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数据中心能源白皮书:UPS架构的发展

2015-08-20 09:50
夜隼008
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  前言

  近年来,随着大数据、云计算等技术的快速发展,传统的数据中心也迎来了一个飞速变革的时期。作为数据中心供配电系统的重要组成部分,UPS也开始发生变化。可靠,高效,易用易维护成为越来越多UPS厂家关注的重点特性。

  那么从UPS产生至今,共经过了哪些变化?是什么引起了这些变化?现在市场上主流的产品有哪些?本文将对这几个问题进行解答。

  1、UPS分类方法

  UPS的分类方法有很多,从储能方式可以大致分为动态UPS和静态UPS,动态UPS和静态UPS又可以细分为后备式,在线互动式,在线双转换式等;从技术上有工频高频之分,高频机中又细分为塔式机和模块化。

  1.1动态UPS分类

  动态UPS的不间断供电是通过旋转部件释放动能,静态UPS以蓄电池为储能工具,动态UPS的典型代表是飞轮UPS,静态UPS目前市场应用最多的是双在线转换式UPS。

  动态飞轮UPS经过几十年的发展与改进,在大功率UPS市场有着独树一帜的应用。市场上应用的飞轮UPS主要有如下几种。

  a).在线双变换式飞轮UPS(典型代表:Vycon解决方案)

  这种结构与在线双变换式UPS非常相像,区别在于,使用飞轮代替了电池进行储能,需要搭配传统UPS进行使用,因此应用比较局限。

  Vycon于2002年成立,专门从事飞轮储能研发生产。产品主要应用在北美。该飞轮后备时间可以达到15~90s。

  b).旋转在线式飞轮UPS(典型代表:Piller解决方案)

  不同于以上的Vycon解决方案,该解决方案替代传统UPS。

  耦合扼流圈主要功能是实现电能转换,补偿和滤波。

  核心部件是M/G电动-发电机(UNIBLOCK?),市电正常时作为电动机带动飞轮(给飞轮充电),市电异常时飞轮放电,作为发电机,完全是机械式取代电力电子变换,没有电力电子变换的精确控制,电网适应性和逆变出的质量会变差。

  Piller是UPS领域的百年老店,主打产品UNIBLOCK-T,总部在德国。目前产品主要应用在欧洲和北美。

  c).在线互动式飞轮UPS(典型代表:ActivePower解决方案)

  该方案替代传统UPS+电池方案。

  在线互动式是目前国内应用最多的方案。工作原理同在线互动式UPS,类似一个有源滤波器,可实现简单的滤波和稳压功能,拓扑简单,效率较高。但是电网适应性和输出性能指标明显偏差。

  1.2三种动态UPS抗电网干扰能力对比

  以上是三种比较典型的动态UPS,下面表格对这三种动态UPS抗电网干扰能力做一个简单的对比。

表1:三种动态UPS抗电网干扰能力对比

  通过以上表格可以看出,在线双变换式飞轮UPS是抗干扰能力最强的,但是这种飞轮UPS必须搭配传统UPS进行使用,应用比较局限,目前国内应用最多的是在线互动式飞轮UPS。

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