鉴于以上原因,我们对改革传统UPS系统的设想是,从根本上去掉传统的AC/DC和DC/AC变换结构,这可能是对传统UPS供电系统进行彻底改革的唯一出路。
为此要做到两点:
①去掉或转移UPS对供电质量进行补偿调控的功能;
②改变过渡储能器件(蓄电池)在系统中的位置,或者采用新的储能器件代替蓄电池。
(2)不停电供电系统能源配置要求
图2给出了传统数据中心供电系统的能源配置在图2中,整个系统是靠三种能源实现不停电供电的:
①可连续供电的主能源—市电;
②可连续供电的备用能源—柴油发电机;
③在主备交流能源转换期间保证IT设备连续不间断供电的过渡备用能源—蓄电池。
(3)计算机供电系统演变和传统UPS供电系统产生的过程
图3给出了计算机供电系统演变和传统UPS供电系统产生的过程。
从计算机问世至20世纪60、70年代,计算机由电网市电直接供电,机内电源担负着高压交流电到低压直流电的转换,并且保证了对IT设备的供电质量,当时的开关电源(或其他电路结构的AC/DC电源)由于功率器件性能的限制,其输入端必须配置50Hz降压变压器;
20世纪70、80年代,计算机提出不停电供电要求,而实现这一功能是从研发和配置一个独立的设备开始的,这就是最初的UPS设备。鉴于它是一个独立的设备,就把它配置在IT设备前面的交流供电系统中,而IT设备内部保留了原来的开关电源。因为开关电源输入端配置了降压变压器,所以要求独立的UPS设备是交流输入/交流输出;
同样是在20世纪70、80年代,电源业内开始了20kHz的革命,80年代末90年代初,无输入变压器的开关电源开始成熟并逐渐产品化,高性能的开关电源在IT设备中得到了普遍的应用。虽然开关电源输入已经去掉了降压变压器,但是UPS作为独立的设备仍保留了交流输出,以至于开关电源也必须保留AC/DC和DC/DC两级变换。
(4)过渡备用能源配置和传统双转换UPS结构形式的必然性
两个基本条件决定了传统UPS的结构形式:
①UPS作为独立设备配置在交流供电系统中;
②采用直流蓄电池作为备用能源。
如图4所示,电网市电正常时,电池需要AC/DC充电。市