電信機房用UPS的主要特點

1、電信機房用UPS的主要特點當(dāng)今判斷一套UPS供電系統(tǒng)的質(zhì)量高低的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是:該套供電系統(tǒng)應(yīng)具有以下技術(shù)特性:l.系統(tǒng)功率因數(shù)要有高的輸入功率因數(shù)(F10)，輸入功率因數(shù)一方面反映了門不對市電的使用率，另一方面也反映出對市電的干擾程度。傳統(tǒng)的功率因數(shù)是正弦電壓與正弦電流相位差的余弦，即Fin=cos(1)式中電流電壓相位差(功率因數(shù))。當(dāng)電壓是正弦波而電流為脈沖波時，其功率因數(shù)Fin的表達式為Fin=F(a)×(b)(2)式中b電流和電壓的中心線位移，ms;A電流脈沖的寬度，ms。由式(2)可以看出，UPS的輸入功率因數(shù)是脈沖電流寬度和相對電壓中心位移的函數(shù)。(1)在理想波形時。1)功

2、率因數(shù)只和電流電壓之間的相位差有關(guān)。2)由于電流是正弦波，是無諧波干擾成分。因此只存在對市電的利用率問題，功率因數(shù)的補償也比較簡單，只需加移相電容就可以了。(2)在非理想波形時。1)功率因數(shù)不但與電流(基波)和電壓之間的相位差b有關(guān)，而且與電流的脈沖寬度有關(guān)，即使電流(基波)和電壓之間的相位差b=0，即電流(基波)和電壓的中心線重合時，根據(jù)計算F(a)照樣不為1，而且隨著電流脈沖寬度的變窄而減小。2)由于電流脈沖的前沿比較陡，所以電流的諧波頻率獻比較高而豐富，向空間的發(fā)射能力獻比較強。UPS的輸入電路如果是二極管整流器或者是晶閘管整流器時，它們的功率因數(shù)都不是由相位差造成的，而是由干擾性很強的

3、電流脈沖引起的。這些高次電流諧波的一路通過電紹竄入設(shè)備形成串模干擾，另一路以電磁的形式輻射出去，對附近的設(shè)備形成射頻干擾，尤其使無線電通信無法正常進行。2.高可靠性要求UPS本身具有100%的可靠性。這是因為:如果向互聯(lián)網(wǎng)供電的UPS的可靠性為99%，就會造成互聯(lián)網(wǎng)每年停機87，6h;當(dāng)UPS的可靠性為99.9%時，就會造成互聯(lián)網(wǎng)企年停機8.76h;即使UPS的可靠性高達99.999%，它也可能造成互聯(lián)網(wǎng)每年停機5.26min由此可見，互聯(lián)網(wǎng)對UPS供電系統(tǒng)可靠性的要求是何等之高。按照當(dāng)今的UPS制造技術(shù)水平，唯一能完善地解決這個問題的辦法是采用雙總線輸入+UPS冗余百接并機供電系統(tǒng)叫雙總線輸

4、出+"負(fù)載自動切換"開關(guān)的供電體制，這樣才有可能達到此目標(biāo)。這是因為這殼一種具有高度"容錯"功能的冗余供電系統(tǒng)，只要設(shè)計妥當(dāng)，就可以消除可能出現(xiàn)在供電系統(tǒng)中的"單點瓶頸"型故障隱患。具有能提供365天連續(xù)供電的高質(zhì)量的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統(tǒng)的運行中既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷的停電事故，也不允許在UPS運行中，出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)交流旁路直接向用戶的負(fù)載供電的局面。為此，要才UPS供電系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求:(1)UPS單機本身的"故障率"低，目前大型UPS產(chǎn)品的平均無故障工作時間(MTBF為20萬40萬

5、小時。(2)采用具有高度"容錯"功能的"N+l"型UPS冗余并機系統(tǒng)來進一步提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性("l+1"型冗余并機系統(tǒng)的典型MTBF值可達140萬200萬小時左右)。(3)在整套UPS供電系統(tǒng)中，不應(yīng)存在"單點瓶頸"性故障隱患。允許在UPS連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行"不停電"的維護和檢修操作。萬一在用戶設(shè)備端出現(xiàn)"短路。故障時，應(yīng)將"故障"的影響范圍縮小到盡可能小的范圍。3.高可利用率在這里所說的“高可利用率”是指UPS供電系統(tǒng)應(yīng)該為電信設(shè)備提供能充分發(fā)揮其損

6、術(shù)潛力的電源運行環(huán)境，也就是說UPS供電系統(tǒng)不應(yīng)該是只能保證向電信設(shè)備提供l00%不中斷供電的能源提供系統(tǒng)，它更應(yīng)該是能確保"電信設(shè)備"不會因為UPS的供電質(zhì)量不高而處于"降額使用"狀態(tài)的"凈化型"高質(zhì)量供電系統(tǒng)。大量的運行實踐表明:迫使電信設(shè)備進入"降額使用"狀態(tài)的重要原因是"誤碼率"偏高。"誤碼率"偏高會導(dǎo)致電信網(wǎng)的運行速度大大下降，造成電信網(wǎng)"誤碼率"高的重要原因之一是:來自通信網(wǎng)供電系統(tǒng)的各種"干擾"。有的用戶曾做過如下實驗:當(dāng)

7、采用雙隔離變壓器輸出(交流旁路通道+逆變器輸出通道)的UPS向電信網(wǎng)供電時，其數(shù)據(jù)傳輸率為20個數(shù)據(jù)包/s;當(dāng)改用零線對地線電位偏高的某型號UPS向同一電信網(wǎng)供電時，其數(shù)據(jù)傳輸率僅為8個數(shù)據(jù)包/s(這就意味著:造成電信網(wǎng)系統(tǒng)的實際"可利用率"幾乎下降60%左右);造成此類"麻煩"的原因是在后一種UPS的供電系統(tǒng)中出現(xiàn)了"調(diào)制干擾"。由此可見:不同類型的UPS供電系統(tǒng)只能為電信網(wǎng)提供不同級別的"抗干擾"保護，它們?yōu)殡娦啪W(wǎng)可能提供的"可利用率"水準(zhǔn)也會相差很大。這樣一來，擺在UPS用戶及UPS應(yīng)用設(shè)

8、計人員面前的重要任務(wù)之一，是高度重視各種"電源干擾"對電信網(wǎng)的高效運行可能帶來的"潛在威脅"，尋求一種可向電信網(wǎng)設(shè)備提供純凈、穩(wěn)定電源的UPS供電系統(tǒng)。4.要有高的整機效率在UPS中采用了半導(dǎo)體器件和蓄電池，這些環(huán)節(jié)對溫度都非常敏感。這些環(huán)節(jié)的各項指標(biāo)都是在25時給出的，例如蓄電池在其溫度每上升l0時，壽命就要降低一半。UPS在工作中不可避免地要消耗能量，并把這些能量最后以熱的形式釋放出來，為了提高UPS的壽命就必須將這些熱量散發(fā)出來，但任何散熱的方式都是有限制的，因而排出的熱量也是有限的，所以降低UPS功耗是最有效的辦法。由于傳統(tǒng)雙變換UPS屬串聯(lián)調(diào)整

9、式結(jié)構(gòu)，負(fù)載100%的能量都要通過整流器和逆變器，而它們郡要消耗一定的能量，系統(tǒng)效率難以提高。非在線方式雖然可以提高效率，但卻犧牲了電壓的穩(wěn)定度和抗干擾功能。三端口UPS屬并聯(lián)調(diào)整式結(jié)構(gòu)，雖然可提高效率，但輕載時功率因數(shù)太低，空載時的功率因數(shù)幾乎為0。在線互動式UPS的效率可以很高，但目前也只有Smart和Matrix系列性能好一些，但其最大容量才5kVA。具有Delta變換器結(jié)構(gòu)的串并聯(lián)調(diào)整式UPS將在線式的功能又提高了一步，首先在效率上就獨樹一幟，在保持所有優(yōu)良性能的前提下，可以將整機效率提高到97%，這就出在同等條件下的傳統(tǒng)雙變換UPS至少提高了5%。5.要有好的電磁兼容能力所謂電磁兼容

10、，通俗地說就是機器對外來各種電磁干擾的承受能力和對外施加電磁干擾的限制能力。一般來說，UPS對外來各種電磁干擾的承受能力比較強，但對外施加電磁干擾的限制能力較差，尤其是那些質(zhì)量不高的小功率UPS。UPS對外的干擾源有整流器、逆變器和輔助電源3個。逆變器是UPS的核心，也是對外最強的干擾源。因為當(dāng)前的UPS逆變器幾乎都是脈寬調(diào)制(PWM)工作方式。其波形幅度相等、頻率固定、寬度可變的脈沖鏈，對于l0kHz的調(diào)制頻率來說，50Hz的每半波中就由100個方波脈沖組成，而且每個方波的前后沿都非常陡，一般都小于0.1s。這就意味著其發(fā)射頻率高于l0MHz，形成了強烈的干擾。在中大功率設(shè)備中大多采用脈寬調(diào)

11、制型開關(guān)電源作為UPS的輔助電源，其開關(guān)頻率一般都在20kHz左右，加之有變壓器和電感，也會形成傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，不過由于它的功率比較小，所以其干擾程度遠比逆變器小。UPS供電系統(tǒng)應(yīng)具有較強的抗"人為或自然災(zāi)害"的能力，以防在出現(xiàn)"突發(fā)性"事故時，造成電信網(wǎng)運行的癱瘓。UPS供電系統(tǒng)是否具有高"保安度"，其系統(tǒng)設(shè)計方案和配置是十分重要的。6.具有防雷擊、抗高能浪涌的功能雷擊、閃電及電網(wǎng)上的高能浪涌嚴(yán)重威脅UPS系統(tǒng)和電信網(wǎng)絡(luò)的安全。如無相應(yīng)的保護措施，將造成UPS系統(tǒng)及電信網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件的損壞。UPS應(yīng)具有這方面的保護電路，其指標(biāo)

12、應(yīng)符合國家及國際安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。7.過載能力強由于機房內(nèi)的計算機、交換機等負(fù)載屬于整流型負(fù)載，在啟動時往往有較大的瞬態(tài)沖擊電流，如果UPS的過載能力弱，有可能造成嚴(yán)重后果導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常安全運行。一般傳統(tǒng)雙變換和在線互動式UPS可以過載到125%/l0min，然后轉(zhuǎn)到旁路供電。而串并聯(lián)調(diào)整式UPS卻能在過載到120%時長期工作。8.要有足夠大的電流峰值系數(shù)通信用的UPS所接負(fù)載性質(zhì)大多是整流器負(fù)載，向UPS的輸出電壓索取脈沖電流，而且索取電流的部位也都集中于電壓峰值左右的30%以內(nèi)，如果設(shè)備很多，電流的疊加就很嚴(yán)重。若設(shè)備的電流峰值系數(shù)不足夠大，就會因UPS供不出所需的電流而使電壓波動嚴(yán)重，影響

13、負(fù)載的正常工作。一般傳統(tǒng)雙變換UPS的電流峰值系數(shù)大多為3:1，而串并聯(lián)調(diào)整式UPS的電流峰值系數(shù)卻大于5:1。9.要有足夠?qū)挼妮敵龉β室驍?shù)范圍對于一般用交流電壓工作的負(fù)載電路而言，在輸入功率因數(shù)末被補償?shù)那闆r下，它不但向UPS索取有功功率，而且還吸收無功功率，所吸收有功功率和無功功率的比例差不多是1:1，往往無功功率比有功功率還要大。一般計算機的輸入功率因數(shù)在0.60.7之間，比如需要功率lOkVA的計算機群:(l)在輸入功率因數(shù)為0.6時，需要有功功率6kW，無功功率8kvar。(2)在輸入功率因數(shù)為0.7時，需要有功功率7kW，無功功率7.lkvar。(3)而輸出功率因數(shù)只標(biāo)一個0.8的l0kVA UPS只能給出無功功率6kvar。由于滿足不了上述的要求，UPS將因過載而轉(zhuǎn)入旁路供電。串并聯(lián)調(diào)整式UPS的輸出功率因數(shù)可做到0.61，這就囊括了上述的全部要求。即使帶經(jīng)過功率因數(shù)補償?shù)呢?fù)載時，在上述例子中也可給出lOkW，而一般傳統(tǒng)雙變換UPS