如何选择科士达UPS电源的类型？

目前为止，科士达UPS电源产品仍然可以简单地分为两大类：后备式科士达UPS电源和在线式科士达UPS电源。其它如准在线式科士达UPS电源、在线互动式科士达UPS电源等，都可以认为是后备式科士达UPS电源的改进形式。由于后备式科士达UPS电源(包括准在线式、在线互动式)在有市电时将市电直接输出(最多增加阶梯稳压输出)，在市电工作时输出电压随市电变化，因此仅能起到一定的“不间断供电”作用(仍有切换时间)，基本上起不到“改善供电质量”和“备份供电”的作用。

而在线式科士达UPS电源则无论市电正常与否，都以逆变电压输出，供电质量高，不存在市电中断时的切换时间问题，可以说，在线式科士达UPS电源原则上能够起到“不间断供电”、“改善供电质量”和“备份供电”的作用。

应该说，在线式是比较完善的类型，是科士达UPS电源的高端产品，适用于最宽的环境条件。但是，我们并不能因此而否定后备式、准在线式、在线互动式科士达UPS电源的市场作用，毕竟在线式科士达UPS电源成本较高，如果在市电条件较好的地区，就可以有较多的选择余地。

充分了解当地的用电环境及工作条件

即使是在线式科士达UPS电源，也还有传统双转换体制(工频机)、高频双转换体制(高频机)、三端口体制等体制的区别，需要根据当地的环境条件进行考虑，例如电压是否稳定，停电频率以及停电时间，是否需配置发电机以及负载的重要程度等。我国一些地区电压偏差大，不稳定，或需配接发电机，这都需要我们对体制的适用性作认真的了解。

一般来说，双变换在线式科士达UPS电源(工频机或高频机)的市电适用范围宽，而三端口体制的在线式科士达UPS电源及后备式或在线互动式科士达UPS电源则受供电质量影响较大。如果在供电质量较好的大城市，一般家庭或办公室个人电脑采用后备式或在线互动式UPS比较廉价。高频双转换体制在线式UPS(尤其是采用CPU控制的智能UPS)代表了今后的技术发展的潮流，且在3kVA以下范围非常成熟，如果技术、器件、工艺有保证，其稳定可靠程度完全有可能高于工频机;但对于5kVA以上UPS，由于器件技术的原因，其稳定可靠程度尚努力。应该说，在线式是比较完善的类型，是UPS的高端产品，适用于最宽的环境条件。

但是，并不能因此而否定后备式、准在线式、在线互动式科士达UPS电源的市场作用，毕竟在线式科士达UPS电源成本较高，如果在市电条件较好的地区，就可以有较多的选择余地。

了解产品和技术的背景和后援

厂家的技术实力、产品规范性及服务情况都非常重要。技术实力不仅仅表示产品性能的先进性，还表示厂家对新技术及新器件的深入了解和跟进，以及后续的技术支持。比如，有些人误认为高频机的可靠性不高，这主要是有些厂家在技术及器件方面的问题，更多的厂家是在进行OEM或组装生产，他们往往不能深入了解产品的结构和技术特性，且难以跟进开发新产品，甚至偷工减料、粗制滥造，这样的产品不论采用什么体制、什么技术，质量都不会好。

厂家的管理体系，尤其是品质管理体系，规范的管理才能生产出规范的产品，才能保持产品持续的稳定可靠。厂家的服务体系和能力，是用户安心使用的保障，包括服务网点、服务队伍、服务素质、技术力量、维修备件、维修设备、服务规范以及执行承诺的真实性等。

以上就是机房科士达UPS电源方案中，选择科士达UPS电源类型需要考虑的因素。

一、故障现象

动力维护人员在巡检时发现某UPS1+1并机系统异常切换至旁路供电，同时，UPS1-2出现告警,显示逆变器故障。出现该故障后，维护人员紧急联系某公司的工程师，根据厂家工程师的建议先把UPS1-1逆变恢复，将负载从旁路切换回UPS1-1逆变带载，之后再将UPS1-2下电重新上电是否能够正常工作。操作后，UPS1-1逆变器能正常开启，负载已经从旁路切换至UPS1-1逆变带载，UPS1-2下电后重启仍然显示“逆变器故障告警”。

二、原因分析

依据现场故障描述分析，动力维护人员初步认为该故障的可能原因：

1、该套科士达UPS电源安装使用至今已近10年，于2011年5月27日进行过交直流电容的更换(正常电容的使用周期为5年)。由于电容属于易损件,有可能是由于电容老化失效，引起UPS输出波形畸变，电压偏移，对于并机UPS系统还会导致环流增大，切换故障等，这有可能导致这起故障的原因。

2、根据科士达UPS电源工作原理和相关电路，如果UPS的“切换电路控制板AROI”故障而采集异常，将保护性地关闭UPS1-2逆变器输出，同时出现“逆变器故障告警”提示，并将输出强制切换至旁路供电，这也可能导致这起故障的原因。

3、若科士达UPS电源切换至旁路供电时，如果切换的过程不属于正常同步切换，那么有可能对后端负载会造成一定的影响。

三、处理步骤

1、当天晚上12点，某工程师到达现场进行维修，此时现场情况为：UPS1-2的逆变指示灯亮红色，故障告警显示“逆变器故障”，UPS内部断路器保持原位，UPS1-1逆变正常供电。用调机软件察看UPS1-2的机器状态和故障信息，导出设备REPORT,确认没有其它异常告警，开始下电进行维修。现场换完三个输出交流电容后，工程师测量拆下来的旧电容，发现其中一个交流电容的容量由标称的600UF直接下降为0, 电容完全失效。

2、更换完成输出电容，某工程师将UPS1-2输出开关断开，用手动模式进行单机测试，逐步调整UPS1-2逆变输出电压，同时测量逆变输出电压和交流电容的滤波电流，测试各项指标均正常，退出手动模式后，UPS1-2单机运行也都正常。

3、完成维修后的各项功能测试，我们将UPS1-2各断路器恢复并机状态，开启UPS1-2逆变器，可是UPS1-2逆变灯一直在闪烁，无法进行并机，测试多次，偶尔并机成功，但是关闭逆变按钮后又无法再次并机，看来UPS1-2还有其它故障没有完全修复。

4、经过分析该型号科士达UPS电源工作原理和相关电路，初步怀疑“切换电路控制板AROI”异常，因此利用仓库拆下该板件进行维修更换，换上该板件后需要重新刷写参数以及板件校验，完成相关操作及测试后，科士达UPS电源并机运行正常，科士达UPS电源故障完成修复。

四、故障总结

1、建议针对现网运行5年以上的科士达UPS电源设备进行易损件的预防性更换，防止类似故障再次出现，易损件包括：交流滤波电容、直流母线滤波电容、风扇、辅助电源板等，以提高设备运行的可靠性和延长科士达UPS电源使用寿命。

2、针对超期使用的科士达UPS电源应及时进行替换，该套某科士达UPS电源已达到使用寿命的时间。因此，计划今年进行割接替换，目前已完成新建科士达UPS电源的验收以及割接电缆的到货。

3、建议对科士达UPS电源产品进行原厂维保，以保证科士达UPS电源设备维护的深度，同时可以提前预防和排除类似的设备隐患，提高故障响应度，加快故障现场处理时限。

如果机房的科士达UPS电源故障了怎么办?

问题一：有市电时科士达UPS电源输出正常，而无市电时蜂鸣器长鸣，无输出。

故障分析:

从现象判断为蓄电池和逆变器部分故障，可按以下程序检查:

问题二：蓄电池电压偏低，但开机充电十多小时，蓄电池电压仍充不上去。

故障分析:从现象判断为蓄电池或充电电路故障。

可按以下步骤检查:

检查充电电路输入输出电压是否正常;

若充电电路输入正常，输出不正常，断开蓄电池再测，若仍不正常则为充电电路故障;

若断开蓄电池后充电电路输入、输出均正常，则说明蓄电池已因长期未充电、过放或已到寿命期等原因而损坏。

问题三：逆变器功率级一对功放晶体管损坏，更换同型号晶体管后，运行一段时间又烧坏的原因是电流过大。

故障分析:

过流保护失效。当逆变器输出发生过电流时，过流保护电路不起作用;

脉宽调制(PWM)组件故障，输出的两路互补波形不对称，一个导通时间长，而个导通时间短，使两臂工作不平衡，甚至两臂同时导通，造成两管损坏;

功率管参数相差较大，此时即使输入对称波形，输出也会不对称，该波形经输出变压器，造成偏磁，即磁通不平衡，积累下去导致变压器饱和而电流骤增，烧坏功率管，而一只烧坏，另一只也随之烧坏。

问题四：科士达UPS电源开机后，面板上无任何显示，科士达UPS电源不工作。

故障分析:从故障现象判断，其故障在市电输入、蓄电池及市电检测部分及蓄电池电压检测回路:

检查市电输入保险丝是否烧毁;

若市电输入保险丝完好，检查蓄电池保险是否烧毁，因为某些UPS当自检不到蓄电池电压时，会将科士达UPS电源的所有输出及显示关闭;

若蓄电池保险完好，赤峰汤浅电池厂检查市电检测电路工作是否正常，若市电检测电路工作不正常且科士达UPS电源不具备无市电启动功能时，科士达UPS电源同样会关闭所有输出及显示。

若市检测电路工作正常，再检查蓄电池电压检测电路是否正常。

问题五：在接入市电的情况下，每次打开科士达UPS电源，便听到继电器反复的动作声，科士达UPS电源面板电池电压过低指示灯长亮且蜂鸣器长鸣。

故障分析:

该故障是由蓄电池电压过低，从而导致科士达UPS电源启动不成功而造成的。拆下蓄电池，先进行均衡充电(所有蓄电池并联进行充电)，若仍不成功，则只有更换蓄电池。

问题六：一台后备科士达UPS电源有市电时工作正常，无市电时逆变器有输出，但输出电压偏低，同时变压器发出较大的噪音。

故障分析:

逆变器有输出说明末级驱动电路基本正常，变压器有噪音说明推挽电路的两臂工作不对称，检测步骤如下:

检查功率是否正常;

若功率正常，再检查脉宽输出电路输出信号是否正常;

若脉宽输出电路输出正常，再检查驱动电路的输出是否正常。

问题七：在市电供电正常时开启科士达UPS电源，逆变器工作指示灯闪烁，蜂鸣器发出间断叫声，UPS只能工作在逆变状态，不能转换到市电工作状态。

故障分析:不能进行逆变供电向市电供电转换，说明逆变供电向市电供电转换部分出现了故障，要重点检测:

市电输入保险丝是否损坏;

若市电输入保险丝完好，检查市电整流滤波电路输出是否正常;

若市电整流滤波电路输出正常，检查市电检测电路是否正常;

若市电检测电路正常，再检查逆变供电向市电供电转换控制输出是否正常。

问题八：后备式科士达UPS电源当负载接近满载时，市电供电正常，而蓄电池供电时蓄电池保险丝熔断。

故障分析:蓄电池保险丝熔断，说明蓄电池供电流过大，检测步骤如下:

逆变器是否击穿;

蓄电池电压是否过低;

若蓄电池电压过低，再检测蓄电池充电电路是否正常;

若蓄电池充电电路正常，再检测蓄电池电压检测电路工作是否正常。

问题九：科士达UPS电源只能由市电供电而不能转为逆变供电。

故障分析:不能进行市电向逆变供电转换，说明市电向逆变供电转换部分出现故障，要重点检测:

蓄电池电压是否过低，蓄电池保险丝是否完好;

若蓄电池部分正常，检查蓄电池电压检测电路是否正常;

若蓄电池电压检测电路正常，再检查市电向逆变供电转换控制输出是否正常

即使是在线式科士达UPS电源，也还有传统双转换体制(工频机)、高频双转换体制(高频机)、三端口体制等体制的区别，需要根据当地的环境条件进行考虑，例如电压是否稳定，停电频率以及停电时间，是否需配置发电机以及负载的重要程度等。我国一些地区电压偏差大，不稳定，或需配接发电机，这都需要我们对体制的适用性作认真的了解。

一般来说，双变换在线式科士达UPS电源(工频机或高频机)的市电适用范围宽，而三端口体制的在线式科士达UPS电源及后备式或在线互动式科士达UPS电源则受供电质量影响较大。如果在供电质量较好的大城市，一般家庭或办公室个人电脑采用后备式或在线互动式科士达UPS电源比较廉价。高频双转换体制在线式UPS(尤其是采用CPU控制的智能UPS)代表了今后的技术发展的潮流，且在3kVA以下范围非常成熟，如果技术、器件、工艺有保证，其稳定可靠程度完全有可能高于工频机;但对于5kVA以上UPS，由于器件技术的原因，其稳定可靠程度尚努力。应该说，在线式是比较完善的类型，是UPS的高端产品，适用于最宽的环境条件。

但是，并不能因此而否定后备式、准在线式、在线互动式科士达UPS电源的市场作用，毕竟在线式科士达UPS电源成本较高，如果在市电条件较好的地区，就可以有较多的选择余地。

了解产品和技术的背景和后援

厂家的技术实力、产品规范性及服务情况都非常重要。技术实力不仅仅表示产品性能的先进性，还表示厂家对新技术及新器件的深入了解和跟进，以及后续的技术支持。比如，有些人误认为高频机的可靠性不高，这主要是有些厂家在技术及器件方面的问题，更多的厂家是在进行OEM或组装生产，他们往往不能深入了解产品的结构和技术特性，且难以跟进开发新产品，甚至偷工减料、粗制滥造，这样的产品不论采用什么体制、什么技术，质量都不会好。

厂家的管理体系，尤其是品质管理体系，规范的管理才能生产出规范的产品，才能保持产品持续的稳定可靠。厂家的服务体系和能力，是用户安心使用的保障，包括服务网点、服务队伍、服务素质、技术力量、维修备件、维修设备、服务规范以及执行承诺的真实性等。

科士达UPS电源设备IGBT整流技术的成熟和无输出变压器产品(高频机)推向市场,已经历了20多年,在与传统双变换可控整流技术UPS(工频机)争夺市场的漫长过程中,始终存在着技术和性能的概念之争。本文总结了在争论中出现的,并长期影响市场走向的14个概念,及其产生和存在的原因。为有力地推动性能更优越的高频机UPS在数据中心中的推广和应用,认真地分析并对错误概念做科学的探讨是非常必要的。

科士达UPS电源去掉输出变压器是技术的进步

UPS技术和产品产生于60年前,60年来,随着功率半导体器件和电力电子技术的进步,UPS设备经历了由带多个输出工频变压器到单个输出工频变压器再到去掉输出变压器的演变过程,如图1所示。

性能更好的大功率IGBT器件和更先进的控制技术的出现,为科士达UPS电源设备从根本去掉输出隔离变压器创造了物质条件,使其在高频化、小型化、节能化和绿色环保化方面取得了长足的进展,这就是人们所说的“高频机”。这种机型集中体现了科士达UPS电源电路技术的进步,代表着UPS技术的发展方向。

高频机科士达UPS电源的性能优势可概括为以下五个方面:

1、高输入功率因数,低输入电流失真度,输入功率因数高达99%,输入谐波含量小于3%;

2、工作效率提高3%,可达到95%;

3、重量轻、体积小,功率密度(kW/m2)比工频机提高40%左右;占地面积(m2)比工频机减少25%左右,重量比工频机减少50%～80%;

4、成本低,整机去掉输出隔离变压器、输入12脉冲移相变压器、5次或11次无源滤波器;

5、对电性能指标的改进,输入电压范围更宽,三相负载不平衡的适应能力强,输出动态性能好。

工频机科士达UPS电源输出变压器的功能

了解传统科士达UPS电源输出隔离变压器的功能是非常重要的,因为只有当用电路措施能够完全实现它的功能时,才有可能在新一代设备中替代并取消它。

应该说,这个变压器是工频机全桥逆变器不可分离的构成部分。

1、输出变压器的功能:升压和产生三相四线输出的零线。

(1)为单相负载/三相负载提供所需的零线

带输出变压器的UPS的DC/AC逆变器通常是由全桥电路组成,如图2所示。输出端必须加变压器,否则就完不成输出单相或三相四线交流电压的功能。所以此变压器应视为产生输出零线的变压器。

(2)对输出电压的匹配作用

传统大中型科士达UPS电源主回路结构采用可控硅整流将输入的交流电整流为直流电,电池直接(或经过DC/DC变换)挂在直流母线上。当输入市电正常时,靠可控硅整流电路的调节为桥式逆变器供电。从系统结构可以看出,从整流输入到逆变输出的过程中,每个环节都是降压环节:可控硅整流要“斩掉”一部分输入电压,其输出电压恒定的代价是输出电压恒定在低于全波整流输出电压的某个数值上。而逆变环节同样是一个降压环节,逆变器采用脉宽调制(PWM)方法逆变出正弦交流电,其结果同样是输出电压等级的再次降低。正是由于上述的原因,在此种结构的UPS逆变器中,输出变压器起着电压匹配和提升的作用,将逆变器输出的电压升到合理的范围。工频机输出变压器设计参数。

2、在系统中,工频机科士达UPS电源输出变压器没有隔离功能

在UPS供电系统中,科士达UPS电源设备的一个至关重要的功能是当输出过载或者UPS逆变器故障时,自动转静态旁路供电。另外,在系统中还设置了维护旁路,当UPS需要维护时可手动转维护旁路向负载供电。执行这两个操作时,都是由旁路输入三相四线电压直接向负载供电,所以系统的零线要与负载端的零线必须短接在一起。这就决定了带输出变压器的UPS的变压器次级新产生的零线也必须连接到输入电源系统的零线上,如图4所示。也就是说,UPS机内的变压器没有系统隔离的功能。输出变压器具备系统隔离功能,就需要把变压器输出零线(也是UPS三线输出零线)直接接系统地,如图5所示。其后果是,系统正常工作时,单相IT负载工作电流通过系统零线到系统接地极,然后通过系统地线回到输出变压器零线,结果是地线中有100%的工作电流流过,系统地电位浮动,造成的地线压差比零线二次接地(零线地线并联)还要大4倍(零线地线串联),严重影响IT系统运行的稳定性和安全性。

实际上,工频机UPS厂商的服务工程师也深谙此中道理,他们在实际安装时毫无例外地都是把输出变压器(UPS逆变端变压器)的零线接在系统零线上,所以“工频机UPS输出隔离变压器有隔离作用”这一概念纯属捏造。

3、工频机科士达UPS电源输出变压器在系统中没有抗干扰功能

由于变压器的阻抗有一定的感性成分,因而说这个变压器具有一定的抗*作用是可以理解的。但是逆变器输出变压器却不是为抗*而设置的,它的抗*能力也是有限的。

并不是隔离变压器就能抗*,普通线性隔离变压器的抗*能力是有限的。首先,对于输入电压中存在的低频*和电压畸变,变压器不可能也不允许“抗*”,否则通过变压器传输的电压波形就会失真;而对由地线环路带来的设备间的相互高频*有一定的抑制作用,但因绕组间存在的分布电容,使它对共模*的抑制效果随*频率的升高而下降。再者,变压器是靠磁耦合实现原边和副边的电压变换的,因而它也不具备抗差模*的功能。在1kHz～100MHz的*频率范围内,普通线性隔离变压器对共模和差模*的衰减能力都微乎其微。对普通隔离变压器的共模抑制能力的分析表明,要提高对共模*的抑制能力,关键是减小变压器绕组的匝间耦合电容,为此需要在变压器初、次级间加设屏蔽层,而这正是所谓的“超级隔离变压器”。

C1为初级绕阻与屏蔽层之间的分布电容,C2为次级绕阻与屏蔽层之间的分布电容,Z1为屏蔽层接地阻抗,Z2为负载的对地阻抗,E1为初级*(共模型)电压,E2为E1通过耦合传导到次级的*(共模型)电压。如果C1和C2的阻抗远大于屏蔽层接地阻抗,则偶合传导到次级的*电压E2就会远小于E1。

超级屏蔽隔离变压器有3屏蔽层,靠近初级绕阻的屏蔽层连接在初级中性线上,可以滤掉初级出现的高频差模*。而对50Hz的工频电压则不产生任何影响,靠近次级绕阻的屏蔽层连接在次级中性线上,可以滤掉次级出现的高频差模*。中间屏蔽层则与变压器外壳连在一起,再接大地,主要用来滤掉共模*。

4、工频机科士达UPS电源输出变压器不具备也不允许有耐负载电流冲击的能力

一种说法是,工频机科士达UPS电源输出变压器有抗负载电流冲击的能力。我们姑且不说一个线性变压器具有抗负载冲击能力是否有理论根据和实验数据,而仅就科士达UPS电源输出变压器供电的负载性质而言,也不允许它具备这种能力。科士达UPS电源输出变压器是直接对IT设备供电的,IT负载的冲击有两种,一是设备开机时的启动电流,二是系统正常运行时设备投入运行的动态电流。特别是正常运行时设备投入运行的动态变化电流,是绝对不允许“抗”和“抑制”的,如果IT设备投入运行时,输入电流有40%的突然增加,为其供电的电源科士达UPS电源就必须瞬间给出,否则就会影响IT设备的正常运行。

变压器并不储备能量,负载的任何冲击都会传递到逆变器主电路,科士达UPS电源输出可缓解负载电流冲击对逆变电路影响的器件是可储能并可瞬间给出变化电流的电容,而非输出变压器。

输入无源滤波器影响数据中心备用油机的启动和运行

现代数据中心对供电系统的基本要求是供电的连续性,而要保证连续供电,就必须配备可连续运行的备用柴油发电机。如果数据中心配置了工频机科士达UPS电源,市电掉电后,会经常发生柴油发电机启动后投入运行失败的问题。根本原因在于,柴油发电机带容性负载的能力很差,而工频机科士达UPS电源输入无源滤波器在市电掉电后表现出极强的容性特性。

1、容性负载对发电机运行的不利影响

在数据中心供电系统中,柴油发电机是否能正常运行,主要取决于其输出阻抗是否与负载匹配。

发电机依靠电压调节器控制输出电压。电压调节器检测三相输出电压,以其平均值与设定的电压值相比较。调节器从发电机内部的辅助电源取得能量,通常是与主发电机同轴的小发电机,传送DC电源给发电机转子的磁场激励线圈。线圈电流上升或下降,控制发电机定子线圈的磁场(或称为电动势EMF)的大小。

图8所示为发电机输出等效电路,科士达UPS电源为带纯容性负载的简化示意图。:-电动势;-发电机内阻,包括感性和阻性成分;感性负载电流;-发动机输出电压。内阻包括感性和阻性部分。因为假设负载是纯感性的,在相量图中电流滞后电压正好90°电相位角。如果负载是纯阻性的,,,和的矢量图曲线将重合(或同相)。实际上多数负载介于阻性和感性之间。电流通过定子线圈引起的电压降用电压矢量×表示。它实际上是与同相的电阻压降和超前90°的电感压降的矢量和,因为电动势必须等于发电机内阻的电压降和输出电压之和,则电压调节器改变,可以有效地控制输出电压。图8(b)中,用纯容性负载代替纯感性负载,在这种情况下,输出电流方向正好和感性负载时的相反。电流超前电压正好90°的相位角,内阻电压降矢量×的方向也相反。则和×的矢量和。

对于与感性负载时相同的电动势,在容性负载时就产生了较高的发电机输出电压,所以电压调节器必须明显地减小定子线圈的磁场。因为发电机的转子含有一个永久性磁场,该永久性磁场将在一个方向连续励磁,即使电压调节器完全关闭,转子永久性磁场连续励磁产生的电动势仍足以对电容负载充电并产生电压,这种现象称为“自激”。自激的结果是过压或者是电压调节器关机,发电机的监控系统则认为是电压调节器故障(即“失励”)。

讨论了油机的输出特性后,再看看UPS在市电掉电后的工作状态。

此时科士达UPS电源的工作状态是:市电掉电后,电池通过DC/AC逆变向负载供电,输入端AC/DC控制关断,科士达UPS电源输入断路器并未关断,此时油机启动正常后经ATS转换面对的负载是科士达UPS电源无源滤波器。待油机启动切换成功后,科士达UPS电源检测到输入电压正常后才转到市电供电状态。

2、油机启动后切换时面临的是空载科士达UPS电源

3、油机启动切换后的负载与科士达UPS电源是否缓启动无关

一种说法是,科士达UPS电源输入可以缓启动,这样可减轻对油机启动加载的压力,显然这种情况是不存在的。

4、科士达UPS电源启动切换是否成功与科士达UPS电源的输入功率因数和谐波含量无关

一种说法是,工频机输入功率因数完全符合标准要求,输入功率因数可达0.95,谐波小于10%,不会对油机启动和切换产生影响。这种说法是没有意义的,实际情况是,此时科士达UPS电源主机输入不产生任何谐波,油机启动和切换与科士达UPS电源输入功率因数和谐波没有任何关系。

5、在科士达UPS电源输入空载情况下,无源滤波器呈现纯容性阻抗

众所周知,工频机科士达UPS电源输入无源滤波器的滤波效果随着输出负载的减小而变差,当负载为零时,无源滤波器会呈现由电容量决定的纯容性特性,所以,市电掉电油机启动后,将面临纯容性负载切换。

6、要明确的概念

在UPS1+1冗余系统中,负载的容量是一台UPS额定容量,而无源滤波器相对发电机确(却)是两台相加的

在1+1冗余系统中,或2N供电系统中,负载的容量是一台UPS额定容量的容量,而油机启动切换时的负载却是两台额定容量UPS的容性无源滤波器,而且UPS冗余度越高,例如2(N+)系统,对油机启动切换的压力越大。

7、需要提示的概念

为了保证数据中心备用柴油发电机能够正常启动切换,当配置工频机UPS时,就需要大幅度增大油机容量。这里涉及到高频机与工频机对油机容量配置的影响。

表1和表2分别列出的是油机只带科士达UPS电源系统和油机为整个数据中心供电时,针对工频机和高频机两种情况的油机容量与负载容量配置的比较。

从表中数据可以看出,由于高频机输入功率因数高,不需要配置无源滤波器,当系统需要配置柴油发电机时,发电机容量与负载的容量比,只为科士达UPS电源供电为1.3倍,为整个数据中心供电为大于或等于系统总用电量,特别是,这个配比与科士达UPS电源是否冗余无关。

当配置工频机科士达UPS电源时,需要的油机容量显然大很多,只为UPS供电为2～4倍,为整个数据中心供电为大于或等于1.5～2倍系统总用电量,特别需要强调的是,油机容量与UPS是否冗余有直接关系,在UPS冗余配置时,只为UPS供电为3～5倍,为整个数据中心供电为大于或等于2倍系统总用电量。

当柴油发电机为由工频机科士达UPS电源供电的数据中心供电时,油机容量要大幅增加,即便如此,市电掉电时油机是否能正常启动,仍是一个不确定的因素。

工频机UPS输入无源滤波器污染地线系统

1、无源滤波器把工频机主机产生的谐波滤到哪去了?

工频机的输入功率因数和输入谐波含量通常以是否符合相关标准来衡量,只要符合标准,就认为没有问题,但是,从来没有人关心UPS主机产生的谐波滤到哪里去了?图10揭示了这个隐秘。

科士达UPS电源输入的电能质量标准是为电网定的,室外环境保护要求住户不能把垃圾倒在门外,那么就只好在自家处理了。无源滤波器把工频机科士达UPS电源自己产生的谐波绝大都分都导入到系统地线中了,于是在地线中就存在周期性的常态电流。地线也是要传输电流的,当地线中存在工频科士达UPS电源配置的无源滤波器导入的谐波电流时,地线也会出现同样波形的地电位变化,且这种变化是周期性的、常规的,波动幅度与地线阻抗和负载大小(滤波效果不同)有关,在一个由多台工频机科士达UPS电源供电的大系统中,就会出现局部地电位的差别,也就是说,整个系统无法保证地线等电位。

2、系统电位差是造成IT系统运行不稳定原因之一

在数据中心IT系统中,通过数据线互联的设备运行时,为了使数据线有公共参考电压,任何一个互联的元件都有两条线:一根连接设备的数据线,另一根连接设备的安全接地线。这种情形称作“地线环”,下面说明“地线环”将使互联设备的公共参考电压产生压差,会对硬件造成损坏。实际上,系统间地线噪声和共模噪声不是一回事,共模噪声指的是电源相线、零线与地线之间的噪声。

而系统间地线噪声指的是互联设备机地线之间的噪声。电源保护设备可以减少共模噪声却不能减少系统间地线噪声。

图11简单地示出了一个理想的互联设备流程图。图中所有互联设备的地线共一个地,以便这些设备有一个相同的参考电压。地线中没有电流流过,并不受电磁埸的*。这样地线上就不会有压降,所有点的地压值都一样,因而地线系统上就不存在系统内部地线噪声。

表明互联产生了系统间地线噪声。图中标示出变化的地线噪声电压,它引起了两互联设备数据线中的地线电流。这个恼人的地线噪声是由于其它设备的噪声电流(当然这里指由无源滤波器导入的工频机UPS输入谐波电流)流入了地线系统而造成的。

后果是,该噪声电流产生了噪声电压,使各互联设备的参考电压不一致,会使数据的传输受影响。

如果互联设备公共电压参考点间产生压差达到某一数据线安全电压阀值,就可能造成设备接口和CPU主板的损坏,还会使数据电缆线发热。

关于市场需求

1、看市场需求时,主要看市场走向

传统工频机UPS占据市场已经50年,20年前高频机推向市场时,市场占有率是从0开始的,发展到今天,在数据中心领域,高频机市场占有率已经上升到超过80%。

结束语

①衡量一种技术和一个产品优劣的两个方面

第一、产品技术本身的先进性和产品性能优势(指标,节约用铜);

第二、针对特定客户的市场需求,没有最佳的产品,只有更优的方案。

②高频机科士达UPS电源的性能全面高于工频机科士达UPS电源

③现代数据中心的连续性(刚性)要求,使工频机不再适用现代数据中心

后备科士达UPS电源-这是最简单、成本最低的电源保护形式。负载始终由市电供电，如果停电，电源系统会切换到科士达UPS电源及其充满电的蓄电池作为备用电源。对于数据中心等关键任务环境，离线科士达UPS电源并不是最合适的电源保护方法。

在线互动式科士达UPS电源-这种类型与离线UPS类似，但增加了对自动稳压器或AVS的保护。这最大限度地降低了任何电压不可预测性的风险。在线互动式UPS单元通常用于电话交换机、服务器和小型电机应用。

在线科士达UPS电源-也称为在线双变换UPS。在这种类型的电源保护系统中，负载不直接连接到电源。电源进入UPS并通过整流器，将整流器