我公司成立于2000年,從成立至今一直致力于UPS電源、EPS應急電源、穩壓電源、開關電源、蓄電池等產品的開發、銷售、服務等業務領域。多年來公司業績呈良好發展態勢,在事業、企業、院校等有著廣泛的客戶群。公司始終本著“以信為本,以質取勝”的宗旨,著眼于市場需求,高瞻遠矚,憑借多年來辛勤耕耘和守信的經營,已及廣大商家和客戶的支持,贏得了業界和顧客的一致好評和信任!
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目前公司是艾默生系列產品、伊頓電源及克勞瑞德電源產品在華北地區的核心代理商,并取得了良好的銷售業績。公司在不斷發展的過程中逐漸建立起一套完善的營銷網絡及售后服務、客戶在這里可以得到售前技術咨詢、售中合理化方案和售后標準化服務等一整套完善的服務支持,從而最大限度的滿足用戶的需求。
北京鵬冠興業科技發展有限公司將在世界信息化、網絡化的背景下在計算機網絡領域獲得長足的發展,公司將努力建設成為北京IT業界具有高成長性的企業,建立建全遍布全國的營銷網絡,通過在企業內部建立合理的競爭機制,使企業內部人才充滿創新的原動力。
公司將在本行業大力宣傳自己、推銷自己,給企業發展帶來更多的市場機遇和信息,始終堅持以用戶為中心的服務體系,為用戶提供更具吸引力的產品與服務,擴大在本行業、本地區、乃至全國的知名度和影響力,擴大市場份額。
二十一世紀將是信息的時代、網絡的時代。我們將抓住這樣一個大好的歷史機遇,遵循站穩北京、立足華北、面向全國、走向世界的企業目標,在全國范圍內開展業務。既要看到公司發展中有利的一面,同時還有清晰的危機感,以高度的使命感、責任感一如既往的為用戶和社會提供滿意的產品和服務,將公司做大做強,創造新的業績,展示新的風采,為中國信息產業發展做出貢獻。
基礎知識:UPS電源系統防雷措施概述
UPS電源的主要工作過程是濾波整流逆變,另外還包括許多輔助的單元,如:充電器及蓄電池、微處理器、通信接口等。由于UPS電源是安裝在設備與市電之間的,可以濾除電網中的電磁干擾,因此,給人造成一種假象,UPS電源可以阻擋包括雷電在內的所有的電磁脈沖的侵入,事實上并非如此。
1、雷電對于UPS電源的危害
關于雷電對于微電子設備的危害早已為工程技術人員所熟悉。對于微電子設備來講,危害最大的是雷電電磁脈沖,它無孔不入,隱含殺機。根據我們對有關事故的統計表明,70%以上的雷擊事故是從電源線侵入的,而UPS電源不能阻擋雷電流的侵入。
(1)從2中的討論可知,UPS電源的市電輸入端口是濾波單元,一般包括MEI濾波器與RFI濾波器,而根據雷電流的頻譜特點,其90%以上的能量集中于1MHz以下,直流成分占60%以上。當雷電來臨,UPS位于電源線路的最前端,首當其中受到攻擊。
(2)現在不少UPS增加了避雷功能,其原理是在UPS的輸入端增加一個MOV避雷模塊,有些部分進口名牌UPS及幾家國內著名UPS生產廠家在其UPS內部,根據國際IEC801-5的標準加裝了避雷模塊,抑制吸收電源供電線路輸入端的雷電電壓及電流的強浪涌,其沖擊電流為20KA,沖擊電壓為6kV,波形為8/20。然而統計資料表明,直擊雷電在一般低壓架空線路產生的過壓幅值高達100kV,電信線路高達40~60kV。感應雷電過壓幅值在無屏蔽架空線上最高標準達20kV,無屏蔽地下電纜可達10kV,如果沒有按照規范設計的完整的防雷體系,即是這樣的UPS也無法保護用電設備不受雷電侵害的。
(3)UPS電源,特別是智能化的UPS電源,本身含有大量的集成電路。而且越來越多的UPS帶有智能管理系統,信號線也成為雷電電磁脈沖侵入的通道。正因為此,關于UPS電源遭受雷電侵害的案例屢見不鮮,特別是在雷暴日比較多的雷擊區。
如一臺安裝在海南某單位的UPS電源,自安裝后運行半年均很正常,但是在遇到一次雷擊以后,UPS就頻繁出現在開機運行一段時間后,莫名奇妙地出現從逆變器供電自動轉換到交流旁路電源供電的故障。
從雷電災害損失事例類型來看,90%以上涉及電腦網絡及通訊系統,而且基本上都有UPS電源。所以一定要對UPS電源及其監控系統的雷電防護引起足夠的重視。
2、UPS電源的雷電防護
對UPS電源系統及通信端口的雷電防護,應根據國家規定的有關規范,并根據應用環境的具體情況,因地制宜制定出切實可行的解決方案,建立有效的、科學的、經濟的防雷系統。針對UPS系統的特點,其雷電防護應重點把握以下幾點:
要完善外部防雷設施,做好機房接地,根據《電子計算機房設計規范》,交流、直流工作地、保護地、防雷接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻按其中最小值要求確定,如必須分設接地,則必須于兩地之間加裝等電位共地聯結器。不管采用怎樣的接地系統,等電位連接都是非常重要的。UPS保護的往往都是大型的數據系統,對雷電反擊更為敏感,即使很小的電位反擊,也往往造成不必要的損失。
要采取多級雷電防護措施。《建筑物防雷設計規范》、IEC61312-1都有明確的防雷分區的概念,將需要雷電防護的區域分為:
LPZOA(OA區),該區內的各物體都可能遭受直接雷擊,同時在該區內雷電產生的電磁場能自由傳播,沒有衰減。
LPZOB(OB區),該區內的各物體在接閃器的保護范圍內,不會遭受直接雷擊,但該區內的雷電電磁場因沒有屏蔽裝置,雷電產生的電磁場也能自由傳播,沒有衰減。
LPZ1(1區),該區內的各個物體因在建筑內,不會遭受直接雷擊,流經各導體的電流比LPZOB區更小,本區內的雷電電磁場根據屏蔽措施的不同而有不同衰減。
LPZ2(2區),當需要進一步減小雷電和電磁場時,應引入后續防雷區,并按照需要保護系統所要求的環境選擇后續防雷區的要求條件。
雷電防護的中心內容是泄放和均衡,泄放將雷電流盡可能多的、盡可能遠的是泄放于地,而拒之于通信系統之外。所謂多級防護就是按照電磁兼容的原理,分層次地對雷電流進行削弱,在動力線進戶配電柜、樓層配電柜以及機房進戶配電盒,安裝適當規格的避雷器。對于有信號或通信接口的UPS,為防止雷電波從信號或通信線引入,必須在信號或通信線接口處加裝相應的信號避雷器。
避雷器的選擇與安裝
避雷器產品市場目前比較豐富,應盡量選擇有信譽、質量可靠的避雷器,避雷器的接地線應不少于6mm2,以最直最短的引線連接,在接線方式上最好采用凱文接線方式,最大限度地減少引線上的感應電壓。
UPS電源專用防雷箱和UPS電源必須進行接地,接地電阻一般應不大于4歐姆,防雷器和UPS電源要進行等電位連接,UPS輸出線路要有地線。接地系統最好采用高質量的接地模塊,這些可以保證接地電阻的可靠性和抗腐蝕性,也避免了每間隔1-2年改造地網,為使用單位節省了費用。
結束語
隨著UPS電源智能化程度的提高,UPS電源往往已經不僅僅是一臺電網停電后可以繼續為負載供電的整機產品,而是一個局部的高度可靠,性能齊全、高智能化的供電中心,對于保證信息網絡的數據安全與暢通有著重要作用。分析UPS電源雷電防護的重要性與必要性,是本文的目的所在,希望引起大家對此問題的重視。對UPS電源系統的雷電防護,是一專業性很強的工作,最好在專業人員的指導下進行。要注意系統化的考慮問題。接閃、屏蔽、接地、等電位、分區防雷等各項因素綜合考慮,作好接地系統是防雷系統的基礎與關鍵,特別是在一些新建校區中是不容忽視的重要因素。
領跑高端UPS市場的艾默生
相對于中小功率的UPS,大功率UPS的應用場合更為關鍵,對技術的要求也更高。
近十年來,隨著電信產業的大發展和信息技術水平的飛速提升,大功率UPS得到了廣泛的應用。作為不可或缺的通信領域的“守護神”,大功率UPS不僅能夠防止瞬時停電和事故停電對用戶造成的危害,保障通信運營商的業務連續性,更可以有效消除電網雜波,保持電網電壓和頻率的穩定,從而為不斷更新的通信設備和網絡設備系統提供高質量的電源供應。
然而,相對于中小功率的UPS,大功率UPS的應用場合更為關鍵,對技術的要求也更高,在高端UPS市場,長期以來一直是擁有技術優勢的國際大型動力設備提供商占主導,尤其是全球領先的動力設備廠商艾默生網絡能源,在整個大功率UPS市場中幾乎占據了半壁江山。從2010年ICTresearch的最新數據可以看出,艾默生網絡能源在高端UPS市場占了40%以上的份額,超過位列第二的廠商25個百分點。
技術創新,一直是高端UPS市場競爭的核心。從應用上來看,包括UPS在內的動力平臺是網絡平臺正常運行的強大基礎,信息網絡技術的躍升必然反映到動力平臺之上,并對動力系統提出了更為苛刻的要求。比如,如何最大程度地提升可靠性與可用性?如何盡可能地消除諧波污染?如何做到能效的最大化,同時又不犧牲系統的可靠性?如何通過供電系統的建設降低整個網絡的TCO?等等。UPS產品提供商必須立足客戶需求,不斷尋求技術上的突破,很好地解答這些問題。
另外,整個行業繼續沿著提供整體解決方案的方向發展。隨著網絡應用的深入,用戶需求的個性化差異更大,不但要求UPS產品具備相當的可靠性與穩定性,而且更加關心整個供電系統甚至支持整個數據中心業務的物理基礎設施的可靠性和穩定性,要求廠商能夠提供電源系統的全方位解決方案、工程施工建議及完善的售后服務,以降低系統的維護管理成本。這些,是一般的中小廠商無法企及的。
正是在技術積累與創新方面、在整體解決方案提供方面的絕對優勢,艾默生網絡能源持續領跑中國的高端UPS市場。通過長期的技術積累和不斷創新,艾默生網絡能源旗下已經匯集了一批性能卓越的UPS產品系列,比如Liebert NXL系列、Liebert Hipulse U系列等。這些高端UPS電源產品各項輸出技術指標均優于同類產品,并且以微處理器總線控制技術實現了整流器、逆變器、靜態開關的實時控制以及各功率部件的協調;除此之外,艾默生網絡能源還引領產業發展趨勢,將優秀的節能環保技術融入產品之中,進一步提升了產品競爭力。
簡析UPS蓄電池的連接技巧
在安裝不規范的UPS系統中,由于某種原因造成直流短路,而回路中的斷路器又失效時發生的電池燃燒的事故已經屢見不鮮了,想必大家對電池短路的后果的嚴重性都領教過吧。安裝電池雖很危險,但是只要保持頭腦清晰,安裝仔細,安裝電池也是件很容易的事。
UPS蓄電池因為開路狀態下就有直流電壓,并存儲一定的能量,正負級短路的電流理論上無窮大,足以讓極柱融化,安裝工具(如扳手)損壞,同時會打火發光,如短路回路中無易分斷點,短路現象不能及時消失,則電池連接線會因長時間過流而使保護層融化,電池的極板彎曲變形,直至燃燒,造成火災事故。在安裝不規范的UPS系統中,由于某種原因造成直流短路,而回路中的斷路器又失效時發生的電池燃燒的事故已經屢見不鮮了,想必大家對電池短路的后果的嚴重性都領教過吧。安裝電池雖很危險,但是只要保持頭腦清晰,安裝仔細,安裝電池也是件很容易的事。
下面,與大家一起分享關于UPS蓄電池的連接技巧。
1、首先,頭腦要清晰,安裝環境要清凈,人要少,不要有心事,連接方案要清楚,安裝時手機建議關掉,不與客戶聊天,更不能邊安裝邊回答充滿好奇心的客戶喋喋不休的一連串的問題,這樣會分神,很容易出事;
2、UPS蓄電池上架前要進行物理檢查,并測量開路電壓,以免返工;連接線的一端與電池相連時,另一端應進行絕緣保護或握在手心,防止搭到不該搭的地方,造成打火;
3、連接線的一端已接好,另一端再連接時應輕輕點一下要連接的極柱,即使連錯了也只是在極柱上和連線上打一點火而已,不至于釀成大禍;或測量要連接的兩點的壓差,為零則可以連接;
4、兩人同時連接時,對應的UPS蓄電池組應無連接或電位關系。因為兩人為同電位(或隨時變成同電位,如同時接觸電池架),各自連接的電池如存在電位差,則電池和二人形成回路,可能發生*事故;
5、電池組串聯完畢后,UPS蓄電池組的總正和總負之間電壓比較高,在向MCCB(電池開關)連接時,每根線都應先連到MCCB,再連到對應的電池端;或在電池組中留一斷點,完成MCCB與UPS蓄電池組的連接后再連接斷點;對于多組并聯的電池組,應每一組都留斷頭,并在MCCB端連接后分別用萬用表檢測極性再將斷頭連接。
無源濾波器在UPS中的應用
介紹UPS諧波的來源,無源濾波器的基礎知識和濾波原理,解釋UPS使用中濾波器是否啟用由負載決定的原理。
一、引言
隨著對負載穩定性要求的不斷提升,UPS已經成為保障機房設備穩定工作必不可少的組成,UPS作為整流和逆變的設備,不可避免的向電網中反饋諧波,UPS濾波也成為UPS使用中不可避免的問題。
二、電力諧波的產生和危害
電力諧波主要由非線性負荷產生。非線性負荷吸收的電流與端電壓不成線性關系,結果電流發生波形畸變且導致端電壓波形畸變。這種周期性的畸變波形可按基頻(50Hz)展開成傅里葉級數形式,其大于基頻的分量即為諧波。
諧波的危害:
1)大大增加了系統諧振的可能。諧波容易使電網與補償電容器之間發生并聯諧振或串聯諧振。使諧波電流放大幾倍甚至數十倍,造成過電流,引起電容器、與之相連的電抗器和電阻器的損壞。
2)使電網中的設備產生附加諧波損耗,降低發電、輸電及用電設備的使用效率,增加電網線損。在三相四線制系統中,零線由于流過大量的3次及其倍數次諧波電流造成零線過熱,甚至引發火災。
3)諧波會產生額外的熱效應從而引起用電設備(旋轉電機電容器、變壓器)發熱,使絕緣老化,降低設備的使用壽命。
4)諧波會引起一些保護設備誤動作,如繼電保護,熔斷器等。
5)諧波會導致電氣測量儀表計量不準確。
6)諧波通過電磁感應和傳導耦合等方式對鄰近的電子設備和通信系統產生干擾,降低信號的傳輸質量,破壞信號的正常傳遞,甚至損壞通信設備。
UPS整流部分現在主要使用6脈沖或12脈沖的SCR可控硅整流技術,分別會產生6n±1或12n±1次諧波,其中5次諧波或11次諧波是主要成分,是主要濾去的對象。如圖1,所示為采用6脈沖SCR可控硅整流技術的UPS。
圖1.艾默生ITA系列UPS主拓撲圖
三、電力諧波管理制度
為了保證電網和用電設備的安全、穩定、經濟運行,目前許多國家、國際組織以及一些大電力公司都制定了相應的諧波標準。如關于公用電網諧波限制的IEEE519-1992、GB/T14549-1993,關于用電設備諧波電流排放限制的IEC61000-3-2、IEC61000-3-4、GB/Z17625.1-2003、GB/Z17625.6-2003等等。雖然各諧波標準都不盡相同,但都是大同小異,且所有標準的都是基于以下三個目的:
(1)將電力系統電流和電壓波形的畸變控制到系統及其所接設備能夠允許的水平。
(2)以符合用戶需要的電壓波形向用戶供電。
(3)不干擾其它系統(如通訊系統)的正常工作。
GB/T14549-1993《電能質量—公用電網諧波》是現行電力諧波監督管理的國家標準。除要求電網各級電壓的諧波水平不超出國標限值外,要求用戶注入公用電網的諧波電流不超出國標允許值。否則應采取治理措施。
四、諧波的治理
1.對于幫助電路提高功率因數的補償電容會與電路中阻抗發生并聯諧振,導致諧波放大。
2.解決補償電容器引起諧波放大問題的有效方法是在電容器支路中串聯適當電抗器。串聯電抗器L后,系統并聯諧振頻率f0向低頻方向移動,其中
則為濾波電路發生諧振頻率的值。
3.無源電力濾波器一般不可與常規無功補償電容器并聯運行,否則仍會導致諧波放大。
4.無源濾波器的基波無功容量應符合系統無功補償需求。
針對串聯電抗介紹下面參數:
電抗系數K%:
其中:XL為感抗XC為容抗
電抗系數K%與調諧頻率的關系:
其中:fres為調諧頻率fe為調諧頻率
根據上兩式可以看出,電抗系數的增大則諧振頻率向低頻移動,利用電抗系數可以調節諧振頻率。
K%系數的確定:
電網的一般情況是:5次諧波最大、7次次之、3次較小。因此工程中,選用K=4.5~6.7%的電抗器較多,國際上也通常采用。配置6%的電抗器抑制5次諧波效果好,但有明顯的放大3次諧波作用。它的諧振點(204HZ)遠離5次諧波的頻率(250HZ),裕量較大。配置4.5%的電抗器對3次諧波放大輕微,因此在抑制5次及以上諧波,同時又兼顧減小對3次諧波的放大,在這種情況下是適宜的,但它的諧振點(235HZ)與5次諧波的頻率間距較小。當系統中背景諧波為3次及以上時,應配置電抗率為12%的電抗器,由于近年來不少3次諧波源的電氣設備不斷增多,使系統的3次諧波不斷增大,尤其是樓宇、冶金行業這個現象不能忽視。
總之配置電抗器的原則:一定要根據系統背景諧波含量來綜合考慮而確定。
五、負載對濾波器效果的影響
根據現場整流器選擇相應的濾波器,濾波器應使諧振頻率小于諧波頻率而大于基波頻率,傳遞函數波形的峰值是否尖銳取決于品質因數Q,品質因數的定義是:無功功率/有功功率,直觀的表現是傳遞函數是尖銳還是平緩,串聯LC濾波電路則Q與電阻R成反比,并聯LC濾波電路則Q與電阻R成正比,實際應用中濾波器是并聯在UPS電路中,當UPS帶載小于30%時,傳遞函數平緩,Q較小,則有部分諧波在傳遞函數放大區域被放大,此時開啟濾波器不僅不能凈化電網反而引起更大的諧波干擾,在實際工程應用中,客戶經常會有這樣的疑問,一般建議客戶的后端負載增加至60%~70%左右時再開啟濾波器,此時Q值較高,傳遞函數尖銳可以有針對性的濾除主要諧波。
六、結語
無源濾波器由于結構簡單,對于固定次諧波的濾除效果優異,在實際使用中具有很大優勢,在目前大多數UPS采用無源濾波器運行的情況下,UPS技術人員應在了解濾波器原理的基礎上合理使用濾波器,為客戶答疑解惑,保障設備穩定運行是技術人員的職責。
關于直真視通:
北京直真視通科技有限公司成立于1997年,是一家致力于IT+AV領域的國家級高新技術企業,公司從2004到2010年營業額連續六年復合增長率超過35%,2010年營業額突破五億元,公司擁有信息系統集成一級資質、音視頻工程特級資質及建筑智能化工程設計與施工等多項資質。
公司主營業務包含:遠程視頻會議系統、本地音視頻集成系統、機房動力環境工程、調度指揮系統、3D仿真系統及面向客戶應用的軟硬件系統研發,為廣大客戶提供設計研發、提供解決方案、提供工程服務。
關于UPS智能電源監控系統設計的探討
本文所設計的UPS智能監控系統具備以下環節和功能:能在各種復雜牡繽肪誠略誦?在運行中不會對市電產生附加的干擾;輸出電性能指標應該是全面的、高質量的,能滿足負載的各項要求;UPS本身應具有很高的效率,有接近實際市電的輸出能力;是一臺智能化程度很高的設備,有高度智能化的自檢功能,自動顯示、報警、狀態記憶功能以及通訊功能。
前言
總所周知UPS供電系統是電力、通信、銀行等行業的必備電源,從產生到現在已有幾十年的發展歷程,在技術不斷發展和改進的過程中,其保護功能也在不斷地發生變化。UPS根據主機內逆變器的工作狀態可分為:后備式、在線式及在線互動式。他們的作用是對市電進行濾波、穩壓調整,以便向負載提供更為穩定的電壓,同時,通過充電器把電能轉變為化學能儲存在蓄電池內,一旦電力中斷、電網電壓或電網頻率超出UPS的輸入范圍,可在極短的時間內開啟自身的儲備電源,向負載供電。
1總體設計
該設計由主監控單元、交流檢測單元、電池檢測與巡檢單元、饋線檢測及調壓單元、絕緣監察及接地選線單元等單元模塊組成。這些模塊之間通過內部RS485進行通信,實現對電源柜的交流配電、蓄電池充放電過程、電池狀態、調壓狀態、母線對地電阻、饋出線開關狀態的實時監測、控制和報警處理。整個系統通過RS232和上位機進行通信以進行歷史數據的查詢和統計。
2各單元介紹
2.1主監控單元
主監控單元調度整個系統的運行。主監控單元由主監控板、320x240點陣液晶顯示屏、鍵盤及指示燈等組成,完成蓄電池充放電管理,運行及控制參數的設定和顯示,告警記錄的存儲、查詢,通過RS232和上位機通信,通過RS485控制內部各單元。
2.2交流檢測單元
該單元主要完成三相交流電壓、電流及頻率的采集;同時具有交流失電、缺相、過壓、欠壓等告警功能;告警時繼電器告警接點閉合。通過調節板上電位器可校正三相交流電壓顯示值。
2.3電池檢測與巡檢單元
該單元由電池檢測板和電池巡檢板組成(可選),主要完成電池組電壓(合母電壓)、充/放電電流、環境溫度及單體電池電壓的采集;電池熔絲狀態檢測;可通過輸出模擬電壓、電流給定來控制其他廠家的模塊或相控電源三相觸發板的電壓或電流給定(具體情況與廠家協商),提高了系統的兼容性;按時計量;同時完成合母過欠壓、電池過充、電池饋電及單體電池失效告警等功能;通過調節電池檢測板和電池巡檢板上的電位器可分別校正合母電壓和單體電池電壓顯示值。如圖2中所示。
2.4饋線檢測及硅鏈調壓單元
由饋線檢測CPU板、開關量輸入板組成,實時檢測合母和控母的饋線開關狀態。通過開關量擴展口,可以檢測24路饋線。當出現開關變位或控母電壓越限時告警并通過硅鏈自動調節控母電壓(最多7節硅鏈凋壓)。通過調節饋線檢測板上電位器可校整控母電壓顯示值。
2.5絕緣監察及接地選線單元
由絕緣監察檢測板和接地選線擴展板組成,主要功能是實時監測母線對地電阻,自定位接地支路。當母線對地電阻低于告警設定值時,告警繼電器閉合;通過接地選線擴展口連接接地選線,最多支持24路選線。
3.1電流檢測電路
電池充放電電流的大小尤為關鍵。電路圖如圖1所示,因為是既檢測充電電流也檢測放電電流,故在小電阻上的電壓又是兩個方向,在電路檢測中用兩個通道分別檢測,這樣也便于分別進行信號的調理,同時也便于用A/D轉換器的一個輸入通道來測量。
3.2合母電壓的監測
合母電壓監測電路如圖2所示。合母電壓流過電阻R16、R17、R54,在電阻R17上取樣,故而電阻R17應選用高精度電阻。R16和R54因為要比電阻R17大得多,又是出現在分母上,故而不必選用高精度電阻。LL的作用是抑制共模干擾。可以通過調節電位器Rp的大小來使所要監測電壓的大小符合A/D轉換器輸入電壓要求。
3.3A/D轉換
A/D轉換芯片采用TLV1544。TLVl544的主要特點是:寬范圍的單電源供電,VCC可為2.7~5.5V;芯片內部有著較高的轉換速率,轉換時間小于10μs;芯片提供4路外部輸入通道,通過編程給芯片不同的狀態字設置可以任意選擇4個輸入通道之一;芯片有4個端口作為同步串行接口,通過SPI總線的形式與微處理器連接;11位A/D轉換,足以滿足系統的要求。如圖3所示。
控制對從選定的通道中輸入的模擬信號的采樣開始。由高變低開始模擬輸入信號的采樣;由低變高使采樣和保持功能處于保持狀態,并開始模/數轉換。獨立于輸入/輸出時鐘信號,當為高時,開始工作。為低的持續時間控制開關電容陣列采樣周期的持續時間。當不用時,接高電平。引腳(E0C)在A/D轉換結束時變為高電平來表明轉換完成。本單元通過查詢EOC電平來判斷是否轉換完成從而進行數據的讀取。
3.4通信電路設計
整個系統內部通過RS485進行通信。具體電路如圖4所示。因為控制芯片都采用AT89C52,作為主監控單元CPU只有一個串口,而其并口也沒有充分利用起來,故通過可編程串行接口芯片8250擴展串口,用并口來模擬串口。
3.5X5045電路設計
X5045電路的設計如圖5所示。本器件將四種功能合于一體:上電復位控制、看門狗定時器、降壓管理以及具有塊保護功能的串行EEPROM。它有助于簡化應用系統的設計,減少印制板的占用面積,提高可靠性。將其與CPC以SPI總線方式連接,讀寫簡單,其內部的EEPROM還可以保護一些重要數據。
3.6系統時鐘設計
采用功能齊全的時鐘芯片DS1306。DS1306的時間、日歷和報警器可以通過寫相應的寄存器位來設置和初始化。通過讀相應寄存器就可獲得日歷和時間。DSl306的電源供給有三種運行方式,本系統采用可充電電池的方式,如圖6所示。
4結語
(1)本智能電源監控系統根據電池的特點進行智能電池充放電管理,在實際使用中起到了延長電池使用壽命的作用;
(2)各模塊的485通信使得系統具有完善的告警處理及事故追憶功能從而可以全面掌握系統運行狀態。
千萬別用過時的UPS
過去的表現并不能代表未來。這一真理對于電源保護同樣適用。因為那些老式的UPS雖然在過去從沒讓您失望過,但并不意味著它可以保護您現有或者未來的關鍵應用。
如果您企業的業務在過去三年中不斷成長,您很可能已經為滿足這些業務增長的需要而升級了您的IT環境。亦或您已經開始采用了全新的應用(如服務器虛擬化,合并,以及網絡集中)。這就意味著“您將更多的雞蛋放到了同一個籃子里。”無論以上哪種情況,依靠您老式的UPS來保護您當今日益關鍵的IT部署無疑是一個非常冒險的做法。
即使您的IT環境沒有任何變化,您也別因此而陷入虛幻的安全感之中。即便是最好的UPS電池其平均的壽命也只有3-5年——有時甚至更短。每年有成千上萬的UPS電池壽終正寢,而通常情況下用戶甚至都沒意識到他們的UPS已經無法正常提供供電保護了。施耐德電氣旗下的APC可為您提供三種途徑來確保您的UPS不會成為您IT環境的中最脆弱的點,從而讓您更加安心放心:
1.升級至一個全新的采用最新技術的UPS
三年前購買的UPS是采用“舊的”技術。而當今網絡環境中對UPS的要求是幾小時的后備運行時間而不是幾分鐘。不斷增加的負載要求更高的VA容量。IT經理需要對其物理設施擁有更高程度的可見性從而對復雜的網絡進行更好的管理。新的技術可將UPS的效率提高30-40%,使其運行成本大幅降低。而相對于依靠老化的部件來避免數據丟失及系統宕機所存在的風險,一臺全新的UPS的費用根本不算什么。
2.延長您現有UPS的使用壽命
要持續保持安心放心,其實很簡單,您只需對您整個UPS——電池和其它部分——進行續保,便可讓其重獲新生。一個1年或3年的續保服務包便可大大延長您的UPS的可靠性,讓您更加安心放心。當一些未必會出現的設備故障事件真正發生時,您的UPS將迅速由經工廠培訓的專業人員進行維修或更換——為確保您在需要的時候得到您所需要的,我們保證下一個工作日的部件或整機交付。
3.只需購買真正的APC替換電池包
當一個UPS哪怕是只用了幾年的時間,因老化的電池所致的故障遲早都會發生。馬上選用真正的APC替換電池包(RBC)更換您老化的電池。千萬別因為未選用真正的APCRBC而讓APCUPS傳奇般的可靠性大打折扣。因為只有真正的APC替換電池的是保證100%兼容的。所有替換電池包都附有一年的保修,并且APC嚴格遵守環保規范循環利用電池——幾乎所有含鉛部分都將被再利用。
UPS與穩壓器有和區別
穩壓器和UPS是不同的概念,但很多朋友總是錯誤的認為穩壓器就是UPS,實質上是有區別的。
穩壓器和UPS在今天我們的生活中都用的很廣泛,電腦中可以看見UPS的身影而且對于電腦UPS是非常重要的一部分而穩壓器則使用的更加廣泛了。
UPS與穩壓器究竟有什么區別,如下具體分析:
1.穩壓器:它是針對電壓不穩設計的,主要是當作后端設備保護之用,對設備保護功能較完善。一般大型UPS還必須配備穩壓旁路系統.穩壓器的作用范圍很是廣泛,幾乎需要用到電的地方.都能用到(當然前提是電壓不穩)。一般家里帶電腦,帶電視機等,選擇高精度全自動穩壓器就可以了,就是市面上稱的SVC交流穩壓器,價格也實在;如果是工業用的話當然就是大功率的交流穩壓器啦,有機械式和電子式之分,一般電子式的是無需更換碳刷,簡單實用方便,但是用電場所電壓偏低,選擇可以手動調節的機械式穩壓器就比較合理,將電壓手動調整過來,保證機器正常工作。
2.UPS分為在線式和后備式,一般電腦配備的就是屬于后備式的,它屬于應急電源的一種;后備式的是帶穩壓部分的,電子開關穩壓器的一種,可以當做穩壓器用,但穩壓效果不理想;
在線式UPS:在線式UPS在工作時,首先將市電轉化為直流電給UPS電池充電,同時逆變器將此直流電逆變為交流電為負載供電,由于市電經過了交流到直流、再到交流的轉換過程,所以市電中原有的干擾和脈沖電壓成分已經過濾得非常干凈,因此,由在線式UPS逆變出來的電壓很穩定。高頻UPS的好處是體積小,重量輕,工作效率高,其壞處是抗過載抗沖擊能力差。
對于穩壓器以及UPS上面都做了很好的介紹和說明希望以上這些能對于你了解穩壓器和UPS能有很好的幫助讓你在今后的生活中可以非常容易的區分它們并對它們能進行更好的使用。
西藏銀行成立 科士達UPS鼎力護航
近日,科士達Epower系列高端大功率UPS并機系統及配套防漏液安全專利蓄電池組進駐新近成立的西藏銀行數據中心,將為IDC中心機房打造至為可靠的不間斷供電系統。
近日,科士達Epower系列高端大功率UPS并機系統及配套防漏液安全專利蓄電池組進駐新近成立的西藏銀行數據中心,將為IDC中心機房打造至為可靠的不間斷供電系統。
在西藏和平解放60周年之際獲得中國銀監會正式批準籌建的西藏銀行,是西藏自治區首家地方法人銀行機構,也是自治區成立的第一家股份制商業銀行,初定募集股本15億元人民幣,注冊地為西藏自治區首府拉薩市,由西藏自治區政府、國內知名銀行業金融機構及區內外優質企業等15家單位共同出資組建。為保證新機構規范運營、健康發展,中國銀監會和西藏自治區政府協調引進交通銀行作為戰略投資者,幫助其按照現代商業銀行的制度建立公司治理結構和經營模式,并在人力資源、IT技術、風險控制、產品開發等方面提供全方位支持。西藏銀行成立后,將配合國家推進西藏跨越式發展的戰略部署,堅持服務于西藏特色經濟、建立以中小企業、廣大農牧民及城鄉居民為主導的目標客戶市場,立足西藏、服務西藏,為西藏人民和藏區特色經濟發展提供優質金融服務。
作為中國大陸本土UPS及數據中心關鍵基礎設施行業旗艦品牌廠商,科士達憑借行業領先的研發實力,針對數據中心為代表的電信級高端應用領域相繼推出Epower系列、Hipower系列、RP系列(模塊化)、YMK系列(模塊化)四大高端不間斷電源產品群組,大力拓展國內數據中心高端市場,以戰略資源投入驅動在數據中心市場上的高速增長,成功晉身國內數據中心高端市場上領先不間斷電源供應商。根據賽迪顧問《2010-2011年中國數據中心環境設備市場研究年度報告》統計,科士達在2010年中國數據中心UPS高端應用市場上國內外品牌占用率綜合排名第四,居本土品牌第一。同時,科士達2011年上半年年報顯示,科士達在2011年前兩季度中大功率UPS出貨量同比增長超過100%,充分顯示了科士達在中國高端UPS市場上的出眾實力。
在金融系統,科士達是包括中國銀行、中國工商銀行、中國農業銀行、中國建設銀行、中信銀行、北京銀行、深圳發展銀行、中國人壽在內的眾多銀行、證券、保險機構全國統一選型入圍品牌或集中采購中標品牌。在數據大集中后即將進入的云計算時代,科士達攜手全國渠道伙伴,全線布局“國有股份銀行+城市商業銀行+農村信用社+證券+保險”五大金融細分市場,進一步打造科士達數據中心關鍵基礎設施完整產品線在金融系統內的領先優勢,為國內金融機構新一輪信息化建設提供卓越產品和服務。
關于UPS智能電源監控系統設計的探討
UPS旁路概念
旁路是指輸入輸出之間的一個電路通路,通路中不是簡單的一條直通導線,中間可能串聯了空開、接觸器、電子開關(如雙向并聯的可控硅組成的靜態開關)及簡單的濾波裝置等。對UPS而言,旁路有兩種,一種是內部旁路,或曰電子旁路、靜態旁路、自動旁路,當UPS出現故障或工作條件有問題時,系統會自動轉到內部旁路,也可通過人為操作來轉內部旁路;另一種是外部旁路,或曰維修維護旁路,在系統需要維修維護時,市電經過它臨時給負載供電,負載不受UPS保護。
APC有原廠選件SBP,就是由Q1、Q2、Q3三個空關及反饋信號、指示燈組成。主回路和外部旁路的切換前提有兩個,就是UPS處于內部旁路狀態,且開關上下口的壓差很小;切換原則為先變成雙路供電,再斷開一路,實現負載無間斷切換。
從主回路切到維修旁路的過程如下:
將UPS從Normal狀態轉到內部旁路上,如配有原廠SBP,并且SPB與UPS之間的信號線連接正確,則此時對應Q3的指示燈亮,表示可操作,如信號線未連或SBP非原廠,則無指示燈參考;閉合Q3(如配有原廠SBP,并且SPB與UPS之間的信號線連接正確,則此時對應Q2、Q3的指示燈亮,表示可操作,如信號線未連或SBP非原廠,則無指示燈參考),斷開Q2;UPS脫離負載,可進行維修維護等操作。
從維修旁路切回主回路的過程如下:
將UPS啟動并轉到內部旁路上去(如配有原廠SBP,并且SPB與UPS之間的信號線連接正確,則此時對應Q2的指示燈亮,表示可操作,如信號線未連或SBP非原廠,則無指示燈參考);閉合Q2,斷開Q3;將UPS從內部旁路轉到Normal狀態。
不間斷供電系統再安裝結束后,應進行轉外部旁路測試,再合開關的時候,除UPS在旁路狀態外,一定要量開關上下口壓差,每相都在1V左右,表示開關間的相位對應關系正確。對于非原廠SBP,轉維修旁路時,一定注意零線的接法,錯誤的接法將導致轉換中因斷了負載端的零線,引起部分負載因過壓而損壞。對于從未用過的維修旁路在操作時應格外小心,除注意接線正確外,還應檢查接線的質量及開關的質量。
以反面案例來說明以上問題:
在安裝自制SBP時,當對應相序接錯時,合旁路開關時相當于短路,UPS大部分情況都會損壞,負載100%斷電;
有時自制的SBP中,UPS的零線成為回路中零線的唯一通路,當工程師進行維修時,有時會將整個連線拆除,一旦斷了零線,負載必燒無疑,因為沒有絕對平衡的三相負載;
某客戶UPS需要擴容,負載不能停機,于是將負載轉向從未用過并且最初安裝時未做轉旁路實驗的維修旁路后,斷UPS輸出開關時,維修旁路開關冒了煙,總開關也跳了,后查原因發現開關的接線太松,承受不了大電流才導致負載宕機的事故發生。
對于按裝了原廠SBP的UPS系統在系統切換時,就沒有這些麻煩。對于安裝了自制SBP且接線正確、做過切換實驗、線路近期無改動時,也可安照簡單的步驟切換。以上兩種情況以外的情況,切換時一定小心,才可實現外部旁路的真正作用。
高頻機型UPS的工作原理
隨著計算機的越來越普及,與之配套的UPS使用也越來越廣泛,而傳統的UPS系統中由于采用工頻逆變,UPS中有工頻變壓器,體積比較龐大,而采用高頻方式后,縮小了體積,降低了波形失真度,同時,由于高頻UPS可以采用模塊化設計,擴容非常方便,因此得到越來越廣泛的應用。
一、前言
隨著計算機的越來越普及,與之配套的UPS使用也越來越廣泛,而傳統的UPS系統中由于采用工頻逆變,UPS中有工頻變壓器,體積比較龐大,而采用高頻方式后,縮小了體積,降低了波形失真度,同時,由于高頻UPS可以采用模塊化設計,擴容非常方便,因此得到越來越廣泛的應用。
二、高頻環節DC/AC變換方式
2、1高頻環節DC/AC變換方式的比較
高頻環節DC/AC變換方式有多種,如圖(一)所示6種方式。
圖(一)高頻環節DC/AC變換方式
圖中,HF(HighFrequency)為高頻,PWM(PulseWidthModulation)為脈寬調制,REC(Rectifier)為整流器,INV(1nverter)為逆變器,CYC(CycleConverter)為循環換流器LCINV(LineCommutatedInverter)為電源換流器,RINV(ResonantInverter)為諧振逆變器,PCCYC(PhaseControlledCycleConverter)為相控循環換流器。第一和第二種方式的中間都有直流環節,功率由DC到AC單向傳送。第一種方式是高頻逆變器輸出電壓經整流變為直流,再由高額PWM逆變器變為正弦被輸出電壓的方式,從負載看.它具有電壓變換器的特性。為此,第一種變換是適用于UPS的一種實用方式。
第二種是用整流器、電抗器把高頻PWM逆變器的輸出電壓變為市電倍頻的直流脈動電流,再經負載換流型逆變器變為工頻交流電流,供給負載。它顯然具有電流變換器的特性。可作為太陽能發電系統的變換器。
另外幾種是中間沒有直流環節的電路方式,都是用循環換流器把由逆變器產生的高頻交流直接變換為工頻交流,因此,它具有功率變換級數少,變換效率高的特點。第三種和第四種的高額逆變器采用諧振逆變器、減輕開關元件的負擔,ZMI噪聲也較小。在第三種變換中利用循環換流器的輸入短路方式限制輸出,從而控制輸出電壓波形。第四種由RINV1和RINV2的電壓合成使輸出為正弦波形,正弦波的幅度與頻率由RINV1和RINV2的頻率及其差值確定。第五種和第六中變換的高頻逆變器及循環換流器都容易進行雙向功率傳送。第五種變換由高原逆變器的PWM的方式控制輸出電壓的波形頻率與幅度,它與第一種方式一樣,也是適用于UPS的一種實用方式。第六中是控制逆變器與循環換流器對應的開關間的動作相位,由循環換流器獲得交流PWM輸出電壓。
對于以上高頻環節DC/AC變換的各種方式,要根據應用系統進行選用,適用于UPS的是第一種、第五種和第六中變換方式,但已經真正應用于生產的是第一種和第五種變換方式。
2、2高原環節變換方式UPS的持征
高額環節變換方式UPS有如圖(二)(方式I)和如圖(三)(方式II)所示兩種。用晶閘管
圖(二)高頻環節變換方式的UPS(方式I)
圖(三)高頻環節變換方式的UPS(方式II)
整流器對輸入交流電壓進行整流,從而獲得穩定的電壓,并對蓄電池浮充充電。AC/DC變換電路采用以下兩種方式:―是用二極管整流器把交流變為直流,再經降壓斬波器恒定控制直流電壓的方式;二是不恒定控制直流電壓,用晶閘管開關把蓄電池接到直流線路上的方式。圖(二)是用第一種高頻環節DC/AC變換方式的UPS系統(方式1)的結構。這種結構有利于小型輕量化,但由于UPS內部壓降與功率變換使損耗增大。
由于中間接入直流環節,高頻逆變器與PWM逆變器的換流與輸出電壓的控制可分別進行。另外,高額變壓器的漏感與布線的分布電感中蓄積的能量容易處理,設計上方便簡單。
如圖(三)所示是采用第五種的DC/AC變換方式的UPS(方式II)系統結構。它是把高頻電壓直接變換為工頻電壓,因此,更利于小型輕量化.而內部電壓降與功率損耗比方式I小。然而,循環換流器的換流與逆變器是分別處理的,對于高額變壓器漏感與布線分布電感在換流時蓄積的能量要進行必要的處理,因此,設計上比較麻煩。
三、中間有直流回路的高頻環節變換方式的UPS
中間有直流回路的高頻環節變換方式的UPS的主回路結構如圖(四)所示。電路中的
圖(四)主回路結構(方式I)
DC/DC變換器有兩種功能:第一,對輸入回路與輸出回路起隔離作用,第二,可對逆變輸出電壓進行升壓。為此,需要采用變壓器,要使變壓器小型輕量化、低噪聲化,Dc/DC變換器的工作頻率要在20kHz以上。這樣,可進行高速控制,也可獲得較好的過渡響應特性。DC/DC變換器的輸出直流電壓經PWM變換器變為工頻交流電壓供給負載。通常,高頻環節變換方式UPS中的適用于DC/DC變換器的高頻技術也適用于后級的逆變器,這樣,可提高PWM控制功載波頻率。開關元件采用功率MOSFET,DC/DC變換器的開關頻率為50kHZ,PWM逆變器的載波頻率為25kHZ,采用高頻環節變換器方式I的UPS的性能優于傳統UFS,在相同功率情況下、體積減小了33%,重量減輕了46%,噪聲減少了7dB。電壓波形失真度由5%降到3%,過流時電壓變動低于土2%,恢復時間在1周波以內。它適用于10kVA以內的UPS。
機房UPS供電系統的設計與規劃
探討了在采用雙輸入電源的服務器和小型機的IDC機房UPS動力系統設計中,并機冗余和雙母線方案在供電安全性和可維護性、擴容的便捷性、安全性等方面的差異。并以一個案例進行設計。
當前,IDC建設是通信運營商利用自身網絡優勢發展的具有良好前景的新增值業務,網絡運行的安全性有賴于供電系統的穩定安全運行。大規模的服務器和小型機的集中使用,使IDC對UPS供電系統的安全性有更高的要求。只有根據IDC信息平臺中設備的用電特性和使用中面臨的問題進行預先設計,并選擇最優方案,才能在未來的供電系統使用運行中,真正的保證供電的高可靠性和高可用性,從而在最基礎的動力方面保證IDC的穩定性。
一、負載特性
分析負載的用電特性:從IDC的信息平臺來說,幾乎所有重要的負載都是服務器和小型機,要明確區分這類設備的供電特性,才能有效的設計安全供電模式。
當前的主流服務器產品,大多數采用雙輸入供電方式,部分小型機采用三電源輸入方式。這類設備中的兩個電源被通常服務器廠商說成主備電源。實際上,服務器內部不可能設計多路直流電源切換裝置,這些AC/DC電源的多路直流輸出是并聯運行的,任何單一的內部電源故障后,剩余電源供服務器或小型機急需工作。對于這類負載,稱為雙輸入或多輸入負載。
另外,有些用于操作的PC或PC服務器等只有一個內部電源,還有些信息處理設備,雖然有多個電源,但每個電源供內部某一部分功能或模塊工作,任一電源的故障都會導致某些功能喪失,則這類計算機負載稱為單輸入負載。
二、負載供電方案
(一)如果采用雙輸入服務器和單輸入計算機混合供電,對供電設備類型事先不清楚,無法嚴格區分,為保證所有系統都獲得可靠供電,則適宜選擇并聯冗余供電方案。如下圖:
圖1
圖1為“1+1”并聯系統,2臺UPS都按照全負荷容量設計,工作時輸出交流并聯在母排上,同時工作平均分擔負載,系統中UPS在出現1臺故障后,故障UPS自動退出,關閉輸出,由剩余的UPS承擔全部負載,并不會對負載設備供電造成影響,平均無故障間隔時間MBTF是單機的5~6倍。
也可以設計為“2+1”系統,此時每臺UPS容量按照全部負荷的1/2設計,“2+1”并聯后多出的50%設計功率用于冗余,此時系統MTBF是單機的4倍以上,比“1+1”并聯方案略低,但一臺UPS故障退出后,可以通過關閉次要系統將負載降低至50%以下,再次獲得UPS冗余供電特性。
需要注意的問題是:給雙輸入電源的服務器和小型機供電時,注意配電應分別引自2個分支回路,嚴禁將雙輸入電源服務器的2個輸入同時插接在1個插線排或1個空開分支回路中,避免單條供電分支線路故障導致的服務器電源癱瘓。功率較大的系統,如有條件,雙輸入電源服務器的2個輸入最好引自2個負載配電屏,便于使用時的負載三相平衡調整工作和維護檢修工作,可盡量減少上述工作時服務器關機的需要和縮短關機時間。
三、并聯冗余系統的優缺點
優點:無論對何種輸入電源特性的服務器,都能夠通過UPS系統的供電冗余,任何單一UPS系統(UPS、電池組)的故障都不會導致服務器供電中斷,且單一UPS故障退出供電無瞬斷。
缺點:
(1)并聯系統中UPS之間存在環流和負載不均衡,無論何種技術和品牌,UPS不可能完全一致無差別。而環流和負載均衡度受運行老化程度、負載量變化等都會影響并聯控制環路的穩定性,并聯控制電路或單元的可靠性,這些都是并聯系統故故障可能發生的隱患。
(2)負載側分支回路浪涌和短路發生時,并聯系統的各臺UPS同時面對這類問題,有時候出現同時過載或短路保護的問題,此時負載完全受旁路輸入的電網供電影響,甚至旁路輸入保護跳閘等故障,都會直接導致其余負載供電分支全部受到影響。
(3)維修和擴容時并機調試,負載供電存在風險。如帶載調試,若調試不成功會導致負載供電故障,如并機調試時轉維修旁路,則一旦此時電網故障會直接影響負載供電安全。
(4)系統中單一UPS故障雖然理論上應關閉輸出退出工作,但仍有可能出現故障出現時切換失敗,導致故障擴散,系統轉旁路情況。此時負載供電受電網供電質量影響。
(5)三相負載不平衡時,做負載調整時,可能需要被調整的負載關機,如需從配電屏進行調整,則該屏需斷電調整,因此影響較大,部分負載關機時間較長。
數字鑒相技術在單相UPS中的應用
本文提出了在單相UPS中采用數字化鑒相的方法。進行UPS電源與旁路電源是否同相的判斷。避免了由于裝配和接線等各種原因引起的兩電源反相,從而造成的兩電源之間切換失敗。該方法在基于DSP的UPS中成功應用。實驗證明:該技術操作過程簡單,可靠性高,提高了UPS的性能。
1鑒相的原因
在單相UPS中,設計有過零點檢測電路和同步鎖相技術,UPS電源與市電旁路電源在切換過程中.它可以避免由于兩電源相位不同而造成的環流,但是在單相UPS的生產、裝配和維修過程中,由于存在工藝和工序的不同,可能有以下問題:
(1)在逆變模塊的裝配過程中,IPM模塊、變壓器的接線工藝可能造成逆變火線與零線發生混淆;
(2)過零點采樣電路中的火線與零線可能造成火線與零線發生混淆;
(3)接入市電旁路時可能發生市電火線與零線發生混淆等。
如果UPS電源與市電旁路電源的火線與零線的混淆,使用和調試過程中UPS電源與市電旁路電源的切換時反相,則可能產生巨大的環流。引起切換失敗,甚至于損壞逆變器、負載乃至影響整個電網。為了解決這一問題,本文通過DSP320LF2407實現單相UPS的數字鑒相以解決上述問題。
2鑒相的原理
UPS電路框圖如圖l所示。在主電路中,無論裝配過程如何,UPS電源與市電旁路電源的相位最終從A點與B點的波形反映出來,在實際調試過程中通常先將A點逆變電路斷開,在鎖相后檢測A點與B點的波形與相位,一致則線路正確,可以安全切換;反相則交換UPS電源或市電旁路電源的火線與零線。以前這一過程通常是使用示波器進行檢測。過程比較繁瑣,而且在外出維修時,缺乏示波器就很難判斷了,應用數字鑒相技術就可以很好的解決這一問題,很方便的實現UPS電源與市電旁路電源相位的檢測。
在上述分析可見,解決這一問題的關鍵在于測量與判斷A點與B點的相位,B點是市電過零采樣點,是UPS設計時已經存在的,所以在電路中在A點再添加一路逆變過零點檢測電路就可以實現數字鑒相,其采樣電路如圖2所示。
數字鑒相是通過相位檢測電路檢測出同頻正弦波信號或重復率相同的矩形波信號的相位差,并用計數器的計數表達相位差。傳統的數字鑒相是用大小角判別電路、RS觸發器和與門檢測出相位差信號,并將相位差信號送時標脈沖控制門控制計數器計數。而在本文所述的通過DSP實現的鑒相電路中,只需在市電電壓和逆變電壓檢測電路的基礎上就可以實現鑒相的功能,而無需另外添加硬件電路。
3UPS的工作原理
UPS系統主要有幾大部分構成:整流部分、逆變控制部分、逆變部分、靜態開關、蓄電池等。結構框圖如圖1所示。圖中UPS采用AC-DC-AC變換器。第一級變換(AC-DC)采用整流器,把經過輸入隔離變壓器后的交流電源變換成穩定的直流電。第二級變換(DC-AC)采用逆變器,把整流器輸出的直流電源變換成交流電源經輸出隔離變壓器隔離、穩壓、濾波器濾波后輸出標準正弦波,給負載供電。
在正常運行時,整流器和逆變器同時工作,給負載供電。當市電異常時,由蓄電池放電經逆變器給負載供電。當設備進行檢修時可通過維修旁路開關將UPS退出,進行維修。
4鑒相電路工作原理
鑒相電路接口電路如圖3所示。
市電輸入與逆變輸出的正弦波信號輸入到降壓隔離電路,得到幅值較小的正弦波信號,再經運算放大電路后輸出兩路幅值約為±1.6V、頻率相同的方波。將得到的兩路方波送到DSP320LF2407的Capture口,利用Capture中斷在每個方波的上升沿讀出相應捕獲狀態寄存器中的計數值,通過判斷兩計數值之間的差值即可實現數字鑒相。
本文采用DSP320LF2407事件管理器EVB模塊中的捕獲單元CAP4和CAP5口分別捕捉市電輸入和逆變輸出過零點跳變信號,將捕獲控制寄存器CAPCONB設置為0XOA050,即使CAP4和CAP5口使用共同的定時器4作為它們的時基,CAP4EDGE、CAP5EDGE位分別設定為上升沿檢測,CAP4、CAP5口在上升沿到來時,定時器T4的計數值便被捕獲到頂層棧CAP4FIFO、CAP5FIFO中,并在CAP4的中斷服務程序中,分別讀取這兩個頂層棧CAP4FIFO、CAP5R.FO中的數值,并計算出兩者差值,即反映輸入市電與逆變輸出相角的差值(如圖4所示)。
在這里,選用的DSP芯片外接晶振為10MHz,將系統控制和狀態寄存器1(SCSRI)中的CLKPS2~CLKPS0設置為000,即4倍頻,將定時器4的定時控制寄存器T4CON中的TPS2-TPS0設置為ll1,即對其工作頻率進行128分頻設定,則50Hz計數周期的計數值為6250,對應于180。相角的計數值為3125,在捕獲中斷服務程序中(這里選擇捕獲單元4中斷),通過比較兩個頂層棧CAP4FIFO、頂層棧CAP5FIFO的兩者數值之差。即可實現相位的判斷。如果數值之差遠遠小于3125,則說明市電輸入與逆變輸出沒有反相,當UPS電源與市電旁路電源同相時,該值小于100;如果數值之差大于等于3000,則說明市電輸入與逆變輸出反相了。如果DSP檢測到市電輸入與逆變輸出反向,通過IoPB6輸出信號點亮發光二極管。
5系統軟件
系統軟件T4定時器中斷程序主要功能包括:SPWM脈沖方波計算、數據采集、保護等。捕獲中斷服務程序是實現軟件鎖相與鑒相的地方,流程圖如圖5所示。
在捕獲中斷服務子程序中主要完成鑒相、逆變周期的校正和相位差的校正的工作。在DSP320LF2407中,對市電過零點的捕捉采用EVB模塊的捕獲單元,用CAP5,CAP4121捕捉市電和逆變過零點跳變信號。CAP5,CAP4可以共同選擇定時器4作為它們的時基。CAP4、5捕獲單元各有一個施密特觸發器引腳,所有的輸入與內部CPU時鐘同步。
在初始化中。使能捕獲中斷,將捕獲輸入引腳設定為上升沿,當CAP4引腳捕獲到指定的上升沿信號,定時器4開始計數,在下一個捕獲信號到來時,將新的T4CNT值存入到CAP4FITO頂層堆棧中去。CAP4捕獲單元有一個專用二級FIFO堆棧,頂層棧CAP4FIFO存放相應捕獲單元捕獲的舊值,當頂層棧CAP4FIFO的舊計數值被讀取時,棧底層寄存器cJ州FBOT中的值被壓入頂層寄存器中。同時捕獲狀態寄存器CAPFIFOB相應的位就進行調整反映FIFO堆棧新的狀態。
當發生指定跳變時,捕獲狀態寄存器CAPFlFOB的CAP4FIFO狀態位變為01,同時相應的中斷標志被置位,產生一個外設中斷請求信號。在中斷服務子程序中讀取頂層棧CAP4FIFO的值,放入外部變量中,并在程序中將市電脈寬值計算出來(圖5)。
6結論
市電旁路與UPS電源的安全、快速切換是UPS性能的重要方面,為了避免靜態開關在切換過程中因環流而燒毀,實現市電旁路與UPS電源的安全切換,本文重點對單相UPS鑒相技術進行了詳細的研究,本文的數字鑒相技術只要再添加一路逆變采樣就可以通過軟件實現市電旁路與UPS電源鑒相,極大方便了UPS調試過程,大大提高了LIPS切換過程的安全性與可靠性。
參考文獻:
【1】祝龍記。劉暉.三相UPS電源鎖相與換相技術的研究【J】.安徽理工大學學報(自然科學版),2007(12):29.32.
【2】劉暉.基于DSP的三相應急電源的研究【D】.安徽:安徽理工大學.2007.2010.2VOI.34NO.
科士達模塊化UPS榮獲優秀數據中心設備獎
科士達YMK系列UPS在評選中榮獲優秀數據中心設備獎,這是繼科士達RP系列在2010年金融展評選中榮獲優秀數據中心設備獎后,科士達又一模塊化UPS系列獲此殊榮。
本年度金融科技盛會——第十九屆中國國際金融(銀行)技術暨設備展覽會近日在北京順利落幕,組委會針對中國金融用戶市場上主流IT技術、設備和方案進行全面評選,遴選出本年度在金融科技領域表現優異的產品和方案。科士達YMK系列UPS在本次評選中榮獲優秀數據中心設備獎,這是繼科士達RP系列在2010年金融展評選中榮獲優秀數據中心設備獎后,科士達又一模塊化UPS系列獲此殊榮。
YMK系列UPS是科士達公司推出的高端模塊化UPS,單模塊容量4KVA/6KVA/10KVA/15KVA/20KVA可選(三單模塊4KVA~10KV;三三模塊10KVA~20KVA),單機柜最大容量覆蓋50KVA、100KVA、200KVA三種功率范圍,方便用戶靈活配置。該系列產品在元件選型、PCB布線、熱流設計、控制算法、外觀設計等各方面精益求精;采用DSP全數字控制技術,每個模塊采用一塊控制板單獨控制,模塊出現故障后可以迅速與UPS系統脫離,使得UPS系統更加穩定可靠。模塊與機柜間采用熱插拔技術,極大降低了系統的維護時間。它不僅在可靠性、系統效率、可用性方面取得新的突破,并且為用戶構建區域供電方案奠定了堅實基礎,完美適用于包括金融行業在內的數據中心關鍵應用環境。科士達RP系列、YMK系列UPS在此權威評選中雙雙摘取優秀數據中心設備獎,充分顯示科士達高端模塊化UPS產品和技術在金融行業市場上的領先用戶基礎。
APC簽約英邁 進一步擴展中國市場的渠道覆蓋
英邁將幫助APC進一步拓展IT市場,并加大在新興市場的渠道優勢,全球領先的關鍵電源與制冷服務商施耐德電氣旗下的APC(以下簡稱APC)日前宣布,APC與全球最大的IT分銷商之一、500強企業英邁(中國)投資有限公司(以下簡稱英邁)正式簽署戰略合作協議。
北京/中國,11月14日,2011年——全球領先的關鍵電源與制冷服務商施耐德電氣旗下的APC(以下簡稱APC)日前宣布,APC與全球最大的IT分銷商之一、500強企業英邁(中國)投資有限公司(以下簡稱英邁)正式簽署戰略合作協議。英邁將代理APC在中國地區的全線產品及服務,從而更好地滿足其渠道及用戶對整體方案的需求,并藉此實現新的業務增長點。隨著中國信息化和數字化生活的不斷發展,不論是個人還是企業,都離不開安全可靠的關鍵電源和制冷保障,此次合作無疑將會進一步擴展APC對中國市場的覆蓋,讓廣大用戶易于選擇并易于購買優秀的關鍵電源和制冷解決方案。
APC大中華區總裁黃陳宏表示:“隨著數字化城市,云計算推進的不斷深入,數字家庭,服務器機房,各種規模的數據中心市場保持了強勁的增長勢頭。作為關鍵電源和制冷領域的領導廠商,APC不僅擁有針對家庭及個人用戶的電源保護解決方案,同時針對于網絡布線間,服務器機房以及各種規模的數據中心,APC都能提供包括供電,制冷,機柜及監控,軟件管理在內的全面的解決方案。而作為全球最大的IT分銷商之一,英邁擁有完善的物流體系,強大的銷售及渠道網絡。強強聯手,不僅能讓更多的IT方案商完善其解決方案能力,提高其核心競爭力,同時通過更廣的區域及行業覆蓋,定能實現更好的用戶體驗,實現多方共贏。”
英邁是APC全球策略性的渠道伙伴,一直秉承“把先進的技術由制造商傳遞給用戶”的企業發展理念,致力于更好地服務渠道合作伙伴,為合作伙伴提供更多元化的產品和解決方案,幫助合作伙伴在激烈的市場競爭中提升盈利能力。憑借APC在關鍵電源及制冷領域的領先地位,此次雙方的合作將可以進一步豐富英邁的產品組合,進一步滿足客戶需求;特別是在APC 500VA~10kVA中低端UPS強勢產品被引入英邁后,英邁將更加輕松地為客戶在建立小型數據中心時,提供從交換機、存儲、服務器到UPS的一站式采購服務,力求在激烈的市場競爭中,實現廠商、渠道商、服務提供商及用戶“多贏”的局面。
APC一直致力于強化與渠道伙伴的合作,并重視渠道伙伴的發展。APC持續完善其渠道結盟,與渠道合作伙伴共享市場資源及銷售機會,鼓勵合作伙伴最大限度拓展市場,并確保其利潤空間;同時,APC為渠道合作伙伴提供針對性的銷售和技術培訓,以及量身定制的資源支持,提升合作伙伴的業務及盈利能力。
在關鍵電源及制冷市場中,APC在產品線、專業咨詢、設計規劃、增值服務、新產品研發和工程實施方面都有著明顯的核心競爭優勢。借助這些優勢,APC已成長為業內領先的基礎設施整體解決方案提供商,而更多加入APC合作伙伴生態系統的渠道伙伴也將由此具備各自發展所需的強大產品、方案及市場能力。
關于英邁
作為信息技術價值鏈上的重要環節,英邁通過卓越的營銷方案、專業的物流平臺、強大的技術與資金支持、先進的云計算與管理服務,結合產品整合與分銷服務,不斷為廠商和經銷商創造商機與利潤空間。英邁也是唯一一家產品多元化的全球IT分銷公司,向全球6大洲超過150個國家提供最豐富的信息技術產品與相關服務。
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關于施耐德電氣旗下的APC
施耐德電氣旗下的APC(簡稱APC)是全球領先的關鍵電源與制冷服務提供商,為家庭用戶、辦公場所、數據中心以及生產制造應用環境提供業內領先的產品、軟件及系統。施耐德電氣旗下的APC以持續創新為己任,致力于為關鍵技術和工業應用提供創新型能效解決方案,在整個服務生命周期內能夠實現周全的計劃、無縫的安裝,并進行定期維護。APC解決方案包括不間斷電源(UPS)、精密制冷產品、機柜、物理安全以及規劃和管理軟件,其中也包括業內最全面的涵蓋電源、制冷與管理的整體解決方案——APCInfraStruxure?架構/index.cfm
關于施耐德電氣
全球能效管理專家施耐德電氣為100多個國家的能源及基礎設施、工業、數據中心及網絡、樓宇和住宅市場提供整體解決方案,其中在能源與基礎設施、工業過程控制、樓宇自動化和數據中心與網絡等市場處于世界領先地位,在住宅應用領域也擁有強大的市場能力。致力于為客戶提供安全、可靠、高效的能源,施耐德電氣2010年的銷售額為196億歐元,擁有超過110,000名員工。施耐德電氣助您――善用其效,盡享其能!
臺達InfraSuite數據中心解決方案中標黑龍江廣電
臺達InfraSuite數據中心解決方案再次勝出,成功中標黑龍江廣電項目,又一次驗證了其不凡的實力。
臺達InfraSuite數據中心解決方案自今年四月問市以來,履履戰勝眾多全球知名品牌,在重要投標項目中脫穎而出,備受客戶青睞。如今,臺達InfraSuite數據中心解決方案再次勝出,成功中標黑龍江廣電項目,又一次驗證了其不凡的實力。
黑龍江廣播電視網絡股份有限于2010年7月得到省財政廳批復正式成立,主要功能是充分發揮廣電網絡的優勢,瞄準家庭信息化、社會信息化的發展前景和市場空間,重點培育廣電網絡基本業務、數字電視增值業務、集團用戶專網業務、數據交互業務等四大主營業務。
為確保業務的順利開展,為新業務提供高效、穩定的平臺,黑龍江廣電決定對新中心機房進行重新規劃與設計。招投標項目正式起動后,吸引了全球各大數據中心知名品牌悉數到場,黑龍江廣電也是嚴陣以待,邀請了機房建設方面的眾多技術專家參與評標。
最終,臺達InfraSuite數據中心解決方案成功中標UPS供電系統最后一個標段,此標段也是眾家必奪之地,因為將直接影響后續各地市機房建設與網點建設選用UPS電源等相關產品品牌的選擇。
臺達在投標方案中充分考慮了機房整體方案設計的合理性和施工方面的細節問題,對用戶機房建設布置中存在的問題提出了合理化的解決方案,InfraSuite數據中心解決方案的可靠性、可用性、可擴展性及可實施性方面的優勢得到了充分的展現,最終贏得了用戶及專家評委的充分肯定,并在競爭中取得了成功。
此項目經過近一年的跟蹤,通過整體方案設計、方案交流、公司實力展示,最終戰勝了所有競爭對手,是用戶對臺達整體實力的肯定和技術方案的認可,更是臺達InfraSuite數據中心解決方案的實力表現。
一種基于單片機的在線式UPS的設計
本文介紹了一種實用的新烈單相高頻的在線式UPS的設計,包括整流電路,Boost型ZVT_APFC電路,SPWM逆變電路,蓄電池充放電電路的設計,描述了UPS的應用背景及其發展,探索了實際應用中應該考慮的問題。
1引言
UPS(UninterruptiblePowerSystem)交流電源越來越廣泛地應用于國民經濟的各個領域。本文將介紹一種實用的簡單在線式UPS。
2UPS電源的基本結構
將220V電網電壓經全橋整流提供直流是實際應用中最為廣泛的變流方案,但會使電網產生嚴重畸變的非正弦電流而危害電網。較為理想的方法是采用功率因數校正措施。控制器采用功率因數校正控制芯片UC3855A/B。
3市電一蓄電池切換電路
它由兩個遲滯比較器組成,市電經過整流,分壓與由5V基準電壓分壓得到的電壓相比較,輸出接到51單片機4腳。
(1)當市電電壓大于170V
51單片機當檢測到4腳電平為高電平,市電工作指示燈亮起,蓄電池處于充電狀態。
(2)當市電電壓小于160V左右
51單片機當檢測到4腳電平為低電平,市電工作指示燈熄滅,蓄電池放電指示燈亮起。控制繼電器,使得市電停止工作。
4蓄電池充放電切換及輔助電源
蓄電池充放電電路及輔助電源電路可由主變壓器,整流橋,以及可調三端穩壓管LM317以及LM7812組成。充電電路的通、斷由51單片機的6腳控制。當市電正常時,蓄電池放電指示燈熄滅,同時充電指示燈亮起。當市電不正常時,蓄電池放電指示燈亮起,同時充電指示燈熄滅。
市電經過變壓器降壓并整流,濾波成平滑的直流電壓27V,加到三端穩壓器LM317的輸入端,再經三端穩壓器LM317穩壓,輸出約12V的直流電壓。構成SG3524的輔助電源。另外5V電源可由SG3525的16腳獲得。
5逆變穩壓電路
逆變器主電路圖采用全橋逆變電路。控制器采用SG3525,根據SG3525的工作原理,要得到SPWM波,必須有一個幅值在l~3.5V與市電同步的的正弦信號,與鋸齒波比較,生成SPWM脈寬調制波。
取得市電同步信號中,通過一個遲滯比較器和一個二階濾波器,其功能就是獲得一個50Hz的正弦波信號。為保護開關管,采用隔離驅動,驅動電路圖2由驅動脈沖放大和5V基準組成。
6軟啟動
UPS的設計思想是在用戶開機后,總開關指示燈亮起,首先通過51單片機程序設定4s的延遲時間,即封鎖逆變器,減少故障率。同時市電旁路指示燈亮起,市電旁路導通。當運行了4s以后,逆變器正常工作,市電旁路繼續導通。不過是在空載工作。等到經過21S左右,逆變器已經可以輸出穩定的,標準的工頻50Hz,220V且與市電同相時,市電旁路指示燈熄滅,逆變器開始工作。
7結束語
基于單片機的在線式UPS電路,輸入交流電壓范圍在170~265V左右,輸出電壓范圍在200~240V的50Hz的正弦波,輸出功率為500W。切換時間可以保證在3.5~5ms之間,基本滿足了一般的需求,在特殊領域里,可以采用多個蓄電池并聯的冗余技術,一旦檢測到蓄電池放電電壓降低到臨界值,開關立刻切換到另一蓄電池供電,保證輸出電壓的連續性。
參考文獻
[1]阮新波,嚴仰光.直流開關電源的軟開關技術[M].北京:科技出版社,2000.
[2]錢希森.小型UPS原理及應用.北京:科學出版社,2000.
[3]候振義,王義明.UPS電路分析與維修.實用能源技術,北京:科學出版社,2000.
淺談通信樞紐樓的交、直流設備
本文針對通信樞紐樓交流、直流和接地系統,以及通信設備的選型、安裝、調測要求和通信樞紐樓用電負荷的重要性、特殊性問題,圍繞通信電源供電系統的可靠性這個主題,對通信樞紐供電系統進行一些淺顯探討。
通信電源系統是通信系統正常運行的基本保障,隨著通信新業務新技術的飛速發展,通信電源系統的規模也日益增大,特別是通信樞紐中,通常有幾套甚至數十套通信電源設備。而現代通信設備不僅對交、直流電源、UPS系統有較高的要求,同時對工作環境也提出了較高的要求,對空調設備有很大的依賴性。因此要保障通信系統的正常運行,必須保障通信機房空調設備的正常運行,只有這樣才能提高整個通信電源系統的可靠性。對于其中交流配電系統、UPS配電系統和柴油發電機組、監控系統、接地系統更應特別的重視。
一、交流配電系統
1、樞紐樓的重要負荷及供電要求
通信樞紐的用電負荷,主要包括通信設備、消防設備及建筑照明和集中空調等設備。通信樞紐的主要用電負荷為一級用電負荷和特別重要負荷,而且負荷容量較大,應由兩路交流高壓電源作為正常電源供電。當其中一路交流電源發生故障時,另一路交流電源應不致同時受到損壞,而且每路應能滿足全部用電負荷的需要。同時,還應設置后備應急電源,通常宜為快速自啟動的柴油發電機組,并能滿足全部特別重要負荷的用電需要。
兩路高壓電源應從城市電網中兩個獨立的變電站分別引入,并且采用專線供電。如果條件不允許,在可靠性有保障的前提下,也可從同一變電站的不同母線段或從環形供電網上引入兩路高壓電源。
2、高壓配電系統
通信樞紐的高壓配電系統通常采用10kV電壓等級。兩路10kV電源宜采用單母線運行方式,必須設置高壓進線柜、高壓計量柜、高壓PT(避雷器)柜、高壓開關出線柜等裝置。
3、變壓器的選擇
通信樞紐有著大量的重要負荷和一般負荷,為了保證供電的可靠性,通常自高壓10KV引入開始,將通信設備與建筑設備分系統供電。通信設備用電和建筑設備用電應設置兩臺變壓器,當其中的任一臺變壓器斷電時,熱備用變壓器的容量應能滿足全部重要負荷和一般負荷的用電需要。
通常變壓器選用溫度控制風冷方式、環氧樹脂澆注或環氧樹脂繞包式干式電力絕緣變壓器,為了使變壓器容量在三相不平衡負荷下得以充分利用,變壓器的繞組接線方式宜選用yn11連接接線方式,承受單相不平衡負荷能力強,有利于抑制高次諧波電流及單相短路故障的保護與切除。通信樞紐的建筑設備用電負荷相對穩定,變壓器容量按遠期負荷設計。
變壓器安裝后的測試,一般在溫度20-30℃情況下檢測,用2500V兆歐表進行測量,線圈絕緣電阻測量:高壓對低壓及地≥300MΩ低壓對地≥100MΩ,鐵心絕緣電阻測量:鐵心對夾件及地≥2MΩ,穿心螺桿對鐵心及地≥2MΩ。測試正常后,根據電網電壓情況和變壓器銘牌,把調壓分接的連接片按分接指示牌的標志接到相應的位置上。
4、固定發電機組的選擇
在不停電供電系統中,市電中斷的時間較短,通信用直流設備可以通過蓄電池供電,通信用不間斷設備通過UPS供電。由于,蓄電池的容量有限,不能長時間的供電。因此,為保證市電在長時間停電后,通信設備能夠正常運行,在通信樞紐交流供電系統中必須配置備用柴油發電機組。
通信樞紐柴油發電機組選擇水冷式、無刷勵磁裝制、電啟動、高速柴油發電機組作為自備應急電源。發電機組的容量應能保證全部重要負荷正常工作,包括通信電源的交流設備、UPS設備、通信機房空調設備、消防設備、電梯設備及通信機房保證照明等,并且以大型UPS設備的容量和柴油發電機組有效起動容量是否匹配為標準,油機房宜采用降噪處理。通信樞紐樓建設初期,柴油發電機組的數量不宜超過兩臺。隨著通信樞紐樓的發展,交流配電系統的逐步增加為依據設置應急發電機組,其數量也不宜超過兩臺。
5、低壓配電系統
通信樞紐樓的通信設備用電與樞紐樓其它設備用電宜各自設置相應的低壓配電系統,各系統的主電源進線按通信設備及建筑設備用電變壓器組構成,變壓器低壓側宜采用母線排連接方式。低壓配電由低壓互控柜、市電油機自動轉換ATS、電容補償柜、低壓配電柜等組成。低壓配電設備安裝完成后進行絕緣測試,絕緣電阻必須大于2兆歐姆,方可投入運行。
備用發電機組接入配電低壓配電系統應符合下列要求,發電機組電源與市電網電源應設置電氣和機械聯瑣設備ATS,ATS與市電切換必須采用相角偵測切換,嚴禁與市電并網運行,避免與市電網的計費混淆。
另外,低壓配電系統無論在設計或運行時,都較難預計零序電流分量的大小,因此,進行電源轉換及聯絡用的功能性開關電器,如斷路器、接觸器等,宜將中性線與相線一起斷開或接通。
通信設備屬特別重要負荷,宜采用雙電源、雙總線、放射式配電方式。兩路電源線在未端配電裝置自動或手動倒換。建筑設備負荷用電、消防系統設備及其它防災設備同屬特別重要負荷,它們的配電應自成體系,也應采用雙電源、雙總線配電。兩路電源在未端配電裝置自動或手動倒換,重要的及容量較大的設備,采用放射式配電;通信機房保證照明也屬特別重要負荷,宜應采用雙電源、雙總線配電,兩路電源在未端配電裝置自動或手動轉換,可采用放射式或樹干式配電,其它的重要負荷及次要負荷設備,采用放射式或樹干式配電。
6、無功補償
通信樞紐交流供配電系統的無功功率補償設備,采用低壓側集中補償的方式,宜采用低壓自動投入補償裝置。當用電設備中有容量較大用電量、負荷平穩且經常使用的設備時,如大型UPS、壓縮機、風機、水泵、電梯等,其補償電容量為15kVar以上,高壓側的功率因數應大于0.9以上
淺談UPS的IGBT整流技術
根據UPS的電路拓撲和工作原理,UPS有多種形式,可大致分為三類:后備式、在線互動式、雙變換式。
不間斷電源的兩大基本作用為:
1.平時向負載提供高質量的電源,達到穩壓、穩頻、抑制浪涌、尖峰、電噪音,補償電壓下陷、長期低壓等電源干擾。
2.斷電時不中斷供電,利用電池的儲能將直流逆變為交流,向負載提供高質量的電源繼續支持負載。
UPS按容量可分為小功率(5KVA及以下容量),中功率(5K-30KVA),大功率(30KVA以上容量)。
根據UPS的電路拓撲和工作原理,UPS有多種形式,可大致分為三類:后備式、在線互動式、雙變換式。
后備式(Off-line)
運行原理:市電正常時,它向負載提供的電源是對市電電壓稍加穩壓處理的“低質量”正弦波電源,逆變器不工作,蓄電池由獨立的充電器充電。當市電超出規定范圍時,負載由繼電器轉為電池逆變供電。
線交互式或三端口式(Line-interactive)、
運行原理:UPS中有一個雙向變換器(bidirectionalconverter),既可以當逆變器使用,又可作為充電器。所謂在線是指輸入市電正常時逆變器處于熱備份狀態而作為充電器給電池充電。
在線式(On-line)
運行原理:不管電網電壓是否正常,負載所用的交流電壓都要經過逆變電路,即逆變電路始終處于工作狀態。所謂雙變換是指UPS正常工作時,電能經過了AC/DC、DC/AC兩次變換供給負載。
由UPS的結構可以看到,無論什么結構形式,整流器都是UPS必不可少的組成部分。在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展,與之相適應的的就是產生了6脈沖整流技術,6脈沖整流器簡單可靠,大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電。電池直接掛在直流母線上,當輸入市電正常時,靠整流可控硅的調節對電池充電,同時為GTR或IGBT結構的橋式逆變器供電,逆變器將直流逆變為交流,最后經過輸出變壓器的升壓及濾波,提供純正的交流輸出。從其結構中可以看出,可控硅整流是為了提供恒定的直流電壓而采取的一種整流方式(可通過可控整流的導通角調整來適應輸入電壓變化,確保輸入交流電壓變化時整流輸出直流電壓的恒定),由于可控硅整流只能斬掉一部分輸入電,所以其恒定輸出電壓的代價是將輸出電壓恒定在底于全波整流輸出電壓的某個數值上。
可控硅整流的最大缺點就是對電網的干擾問題,由于輸入斬波產生的回潰污染。例如,UPS的輸入端AC/DC整流電路中采用的是六脈沖整流技術時,輸入的功率因數只有0.66~0.8,與負載量成反比,形成的總諧波分量達30%左右,特別是中大功率UPS,大量的諧波電流會注入電網,造成電壓畸變,電能質量下降,給電力系統發、供、用設備帶來嚴重危害。
這樣傳統的UPS在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”。諧波電流不僅污染電網,而首先受到污染的是系統本身。再者,由于它的輸入功率因數低,輸入無功功率大,要求系統配電容量和系統中其他設備的功率容量都要增大50%;這將使得電網的電壓波形受到干擾,電網配線的載荷能力下降,嚴重時可能導致該線路供電系統的震蕩或者其他設備工作異常。高次諧波還消耗大量無功功率,增大線路的的損耗,引起電子保護裝置的誤動作,使電機會產生附加力矩和附加損耗,影響儀器、儀表的計量準確度,對計算機網絡,通信系統產生電磁干擾現象等。
UPS本身成了一個大的電磁發射源,在為所保護的負載提供純凈電源的同時,自身又會產生新的電磁干擾。如何有效消除這些電磁干擾已成為UPS技術發展的一個重要問題,用戶對無污染的綠色UPS的呼聲也越來越高。電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染。國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。1996.1.1起,歐洲聯盟EU(15國)開始強制執行89/336/EEC有關EMC的指令(EEC歐洲電工委員會的英文縮寫)。大意是所有的電子電器產品(含變頻器以及UPS裝置)必須符合EMC要求,并加貼CE標記才能在歐洲市場上銷售。說明世界各國都重視電磁兼容=這門技術,像電氣安全一樣的重要。
IEC國際電工委員會對它的定義:“設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”,這里面說的電磁騷擾即是我們常說的電磁干擾。
從電磁兼容的定義可見:設備系統不僅應具有抑制外部來的電磁干擾能力;而且其所產生的電磁干擾不得應不得影響同一電磁環境中其它電子設備的正常工作。UPS既是一個受電設備,電網向它提供有功、無功功率外,同時電網中的浪涌、尖波毛刺等諧波也傳統輸出來,另外還有輻射、感應偶合進來的電磁干擾信號;UPS又是一個干擾源,它除了向負載提供穩頻、穩壓凈化電源外。由于UPS是電力電子變流裝置,整流部份對電網產生的高次諧波反向注入電網,造成電網壓畸變,影響同一個電網上的電氣設備,它變成干擾源。另外,這些高次諧波還以電磁場方式,向內部和外部空間產生射頻干擾,會影響計算機、電子儀器儀表,通信和無線電設備正常工作。
一種新型在線式UPS充放電電路的設計
充電電路是UPS電路的一個重要組成部分。為延長蓄電池的使用壽命,要求有合理的充電模式即均衡充電。討論了均衡充電的特點。針對在線式UPS,設計了一種新型的充放電電路,對其工作原理進行了分析,建立了電路模型,給出了主要參數的計算方法和實驗波形。實驗結果表明所設計的電路性能良好。
目前UPS中的蓄電池大量使用密封免維護電池。盡管隨著密封免維護電池制造技術的不斷改進和完善,其預期使用壽命已從原來的4至5年提高到10至20年,然而大量的UPS電源運行實踐表明,只有合理的充、放電過程和方式才能有效地延長其使用壽命,達到廠家的預期值。在線式UPS中一般都設有專門的充電電路實現對蓄電池的充電,常用的充電形式有恒壓充電方式、恒壓限流充電方式以及均衡充電方式[2],[3]。其中均衡充電方式最有利于延長蓄電池的使用壽命,因而在在線式UPS中得到了廣泛應用。
2.蓄電池充放電特性
2.1蓄電池均衡充電特性
目前在絕大多數在線式UPS電源中都設有專門的充電電路來實現對蓄電池進行均衡充電,從而可以避免過大的初期充電電流對電池壽命的不利影響。均衡充電的特點是“先恒流充電后恒壓充電”[3],[4],其充電過程為:在充電的初期,適當降低充電電壓,利用充電電路的限流啟動功能,將電池的最大充電電流限制在0.1~0.125C,當充電電流降至約0.07C左右時,再將充電電壓上升至浮充電壓(10節蓄電池的浮充電壓為136V),顯然這樣的充電過程有利于延長蓄電池的使用壽命。
均衡充電的典型充電特性如圖1所示(以單體12V,12AH蓄電池為例):
圖1蓄電池均衡充電過程示意圖
由圖1可知,蓄電池的充電過程分為三個基本階段:第一階段為恒流充電階段,充電電流約為0.1C(C為電池標稱容量)即1.2A,恒流充電過程中,充電電流保持不變,充電電壓近似線性上升,這樣可以防止因電池過流充電而縮短使用壽命。第二階段,當充電電壓達到136V后,充電電流逐漸減小,此過程電池電壓維持不變。第三階段為浮充階段,電池以很小的電流(約0.06~0.1A)充電,此過程可以補充因電池自然放電而造成的能量損耗和電壓降低。
圖2充放電控制電路
2.2蓄電池放電特性
對長時間電池后備供電的UPS而言,蓄電池被深度放電是造成蓄電池的使用壽命縮短的主要原因。蓄電池放電時,不同的放電速率所對應的臨界關機電壓閾值不同。對于單體12V的蓄電池而言,電池放電時間與閾值電壓的近似關系如下表:
由此可見,為了能最大限度地獲得最長的安全放電時間而又不致于造成電池電池的深度放電的關鍵是:必須設計電池電壓過低自動關機(關逆變輸出和輔助電源)的保護電路,該保護電路應能夠使電池電壓過低自動關機電壓的閾值隨負載大小而自動調整,并使該值始終高于在該放電速率下所允許的臨界放電電壓值。
UPS電源供電時間計算
為保證電網停電時,也能利用UPS電源繼續向計算機提供高質量供電,我們就必須得知道自己購買的UPS能維持多長時間的持續供電,確保在這段時間內能恢復市電正常供電,我們有以下公式來進行供電時間的技術:
UPS的額定容量是指UPS的最大輸出功率(電壓V和電流A的乘積)
通常市場上所售的UPS電源,容量較小的以“W”(瓦特)為單位來標識;超過1千瓦時,用“VA”(伏安)標識,“W”與“VA”值是有區別的。這就要求我們必須區別具體情況來選擇UPS。一般來講,1千瓦以內的小容量UPS一般都用“W”表示容量,容量在1KVA~500KVA的UPS都用VA而不是W來表示容量。
事實上,“W”總是小于等于“VA”。它們之間的換算關系可用如下公式計算出來:W=VA×功率因數。功率因數在0~1之間,它表示了負載電流做的有用功(W)的百分比。只有電熱器或電燈泡等的功率因數為1。對于其他設備來說,有一部分負載沒有作功。這部分電流是諧波或電抗電流,它是負載特性引起的。由于有這部分電流,所以“VA”值比“W”值大,在功率因數為1時,“W”和“VA”值相同。
那么在我們為計算機等設備選配UPS電源時,怎樣選擇合適的UPS容量?若選擇不當,通常會出現以下兩種情況,一是容量過小,即所謂小馬拉大車,很可能會造成設備的損壞;另一種情況是容量過大,造成資金的浪費。因此,正確地選擇UPS的容量對網絡管理人員來說是一件重要的事情。
一般來講,UPS在容量選擇應考慮以下因素:
實際負載情況:P=∑Pi/f
即實際所有負載的總和∑Pi,再除以功率因數f,f=0.6~0.8,即可得到實際負載容量P。
如何優化數據中心中的UPS的可用性
如果您運行的高可用性數據中心,你知道你的不間斷電源系統(UPS)等發揮重要作用。任何時候,一個UPS故障,任務關鍵的電力負荷有潛在危險,這就是為什么UPS的可用性是一個重要的考慮因素。
那么,數據中心運營商如何優化UPS的可用性?UPS的可靠性是UPS整體動力系統設計功能中最終少不了的設計比。無論在您在您的UPS還是電源保護方案,增加UPS的可用性最可靠的方法是把重點放在減少維修時間,并最大限度地提高全冗余。
UPS的可用性平均無故障時間MTBF
UPS電源產品的可用性從低到高可分為四類,其中可用性的最高級別就是系統在故障后的修復過程不影響應用,即MTTR=0。而最高級別可用性的實現形式就是通過模塊化UPS與冗余配置相結合來實現。模塊化UPS可以實現故障的快速修復,冗余設計則實現了故障期間的系統能夠照常運行。
隨著數據中心IT系統應用的不斷深入,人們已經意識到系統故障難以避免,因而不再單純追求系統可靠性,轉而尋求最高可用性的IT設備。而系統可用性A(t)的定義為:電子系統在使用過程中(尤其在不間斷連續使用的條件下),可以正常使用的時間與總時間之比。系統可用性可用平均無故障時間MTBF(是設備失效率λ的倒數)和平均維修時間MTTR表示。
根據伊頓公司2011年1月最新發布的白皮書表示,目前還沒有測量MTBF的通用標準。多年來,大部分政府部門只要求廠商提供有關的MIL-HDBK-217F手冊的最新版本為基礎計算,而許多商業用戶都采用了符合Telcordia(Bellcore實驗室)的SR-332。隨著科技的發展,MTBF的測量,不是制造可靠性產品的唯一的方法,制造商的可靠性設計(DFR),更加注意產品在不同條件下使用,并達到預期的目的。
盡管如此,MTBF仍然是負載供電保持連接的一個標準。
鑒于在數據中心中UPS發揮著至關重要的作用,所以是否能快速更換老化或故障部件是至關重要的。
數據中心UPS的設計和內部電源路徑
打造一個穩定的UPS電源路徑盡管會增加成本,但如果整流器,逆變器或內置備用電池系統組件失敗,不間斷電源的關鍵負載將發揮重要作用。
四種基本的UPS的可用性設計:
備用UPS
在線互動式UPS
雙轉換式UPS
雙轉換與多模式運行UPS
這些UPS設計的每一個功能皆有不同的內部電源路徑。備用的UPS通常具有兩個電源路徑。如果電源開關出現故障,設備斷電。大多數備用系統是有限的,電力不到2千伏安,所以一般只有幾件的IT設備不受影響。
提高UPS電源路徑UPS的可用性策略
增強UPS的電源路徑可靠性的幾個方法:
新增電池串并聯。
安裝一臺發電機。
確保UPS具有自動靜態旁路開關。
增強部署并聯數據中心UPS的可用性
上圖展示了簡單但很重要的兩點:電源路徑是串行連接;電源路徑組件是并聯冗余。如果其中一個離線,其他補償,從而確保整個運作的系統。
并聯UPS架構
在UPS行業通常有并行系統中部署使用的幾種方法。最流行的方法是在兩個級聯(系列)的并行體系結構或在一個完全冗余并聯結構系統部署。
級聯冗余系統有時在兩種情況下使用,UPS系統可用于支持基礎負載,但它們是不同型號或不同廠家,所以他們不能在并聯冗余配置在一起。級聯并行體系結構使你克服這種限制。
全冗余并聯結構通常提供更高的可靠性。但是關鍵得看如何實現。
電池可靠性的影響
一個UPS的設計常規采用電池供電,但同時又影響電池的運行時間和使用壽命。
提高數據中心UPS的可用性的六個關鍵步驟
1)標準化的高品質的UPS。
2)選擇具有多個內部電源UPS的路徑。
3)找一個有能力的UPS支持你的IT設備。
4)部署冗余,并聯式UPS。
5)尋求可以提高平均修復時間的功能。
6)選擇盡量減少使用電池設計的UPS。
以上就是本文對如何優化數據中心中的UPS的可用性的分析,希望本文對大家會有些許的幫助。
企業文化
人的價值高于物的價值。人的價值放在首位,物是第二位的。
共同價值高于個人價值。共同的協作高于獨立單干,集體高于個人。
社會價值高于利潤價值、用戶價值高于產品價值。
一.共同愿景
服務無缺陷,流程無縫隙,工作無差錯,管理無漏洞。
二.核心價值觀
共同拼搏、共同努力,共同成就、共同分享。
三.企業精神
匯聚和諧,追求卓越
四.企業理念
經營理念——崇尚人本,追求共好
以顧客為本:最大限度地滿足顧客需求。
以員工為本:狠抓嚴管,深疼厚愛,員工與企業共達理想。
利益相關者都是上帝。客戶是上帝,員工也是上帝,合作伙伴、投資者、經銷者和所有的參與者都是上帝。只有以誠求成,企業才能在激烈的市場競爭中得到生存與發展。
管理理念——大膽假設、系統思考、柔性操作、防范風險
人類擁有夢想而偉大,然而“求其上,得其中;求其中,得其下;求其下,得其下下”。在制定目標時,要高瞻遠矚,敢于設定具有挑戰性的目標,在通盤考慮、充分論證的基礎上,審時度勢,敢于拍板,敢于承擔責任,不拖泥帶水。同時在每一個項目的執行操作中,要實事求是,尊重客觀規律,敢于變革,勇于創新,將風險降到最低限度。
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