節能減排是今后各行各業的奮斗目標,為全面實現通信業“十二五”節能減排目標任務,工信部要求新建大型云計算數據中心的能耗效率(PUE)值需達到1.5以下;因此,節能減排是規劃數據中心是必須考慮的問題,首先需要選擇節能的產品,但即使有了節能的產品而無節能的連接措施,照樣無法節能;設備運行是一個漫長的過程,如果設備運行時也能找到一種節能的運行方式,將是具有重大意義的節約。
選擇節能的供電設備
因為目前直接為IT設備供電的設備大都是交流電的UPS,節能的設備莫過于高頻機UPS,高頻機UPS有傳統雙變換型、Delta變換型和在線互動式。但目前尚有一些用戶由于慣性的原因對工頻機UPS仍情有獨鐘,原因是對UPS的電路結構還有模糊認識。所以首先從這里入手對其電路結構和各種性能進行較詳細地討論,這對今后的設計、選型、安裝和運維都有重要意義。
雙變換的基本含義
(1)雙變換的含義。
對于任何靜止變換式UPS而言都存在一個雙變換的問題,意思是說都存在一個將交流變換成直流和將直流變換成交流的過程。所以必須具備兩個變換器。將交流變換成直流的目的有兩個,一個是為了給電池充電。因為任何電池的容量是有限的,電池的容量放完以后必須及時補充,否則電池的壽命就會很短。不論是直接用整流器還是經過充電器都必須將交流轉換成直流后才能給電池充電,用交流給電池充電會導致電池損壞。UPS的第二變換器的作用是將直流變換成交流。比如在市電斷電期間,為了不間斷供電,逆變器必須及時將電池所提供的直流電變換成負載可以接受的交流電。所以雙變換對任何UPS都是必須具備的。
為什么圖1中的方塊內非要寫成第一變換器和第二變換器,而不直接寫成整流器和逆變器呢?這是因為對一般傳統的UPS而言采用的是單向變換式的整流器和逆變器,這兩個變換器的作用都是電壓源,而且整流器和逆變器的作用是不可逆的;還有一種稱為Delta變換式UPS采用的是兩個雙向變換器,第一變換器的作用是電流源,第二變換器的作用是電壓源。而且這兩個變換器的作用過程是可逆的。
圖1 雙變換UPS的原理圖
因此,不具備雙變換功能的電路就不是UPS.為了說明這個問題,下面就逐一說明。
(2)關于“雙變換”概念的爭論。
1)只說雙變換而不準說在線式和后備式。有一種說法,以后的UPS只說雙變換而不再提在線式和后背式。這基于什么目的暫且不說,起碼給選型和使用帶來了麻煩。因為UPS原本就分為在線式和后背式,此二者不但在電路結構原理、工作原理和容量范圍上有著很大差別,就是在作用和價格上也相差甚遠。比如說某單位要訂購100臺1kVAUPS,如果不注明是在線式還是后背式,只在上寫著雙變換UPS1kVA100臺。因為1kVAUPS既有在線式的也有后背式的,它不像現在大功率在線式設備稱為UPS,后背式稱為EPS,訂單上可以以不同的名稱寫,而在小功率上就不好寫了。話又說回來了,即使使用在線式和后背式這兩個概念又對誰有影響呢!尤其是又出現了在線互動式電路概念,它也是雙變換結構,又如何保證用戶能正確地選準某一種機構的UPS呢?
實際上最早提出這個問題的是一位美國的UPS組織的主席,由于當時對UPS的工作有在線式、準在線式和后背式之說,有時候說不清在線式和準在線式的區別,準在線式和后背式的區別,于是他就建議以后就不這么提了。果然,準在線式的提法已被在線互動式代替了,現在已很少再有準在線式的提法了。產品是為了使用,分檔是為了方便使用,不利于使用的任何做法都是得不到用戶支持的。現在用戶依然采用在線式和后背式的概念,因為他們習慣了 這種說法,這種方法用起來既方便又簡單。
2)到底Delta變換式UPS屬不屬雙變換范疇。這個問題本來在很多雜志和專著中已討論清楚,已不是不成問題的問題。這當中還是有一定的糊涂概念。首先是不是承認所謂的雙變換就是一個將交流變換成直流和將直流變換成交流的過程,如果不承認那又是什么?當然肯定是承認的。再就是是不是承認Delta變換式UPS也是UPS?無疑也是承認的,他們的問題僅僅是“認為”Delta變換式UPS的輸出指示不好。但“認為”是不是事實,將在下面討論。但起碼不間斷供電是事實,既然承認這一點,這就有了討論的基礎。因為,Delta變換式UPS也是靠電池組的放電來實現不間斷供電,既然有電池,那么電池的能量補充從何而來?總不能用220V交流直接給電池充電吧!那就必須用直流才能充電,直流從何而來?沒有將交流變成直流的整流器能行嗎?當然不行。所以第一個整流器必須有,而且也已經有了,電池的斷路及時的充電就是例證。市電停電時又是逆變器將電池的直流變成交流,域名購買 directadmin購買,這一點也是不可否認的。這樣一來,Delta變換式UPS的雙變換功能不是完全具備了么!所以Delta變換式UPS不但屬于雙變換范疇,而且是真正的雙變換電路。話說回來,又有哪一種靜止變換式UPS不是雙變換功能呢!
UPS的基本電路結構回顧
(1)UPS的基本電路結構。
UPS的基本電路結構如圖2所示,現將電路各環節功能做一說明。
圖2 UPS的基本結構電原理圖