前不久，在“思無(wú)界·設(shè)享未來(lái)——維諦技術(shù)（Vertiv，NYSE：VRT）2020設(shè)計(jì)院高峰論壇”上，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所高級(jí)工程師李成章、維諦技術(shù)(Vertiv)中國(guó)區(qū)ACP解決方案部總經(jīng)理李旭，全面解析了傳統(tǒng)高頻UPS可靠性和能效的瓶頸，并分享了云中心UPS供電系統(tǒng)的創(chuàng)新方案。

傳統(tǒng)高頻UPS面臨哪些實(shí)際痛點(diǎn)

近年來(lái)，由于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)的建設(shè)中，越來(lái)越多地應(yīng)用高頻UPS供電方案。而推動(dòng)這一發(fā)展趨勢(shì)的原因之一就是，高頻UPS產(chǎn)品具有效率更高、占地面積更小、重量更輕等優(yōu)異特性。不過(guò)，高頻UPS在具備性能優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，傳統(tǒng)方案技術(shù)研發(fā)上也存在的一些短板。

李成章介紹，從技術(shù)層面而言，傳統(tǒng)高頻UPS在提高效率方面，主要采取了兩個(gè)技術(shù)措施，一是以升壓型IGBT技術(shù)替換損耗較大的變壓器，二是利用接觸器取代逆變器輸出端的SCR型靜態(tài)開(kāi)關(guān)。基于在技術(shù)層面的改進(jìn)，的確可以通過(guò)應(yīng)用高頻UPS產(chǎn)品來(lái)提升運(yùn)行效率，降低供電系統(tǒng)的損耗，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所高級(jí)工程師 李成章

值得注意的是，對(duì)于采取升壓型的IGBT整流設(shè)計(jì)的第一代高頻UPS而言，在獲得效率提升等諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也付出了故障率相對(duì)增高導(dǎo)致可靠性降低、使用壽命相對(duì)縮短的代價(jià)。究其原因，免備案主機(jī)，就是IGBT整流器的抗瞬態(tài)高壓侵入的保護(hù)能力變差，以及輸入功率因數(shù)為電容性。由于抗瞬態(tài)輸入過(guò)壓保護(hù)能力較差，容易導(dǎo)致UPS出現(xiàn)無(wú)故障先兆的突發(fā)性事故;而輸入功率因數(shù)為電容性，則容易導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)輸出電壓異常升高,帶來(lái)自動(dòng)關(guān)機(jī)等隱患。

李成章同時(shí)強(qiáng)調(diào)，UPS并機(jī)功率模塊數(shù)量過(guò)多還會(huì)導(dǎo)致“并機(jī)環(huán)流”問(wèn)題更加突出，而且還會(huì)使得系統(tǒng)調(diào)控難度相對(duì)加大。同時(shí)，傳統(tǒng)高頻UPS還有一個(gè)很重要的問(wèn)題，就是如果電池組“帶N線”還會(huì)存在更多故障隱患，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的可靠性。

針對(duì)如何突破傳統(tǒng)高頻UPS的弊端，李成章表示，新一代增強(qiáng)型高頻UPS通過(guò)配置抗瞬態(tài)輸入過(guò)壓保護(hù)部件，消除UPS輸出閃斷/停電等故障隱患；配置防誤關(guān)閉整流器保護(hù)功能，消除電池異常放電故障隱患；輸入功率因數(shù)為電感性，有利于消除發(fā)電機(jī)的輸出電壓異常升高等故障隱患。基于在技術(shù)層面上的針對(duì)性改進(jìn)，相比較而言，新一代增強(qiáng)型高頻UPS擁有更高的可靠性、更佳的可維護(hù)性、更高的效率以及更強(qiáng)的帶載適應(yīng)能力。

創(chuàng)新方案匹配最佳供電顆粒度

事實(shí)上，在新一代增強(qiáng)型高頻UPS的研發(fā)上，維諦技術(shù)（Vertiv）已經(jīng)首開(kāi)先河，以給用戶提供更加穩(wěn)定、可靠和高效的高頻UPS產(chǎn)品為出發(fā)點(diǎn)，在市場(chǎng)上成功推出了Vertiv Liebert® eXL系列大功率UPS，以針對(duì)性的研發(fā)設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)高頻UPS面臨的各種問(wèn)題。

不久前，由中國(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)和國(guó)家節(jié)能中心指導(dǎo)、數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會(huì)主辦的“2020中國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)年會(huì)（第十屆）”上，Vertiv Liebert®eXL S1系列高頻一體化大功率UPS，便憑借創(chuàng)新的研發(fā)設(shè)計(jì)榮膺“云計(jì)算中心科技獎(jiǎng)卓越獎(jiǎng)——技術(shù)開(kāi)發(fā)類(lèi)卓越獎(jiǎng)”殊榮，充分證明了這款產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的出色性能、節(jié)能創(chuàng)新獲得了行業(yè)的高度認(rèn)可。

李旭介紹說(shuō)，Liebert® eXL系列大功率UPS采用了大容量一體化功率單元以及單相400KVA獨(dú)立體系設(shè)計(jì)，美國(guó)服務(wù)器租用，A、B、C三相模組互相獨(dú)立的，相互之間沒(méi)有任何影響，可以最大限度保證基因上的可靠性，而且獨(dú)立風(fēng)道的設(shè)計(jì)更進(jìn)一步提升了系統(tǒng)可靠性。從整體可維護(hù)性的角度來(lái)說(shuō)，Liebert® eXL系列大功率UPS采用的是模組化設(shè)計(jì)，任何一個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)故障，可以快速標(biāo)準(zhǔn)化地進(jìn)行模組化的維修維護(hù)。

維諦技術(shù)(Vertiv)中國(guó)區(qū)ACP解決方案部總經(jīng)理 李旭

在運(yùn)行效率上，Liebert® eXL系列大功率UPS的整流器和逆變器都采用三電平技術(shù)，雙變換模式效率高達(dá)97%，并可通過(guò)智能并聯(lián)提升輕載下的效率；而且在最新推出的動(dòng)態(tài)在線模式中，該設(shè)備能提供高達(dá)99%的運(yùn)行效率。同時(shí)，這款產(chǎn)品基于創(chuàng)新的輸入功率因數(shù)調(diào)控技術(shù)和配置抗瞬態(tài)輸入過(guò)壓組件，有效解決了傳統(tǒng)高頻UPS面臨的實(shí)際痛點(diǎn)。