高可靠性； 電池與負載之間消除了UPS逆變器，不僅可在市電掉電時向負 載供電，當市電正常而供電而系統(tǒng)發(fā)生故障時，也可保證負載 的正常運行。 充分利用電池“可預見非突發(fā)性故障”的特點，把系統(tǒng)可用 性提高到1；,新的IDC機房供電系統(tǒng)的優(yōu)點 （5）提高整個供電系統(tǒng)效率： 主機（例如10KVA）提高6-7% (在滿載情況下比較)； 去掉各級濾波器損耗3-5%； 與基本傳統(tǒng)系統(tǒng)結構比，總效率提高10-12%；

23、與冗余并機傳統(tǒng)系統(tǒng)結構比，總效率提高18-20%； （6）降低設備成本： 主機（去掉AC/DC）降低60%； 去掉各級濾波器、負載前端STS、簡化線纜等； 系統(tǒng)總成本（購置成本和運營成本）基本結構可降低20-30%， 冗余結構可降低30-50%；,新的IDC機房供電系統(tǒng)的優(yōu)點 （7）改善系統(tǒng)配置 UPS輸入和輸出都不再有三相電流不平衡的問題； 負載機架電源線纜減少50%； 不再有負載平衡分配的問題； 負載端沒有電流諧波，所以不再有零地電壓差的問題； 系統(tǒng)簡化，制式規(guī)范，對單相輸入負載和三相輸入負載都可 供電； 不存在UPS規(guī)格中3/3、3/1和1/1的區(qū)別； （8） 有利于系統(tǒng)模塊化、標準化進

24、程。 功率轉換設備標準化，機架標準化 主機規(guī)格由幾十種減少到6種，可復蓋5KW-400KW； 電池組電壓規(guī)格由十幾種減少到1種； 電池配置和結構標準化；,DC 380V DATA 數據中心發(fā)起人,LBNL伯克利勞倫思國家實驗室2006年夏 Lawrence Berkeley National Lab,中國電信： 工業(yè)和信息化部電信研究院 中國電信集團公司 中達電通股份有限公司 中國移動通信集團公司 廣州珠江電信設備制造有限公司 艾默生網絡能源有限公司 北京動力源科技股份有限公司 易達威銳電源系統(tǒng)有限公司 華為技術有限公司 上海郵電設計院有限公司 中國普天信息產業(yè)股份有限公司。,中國移動： 20

25、09年4月20日上午 TBM HP Schneider 長城 艾默生網絡能源有限公司 SUN、 華為、 浪潮、 富士通、 臺達/中達電通 中興、 ABB、 易達。,系統(tǒng)設計,一、設計原則 二、輸出電壓的確定 三、供電系統(tǒng)方案,一、設計原則,1，產品定位：集成一體化系統(tǒng)解決方案， 不是AC/DC 模塊化直流電源設備 2，整個研制工作和要解決的技術難題都應在供電系統(tǒng)中解決，不對或盡 可能少對IT廠商和用戶提出技術性要求，這對今后產品的順利迅速推 廣應用是至關重要的； 3，首先要開展對整個系統(tǒng)方案和結構做充分的論證，包括系統(tǒng)配置基本 結構、輸出電壓值的確定和輸入輸出電壓的匹配、系統(tǒng)隔離問題（輸 入是

26、否帶變壓器）、地線/零線配置、系統(tǒng)監(jiān)控管理功能、物理結構 （尺寸、顏色、走線形式、IT機架）、直流供電方法和機架PDU等。 4，系統(tǒng)結構確定后，AC/DC變換、輸入電壓適配、輸出直流配電、物理 結構、系統(tǒng)監(jiān)控管理等工作要同時起步，這樣才能減少研制工作的反 復，縮短研制周期，爭取在8個月至一年左右拿出一個完整的高質量的 系統(tǒng)化的產品；,二、輸出電壓的確定 輸入：AC 240V： 全波整流電壓：DC 339V，配電池12V/28節(jié)， 電池額定電壓：336V，浮充電壓336V（1+11.25%）=373V DC-UPS輸出電壓： 373V 輸入AC 220V： 全波整流電壓：DC 310V，配電池1

27、2V/25節(jié)， 電池額定電壓：300V，浮充電壓300V（1+11.25%）=334V DC-UPS輸出電壓： 334V,國際趨勢： 線電壓：380V 400V 415V 相電壓：220V 230V 240V 對應單相整流電壓： 311V 325V 340V 用電池：25節(jié) 27節(jié) 28節(jié) 電池電壓 300V 324V 336V 浮充電壓334V 360V 374V,作為AC/DC設備，應適應國際系統(tǒng),IEC 38-1983 建議將220/380V和240/415V改為統(tǒng)一的230/400V,實現的周期是IEC 發(fā)布后的20年, 在這20年中,首先, 將230/400V分成兩個系統(tǒng)： 230/

28、400V +6%-10%,涵蓋220/380V系統(tǒng) 230/400V +10%-6%,涵蓋240/415V系統(tǒng) 最終統(tǒng)一到230/400V10% 按20年周期計算，應在2003年完成 IEC 60038-2002 推薦三相四線制低壓系統(tǒng)采用的國際標準電壓是230/400V 在歐洲，該過度期延長5年，即2008年,(g)三相三角形/四線 一相中間點接地,a f g h j,中國,美國，夏洛特,家用,工商,北卡羅來納,家用,工商,底特律,家用,工商,洛杉磯,家用,加里福尼亞,商用,邁阿密,家用,佛羅里達,家用 工用,商用,紐約,家用 商用,家用 工商,工商,匹茲堡,賓棄夕法尼亞,家用,工商,家用,

29、工商,工商,工商,工商,工商,120/208,480 460,120/240,120/240,120/240,電信技術報告： 系統(tǒng)標稱電壓為240V 電池浮充電壓按電池技術要求確定 系統(tǒng)直流輸出電壓可調范圍216V288V 電壓確定依據： 提高電信模塊48V電壓，提高效率 使用交流配電（斷路器、開關、保險等） 移動試點技術要求： 標稱電壓：336V； 浮充電壓：374.6381.4V（2.232.27V/cell）； 最高均充電壓：386.4394.8V（2.302.35V/cell）； 蓄電池只數：2V電池168只串聯，或12V電池28只串聯。標稱電壓： 浮充電壓：374.6381.4V（2

30、.232.27V/cell）； 最高均充電壓：386.4394.8V（2.302.35V/cell）； 蓄電池只數：2V電池168只串聯，或12V電池28只串聯。236 V 電壓確定依據： AC-UPS-DC-UPS 配置PFC整流，最低輸出電壓330V,系統(tǒng)結構說明 1，市電輸入系統(tǒng)：雙路輸入通過ATS冗余，通過配電1向整個系統(tǒng)配電 2，DC-UPS系統(tǒng)輸入配電 輸入：三相四線，380V/50HZ； 隔離與電壓適配：輸入三相四線，380V/50HZ，星型連接； 輸出三相190V/50HZ，星型連接（雙繞組）； 變壓器容量：等于系統(tǒng)總容量； 3，AC/DC轉換： 采用三相升壓型（Boost）P

31、FC電路； 輸入電壓：三相190V+20%，-25%； 有冗余并機功能，可組成n+1模塊化系統(tǒng)； 單機輸出功率：5KW、10KW、20KW、30KW、40KW、50KW； 系統(tǒng)輸出功率：5KW-400KW（8+1模塊化冗余并機系統(tǒng)）。 系統(tǒng)1+1輸出功率：10KW-800KW 4，系統(tǒng)輸出配電 輸入：AC/DC變換輸出與電池組輸出通過開關和熔斷保險連接； 輸出：按供電機架個數配置多路開和帶熔斷保險輸出。 5，電池組： 12 V電池25節(jié)串聯； 根據系統(tǒng)功率和不間斷供電時間配置電池容量； 應將容量分為兩組或多組，可用性高，同時便于維護和更換 6，機架PDU： 1U機架式或掛臂式，標準插座+熔斷保

32、險,190V,190V,190V,190V,190V,190V,控制,控制,控制,隔離、電壓 適配、配電,AC/DC變換,三相380V/50HZ,向其它AC/DC 模塊供電,圖1 AC/DC轉換電路原理圖,334V,隔離、電壓適配、配電,AC/DC 模塊,四、能源轉換設備AC/DC變換結構形式,五、市電掉電后的不間斷供電過程：,市電掉電后，AC/DC變換 輸出中斷，輸出二極管的 反向阻斷作用，電池電壓 不受任何影響，保證了對 負載的不間斷供電； 電池電壓由浮充電壓值迅 速下降到額定電壓值，此 時間約為電池放電時間的 12.5%；電池在額定電壓 下向負載供電，一直到電 池電壓放電的下限，系統(tǒng) 供

33、電結束，電池穩(wěn)定供電 的時間占整個電池放電時 間的75%；,六、旁路供電系統(tǒng)： （1）單臺在線旁路,（2）N+1在線旁路 如果是n+1冗余并機系統(tǒng)，一臺PFC環(huán)節(jié)故障時，該臺的PFC環(huán)節(jié)自動退出， 由輸入三相整流直接輸出268V的直流電壓，因輸出二級管的反相隔離，對 輸出334V直流母線不產生任何影響，當故障臺數增加，剩余的正常工作的 總輸出量不足以維持向負載供電時，則所有的PFC環(huán)節(jié)進入關機斷開狀態(tài)， 全部AC/DC在線旁路，并根據整流內阻自然平衡負載。,當輸出過載或PFC環(huán)節(jié)故障 時，PFC環(huán)節(jié)停止工作，從 主干線斷開， 三相整流輸入190V，輸出為 268V的直流電壓；在輸出二 極管反向

34、的情況下，由電池 浮充電壓支撐的輸出334V， 直流母線輸出不受影響。 對負載而言，DC 268V相當于 交流220V輸入的-11%。,（2）系統(tǒng)集中旁路,AC/DC 變換 N+1系統(tǒng),190V,30V,系統(tǒng)旁路電壓由變壓器 220V全波整流組成（可 控硅只在集中旁路時接 通），其輸出電壓為 DC300V，系統(tǒng)正常供電 時，因輸入電壓（300V） 低于AC/DC變換器輸出 334V，所以旁路并不輸出。 當整個系統(tǒng)轉旁路（或系 統(tǒng)維護轉旁路）時，首先 由電池維持供電，電池電 壓由浮充電壓值334V很快 下降到額定值300V,電池 在額定電壓300V下向負 載供電，在這短時間內， 旁路電壓如果高于

35、300V，則電池仍處于充電狀態(tài)，如果低于300V，則電池進 入放電狀態(tài)。當旁路電壓輸入變化范圍超過11.25%時，會影響電池的工作狀態(tài)， 也會接近負載允許的輸入電壓范圍，所以此時要關閉旁路電壓，并由電池單獨供 電，其過程與市電掉電一樣。,七、直流配電開關和保護,IT設備,IT機架,機架 PDU,直流配電柜,由于滅弧電容的存在，開關不能完全隔離,溶斷器與斷路器的區(qū)別： 1，保護的可靠性 2，安全性 3，修復難度,在電源系統(tǒng)中，斷路器（空氣開關）、保險（熔斷器）、接觸器（繼電器）大都 按照220Vac/380Vac來設計， 對于大容量的低壓塑殼斷路器，可以有限地用到直流環(huán)境， （施耐德的Compact 系列的NS100-160-250-400-630） 不同的交流工作電壓有不同的分斷能力。最高可以到690Vac，而用到直流則是 1P能到250Vdc，2P能到500Vdc。 ABB SACE Isomax S系列的S1S6配電斷路器也具有690Vac/250Vdc（1P） 的工作電壓能力。 微型斷路器，能工作到250Vac的交流，工作到60Vdc直流都比較困難。 125Vdc/1P直流空開，2P串聯能達到250Vdc，（電力220Vdc需要）。 300