(一)供電方案設(shè)計(jì)
目 前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電2種。分散供電的特點(diǎn)是一臺UPS為一臺或多臺負(fù)載設(shè)備供電。分散供電的好處是分散風(fēng)險(xiǎn)，不會(huì)因?yàn)橐慌_UPS供電異常而造成大面積停電;缺點(diǎn)是UPS分散布置，不便管理，而且布線不易規(guī)劃。另一種是采用集中供電方案，由一套大功率的UPS供電系統(tǒng)直接對機(jī)房的所有負(fù)載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護(hù)方便;缺點(diǎn)是如果UPS系統(tǒng)異常，容易引起大面積停電事故，此缺點(diǎn)可以通過采用各種并聯(lián)構(gòu)架來避免。因此，以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，目 前的中心機(jī)房一般都采用集中供電方案，也集中了供電的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)機(jī)房UPS裝機(jī)總?cè)萘砍^一定限度時(shí)，建議將機(jī)房按幾期規(guī)劃分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行供電。
(二)UPS在線并機(jī)擴(kuò)容功能
機(jī)房UPS容量的規(guī)劃，可以根據(jù)不同時(shí)期的負(fù)載容量要求采用逐步擴(kuò)容的方案，使投資方案更經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也能使UPS工作于較佳的效率點(diǎn)。目 前中、大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機(jī)功能，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也為機(jī)房擴(kuò)容提供了條件。只要規(guī)劃時(shí)在UPS前后配電箱預(yù)留足量的空氣開關(guān)，并在機(jī)房規(guī)劃相應(yīng)空間，即可實(shí)現(xiàn)UPS并機(jī)擴(kuò)容功能。關(guān)鍵是并機(jī)的過程處理，多種品牌UPS并機(jī)時(shí)需要對UPS的設(shè)置進(jìn)行修正，此時(shí)要求UPS必須在維修旁路狀態(tài)工作，UPS由市電直接帶載，如果此時(shí)市電波動(dòng)較大甚至停電，將造成系統(tǒng)的大面積癱瘓。所以并機(jī)擴(kuò)容必須具備在線并機(jī)功能，即UPS并機(jī)擴(kuò)容時(shí)，只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統(tǒng)一致后，在不關(guān)閉原有UPS系統(tǒng)的情況下直接將新增UPS并入原有系統(tǒng)即可，擴(kuò)容前后，UPS均工作于在線模式下，避免切換至旁路供電的高風(fēng)險(xiǎn)操作。
采用模塊化UPS實(shí)現(xiàn)逐步擴(kuò)容
目 前，模塊化UPS已經(jīng)開始在國內(nèi)應(yīng)用，模塊化UPS特點(diǎn)主要包括：可擴(kuò)容、平均故障修復(fù)時(shí)間(MTTR)短、可經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余并機(jī)。以臺達(dá)C系~IJUPS為例，每個(gè)模塊為20kVA，整個(gè)系統(tǒng)最大可擴(kuò)容至160kVA，可以根據(jù)機(jī)房的實(shí)際容量需求，逐步擴(kuò)容，只要在機(jī)房初期規(guī)劃好配電容量即可。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余比較劃算，以60kVA的容量要實(shí)現(xiàn)“N+I”冗余為例，傳統(tǒng)方案必須擴(kuò)容一臺60kVAUPS，而采用模塊化UPS，則只需擴(kuò)容一個(gè)20kVA的模塊即可，節(jié)省大筆資金的投入。
三、提高UPS自身能效，優(yōu)化負(fù)載效率曲線
目 前UPS均為在線式雙變換構(gòu)架，在其工作時(shí)整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個(gè)容量為60kVA的UPS為例，每度電按1.2元計(jì)算，UPS效率每提高1%，一年節(jié)省的電費(fèi)為5045.76元?？梢?a b="http://www.zol.com/shop_167099/">提高UPS的工作效率，可以為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費(fèi)，也是降低整個(gè)機(jī)房能耗的最直接方法。因此采購UPS應(yīng)盡量采購效率更高的UPS。
當(dāng)然UPS效率高不僅僅是滿載時(shí)效率高，同時(shí)也必須具備一個(gè)較高的效率曲線，特別是在“1+1”并機(jī)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，每臺UPS容量不得大于50%，如果此次效率僅為90%以下，就算滿載效率達(dá)到95%以上，也是沒有意義的，所以要求UPS必須采取措施優(yōu)化效率曲線，使UPS效率在較低負(fù)載時(shí)也能達(dá)到較高的效率。
除了提高UPS自身的效率之外，UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，其原理是在較好的市電環(huán)境下，激活此功能，使UPS由靜態(tài)旁路直接供電，此時(shí)逆變器處于待機(jī)狀態(tài)，正常工作但不輸出能量，_旦市電異常，UPS立即切換到逆變器供電狀態(tài)，切換時(shí)間一般在1毫秒以內(nèi)，由于逆變器處于待機(jī)狀態(tài)，所以自身損耗很小，此時(shí)UPS的整機(jī)效率可以達(dá)~1J97%以上，比正常模式減少3%以上的損耗。
使用ECO模式必須具備2個(gè)條件：一是靜態(tài)旁路必須采用兩組高可靠晶閘管，不得采用接觸器加晶閘管的組合，因?yàn)榻佑|器吸合時(shí)接觸點(diǎn)會(huì)打火，一般工作數(shù)百次之后就不能正常工作，而晶閘管則不存在此問題，同時(shí)可以縮短切換時(shí)間。二是建議在較好的電力環(huán)境下使用，比如一級供電單位等。
四、降低輸入電流諧波，提高功率因數(shù)
諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線路呈現(xiàn)一定阻抗，等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無源網(wǎng)絡(luò)。由于非線性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流，造成電路中電流和電壓畸變，稱為諧波。諧波的危害包括：引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機(jī)等);電氣組件溫度升高，效率低，加速絕緣老化，降低使用壽命;干擾設(shè)備正常工作;無功功率增加，電力設(shè)備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設(shè)備);供電效率低;出現(xiàn)諧振，特別是柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)更嚴(yán)重;空開跳閘、熔絲熔斷、設(shè)備無故損壞。UPS對電網(wǎng)而言是一個(gè)非線性負(fù)載，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例，其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右，諧波大于30%。降低UPS32作諧波的
有以下幾種。
(一)12脈沖整流器
其原理是在原有6脈沖整流器基礎(chǔ)上，在輸入側(cè)增加一個(gè)移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術(shù)方案后，可以將諧波降低至10%左右。優(yōu)點(diǎn)是較為簡單，諧波改善明顯;缺點(diǎn)是對功率因數(shù)改善有限，價(jià)格略高。
(二)無源濾波器
依據(jù)LC濾波電路原理，對UPS產(chǎn)生的諧波進(jìn)行濾除，并對功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡單，成本較低;缺點(diǎn)是只能補(bǔ)償將點(diǎn)階次的諧波，同時(shí)受負(fù)載阻抗影響較大，無法適用于全功率段。
(三)有源濾波器
原理是利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。優(yōu)點(diǎn)是可以補(bǔ)償多個(gè)階次的諧波，且不受負(fù)載阻抗大小的影響;缺點(diǎn)是購置成本較高。
(四)高頻IGBT整流及PFC功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)
整流器原理是采用高頻率PWM控制IGBT導(dǎo)通，對輸入電壓波形進(jìn)行分割，使輸入的電流波形盡量接近正弦波，并對輸入電壓和電流相位差進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是體積輕，價(jià)格便宜，效果好;缺點(diǎn)是技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)，受功率器件影響，目 前容量大小受到限制。
以上幾種技術(shù)，性能及投資對比，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的方案。
五、電池管理及配電管理技術(shù)
UPS都配備了電池，用戶在電池組上的投資往往占整個(gè)UPS供電系統(tǒng)投資的很大比例，甚至超過UPS本身的投資，而電池的使用年限明顯低于UPS主機(jī)。由于電池主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料，都會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此減少電池使用數(shù)量，延長電池循環(huán)使用壽命，不僅節(jié)省直接和間接的電池投資，而且還減少整個(gè)機(jī)房設(shè)備對環(huán)境的污染。所以UPS可以通過以下幾個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池的節(jié)能。
(一)并機(jī)共用電池組功能
共用電池組原理是通過特殊的整流器隔離故障，使并機(jī)系統(tǒng)中的2臺或多臺UPS的整流同步，母線均流，使系統(tǒng)中的各臺UPS母線直接并聯(lián)，然后將滿足系統(tǒng)后備時(shí)間要求的電池并聯(lián)后接人并聯(lián)母線系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電池的共享，減少電池投資。以“1+1”為例，傳統(tǒng)的UPS方案，系統(tǒng)后備—小時(shí)，考慮其中一臺UPS故障時(shí)，UPS2的電池不能為UPS1使用，所以UPS1和UPS2必須各配置一套-4,時(shí)的電池組，才能保障系統(tǒng)在斷電后還能備用一小時(shí)。采用共用電池組方案后，因?yàn)閁PS1故障后，系統(tǒng)中的電池仍能為UPS2提供能量，所以整個(gè)系統(tǒng)僅需配置一套一小時(shí)電池即可。這不僅節(jié)省了電池直接投資，同時(shí)也節(jié)約機(jī)房在空間、承重及空調(diào)等方面的投資，也降低了對環(huán)境的污染。
(二)智能電池管理技術(shù)
影響電池壽命的因素有很多，主要包括溫度、充電、放電、循環(huán)次數(shù)等。如果能夠?qū)ι鲜鰩讉€(gè)因素進(jìn)行綜合處理，可以大大延長電池的使用壽命，延長電池更換周期，節(jié)約電池投資。UPS的智能電池管理擊包括：電池均浮充管理(均浮充控制)、充電溫月智能放電終止電壓控制，除此之外還應(yīng)具備電動(dòng)檢測和電池漏液檢測功能。另外還可以選壓范圍較寬的UPS，減少電池放電次數(shù)。通過上述幾種技術(shù)，可大幅度延長電池壽命2--3年。
