如何構(gòu)建可靠高效的UPS供電系統(tǒng)
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什么樣的UPS供電系統(tǒng)能讓您的數(shù)據(jù)中心既可靠又高效?既安全又綠色?對(duì)于這個(gè)話題的探討在業(yè)界已有10多年了。然而伴隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,近兩年對(duì)于這個(gè)話題的關(guān)注程度更是越加密切,為什么呢?答案應(yīng)該是顯而易見的：一是人們對(duì)數(shù)據(jù)處理有了更高的要求,因?yàn)閿?shù)據(jù)已成為全社會(huì)最重要的資產(chǎn),數(shù)據(jù)是未來的石油和資金；二是人類必須面對(duì)能源短缺的危機(jī),因?yàn)槟茉词侨祟愘囈陨娌豢苫蛉钡馁Y源,能源的枯竭將是宇宙的災(zāi)難。
對(duì)可靠性的理解
毫無疑問,大數(shù)據(jù)是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速、創(chuàng)新最活躍的引掣,它帶來的新技術(shù)、新概念、新商業(yè)模式,將對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和人們生活,以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)形態(tài)和國(guó)家發(fā)展產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響。而大數(shù)據(jù)的處理、傳輸、存儲(chǔ)、管理的承載則是數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備和保障這些設(shè)備可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施及其UPS供電系統(tǒng)。
多年來,隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展,各UPS廠商從生產(chǎn)工頻機(jī)、高頻機(jī)到模塊化,從小功率、中功率到大功率乃至超大功率,UPS系統(tǒng)從單機(jī)、N+1到2N+1配置,技術(shù)人員不斷探索出為用戶提供高可靠、高可用、高效的UPS供電系統(tǒng)技術(shù)。 何為可靠性?通俗的說就是產(chǎn)品或系統(tǒng)在運(yùn)行期間沒有出現(xiàn)故障或故障率很低。從廣義上講,“可靠性”是指使用者對(duì)產(chǎn)品的滿意程度和對(duì)企業(yè)的信賴程度。而這種滿意程度和信賴程度是需要背后有強(qiáng)大的技術(shù)支撐的可靠性實(shí)際包含了耐久性、可維修性、設(shè)計(jì)可靠性三大要素。 可靠性與高效的最佳實(shí)踐 全球領(lǐng)先的能效管理和自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)＜沂┠偷码姎庾钚峦瞥龅腉alaxyVX-UPS系統(tǒng)就是為大型或超大型數(shù)據(jù)中心提供的既可靠又高效、既安全又綠色、節(jié)能的供電系統(tǒng)解決方案。此方案提供單機(jī)高達(dá)1500kW的高效可擴(kuò)展的三相電源保護(hù),具有靈活的運(yùn)行模式,適用于大型工業(yè)企業(yè)、數(shù)據(jù)中心和工業(yè)應(yīng)用。
采用可擴(kuò)展設(shè)計(jì)(見圖1)
GalaxyVX系統(tǒng)設(shè)計(jì)為250kW模塊化功率柜。在初始安裝完成后可通過添加功率柜來實(shí)現(xiàn)負(fù)載增容或提高冗余度。得益于GalaxyVX的創(chuàng)新技術(shù),客戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)目標(biāo)選擇最匹配的UPS,隨需應(yīng)變保障不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。 模塊化設(shè)計(jì)
采用250kW功率柜體擴(kuò)容系統(tǒng)。每一個(gè)功率柜體都能夠平均分擔(dān)負(fù)載,并且當(dāng)發(fā)生故障時(shí)能夠與系統(tǒng)隔離,因而即使有功率柜體故障后系統(tǒng)仍然能夠繼續(xù)正常運(yùn)行。 優(yōu) 勢(shì) 隨負(fù)載增加而支付款項(xiàng),能夠保留預(yù)支資本花費(fèi)。在一個(gè)單一的UPS中實(shí)現(xiàn)N+X冗余,為N+X系統(tǒng)支出最低的固定資產(chǎn)。 2采用4電平逆變器,大幅提高UPS可靠性和可用性,傳統(tǒng)2電平和3電平逆變器以及4電平逆變器的工作原理圖見圖2和圖3 4電平逆變技術(shù)有效減少了對(duì)IGBT的承壓,大幅度提高了可靠性;減少開關(guān)損耗,使得散熱更少、效率更高;縮小了電感尺寸使其重量變輕,電感散熱減少,故障率降低;采用功率模塊設(shè)計(jì),使全球制式統(tǒng)一(電壓制式:380V、400V、415V、480V)。IGBT故障率和承壓的關(guān)系見圖4。 采用E變換模式
GalaxyVX提供了3種運(yùn)行模式。每一種模式都具有不同的效率和性能(見圖5)。客戶可以選擇最匹配您業(yè)務(wù)目標(biāo)的運(yùn)行模式。 什么是E變換?
GalaxyVX提供的E變換模式,結(jié)合了ECO和雙變換模式。該模式效率高達(dá)98%以上,同時(shí)電能質(zhì)量與雙變換模式幾乎一致。E變換模式能夠在高效狀態(tài)下提供雙轉(zhuǎn)換模式所具有的保護(hù)特性。靜態(tài)旁路開關(guān)在110%負(fù)載下能持續(xù)運(yùn)行。 E變換的工作原理:供電通路是通過靜態(tài)旁路開關(guān);逆變器與靜態(tài)開關(guān)同時(shí)處在導(dǎo)通工作狀態(tài);雙向逆變器給直流母線充電;逆變器進(jìn)行功率因數(shù)校正PFC,同時(shí)消除電流諧波;當(dāng)市電斷電時(shí),可以零中斷切換到逆變器繼續(xù)供電;旁路開關(guān)SCR可以像二極管一樣控制(見圖6)。 使用GalaxyVX高效雙變換模式與傳統(tǒng)雙變換模式的比較見圖7。
Galaxy VX兼容多種前瞻儲(chǔ)能技術(shù)(見表1)
Galaxy VX大幅降低系統(tǒng)整體供電成本簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu),避免操作和維護(hù)風(fēng)險(xiǎn),降低系統(tǒng)總體配電開支(見圖8)。
智能管理軟件與完善的服務(wù)體系 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理軟件見圖9。 在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中,GalaxyVX可以借助一體化數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)應(yīng)用套件——StruxureWare數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全面的管理。通過管理橫跨多個(gè)域的數(shù)據(jù)中心,提供可用于指導(dǎo)操作的信息以幫助實(shí)現(xiàn)高可用性和最佳能效的完美平衡,助力業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)成功。StruxureWare數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)是施耐德電氣EcoStruxureTM能效管理平臺(tái)綜合軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵組成部分,該系統(tǒng)架構(gòu)專為智能能效管理設(shè)計(jì)。 StruxureOn數(shù)字化云服務(wù) StruxureOn數(shù)字化云服務(wù)用于監(jiān)測(cè)和保護(hù)您的關(guān)鍵設(shè)備,得益于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、智能報(bào)警以及基于數(shù)據(jù)分析的真知灼見,您可以從智能手機(jī)端隨時(shí)隨地掌控互聯(lián)資產(chǎn)的健康狀況。定期報(bào)告讓您隨時(shí)了解設(shè)備在使用期內(nèi)的狀態(tài),以及何時(shí)計(jì)劃更換電池。 發(fā)生故障時(shí),我們的專家可遠(yuǎn)程排除故障,或派遣現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師提供現(xiàn)場(chǎng)支持。 施耐德電氣為您的樓宇、行業(yè)、供電或數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施提供必要的專業(yè)知識(shí)、服務(wù)和支持。憑借施耐德電氣全球首屈一指的生命周期服務(wù),用戶可通過更加智能的方式安裝和維護(hù)關(guān)鍵應(yīng)用,確保系統(tǒng)始終以最佳性能運(yùn)行。裝配和開機(jī)服務(wù)由認(rèn)證的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師(FSE)提供,確?？蛻舻南到y(tǒng)可享受全面的工廠保修服務(wù)。經(jīng)施耐德電氣認(rèn)證的安裝過程可確保設(shè)備配置合理,實(shí)現(xiàn)最佳性能。施耐德還提供現(xiàn)場(chǎng)保修擴(kuò)展服務(wù)、Advantage計(jì)劃、預(yù)防性維護(hù)。 GalaxyVX適用于行業(yè)范圍適合于電力網(wǎng)絡(luò)(圖10)
•具有寬廣的輸入電壓和頻率范圍 •軟啟動(dòng)設(shè)計(jì),兼容發(fā)電機(jī)組要求 •N+X冗余配置 •內(nèi)置經(jīng)測(cè)試的集成式反向饋電保護(hù)系統(tǒng),確保人員安全和合規(guī)性 •具備功率因數(shù)校正和諧波濾波功能適合于工廠基礎(chǔ)設(shè)施 •占地面積小 •可靠墻安裝 •40℃以下滿載持續(xù)運(yùn)行,無需降容 •經(jīng)IBC2012和CBC2013抗震認(rèn)證,抗震能力達(dá)1.84g •超低噪音 •可更換式過濾網(wǎng),適于惡劣環(huán)境 •可編程輸入/輸出干接點(diǎn) •可從頂部或底部進(jìn)線 •支持UPS多機(jī)并聯(lián),提高容量或冗余 •具有外同步功能,支持2N同步配置與施耐德電氣解決方案全面整合(圖11) •可與施耐德電氣綜合能效管理解決方案全面整合,適用于數(shù)據(jù)中心和工業(yè)應(yīng)用。智能負(fù)載測(cè)試(SPoT)
•在UPS連接關(guān)鍵負(fù)載前,可對(duì)UPS進(jìn)行滿載測(cè)試,而無需額外租賃假負(fù)載箱。 結(jié)束語
擁有穩(wěn)定可靠的電源是業(yè)務(wù)成功的關(guān)鍵保障。GalaxyVX具備以下10大設(shè)計(jì)特色,旨在滿足最嚴(yán)格的供電要求:
采用創(chuàng)新的4電平逆變器,可降低功耗和功率元件承壓,實(shí)現(xiàn)高效率和元件可靠性完美統(tǒng)一； 內(nèi)部冗余功能,支持容錯(cuò)設(shè)計(jì)；
靜態(tài)開關(guān)支持110%負(fù)載持續(xù)運(yùn)行,具有強(qiáng)大的過載能力；
模塊化容錯(cuò)設(shè)計(jì),縮短了平均修復(fù)時(shí)間；
(SPoT)模式可在UPS連接關(guān)鍵負(fù)載前對(duì)其進(jìn)行測(cè)試；
內(nèi)置反向饋電保護(hù),確保人員安全和合規(guī)性,且節(jié)省安裝成本；
邊成長(zhǎng)邊支付——在最初安裝完成后,可隨著負(fù)載增加而以250kW的模塊逐步擴(kuò)容UPS；
擴(kuò)展系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)增容或提高冗余度；
輸出功率因數(shù)為1,40℃時(shí) kVA=kW；
具有輸入功率因數(shù)校正和諧波濾波,消除上位開關(guān)過載風(fēng)險(xiǎn)
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