DAHUA蓄电池 中国区总代理

目前,绿色节能的供电方案悄然兴起,文中简述了“冷热电三联供”在数据中心中的应用。在数据中心中,UPS供电系统的一个主要功能是为负载提供不间断供电(由于电网已具有很高的供电质量,UPS改善电能质量的功能已显得不那么重要了)。经过多年的实践,业界相继推出了多种供电方案。　　

　　1 单机供电方案　　

　　单机供电方案是UPS供电方案中结构最为简单的一种,其原理图如图1所示。系统由UPS主机、电池组、油机、输入/输出屏等组成。该方案不需要专门的配电设计和工程施工,安装快捷。缺点是可靠性较低。一般用于小型网络、单独服务器、办公区等场合。　　

　　2 串联热备份冗余供电方案　

　　串联热备份冗余供电方案是一种应用较早、简单而成熟的供电方案,它被广泛地应用于各个领域。UPS串联的特点是,主机UPS和备份机UPS均为完整的、具有独立旁路的在线式UPS单机。在市电正常情况下,主机UPS给负载提供100%的电能,备份机UPS不为负载提供电能;在主机UPS发生故障时,切换到备份机UPS为负载提供100%的电能,也可切换到维修旁路1,由市电直接为负载供电;当市电发生故障时,由电池组提供备用时间,转由油机供电。由两台UPS构成的串联热备份冗余供电方案的原理图如图2所示。图3是由三台UPS构成的串联热备份冗余供电方案的原理图,其工作原理与图2相同。

　　以由两台UPS构成的串联热备份冗余供电方案为例,一般是选用两台具有相同容量的UPS(也可采用不同容量的UPS),将UPS2的逆变器输出端连接到UPS1的交流旁路静态开关的输入端上,从UPS1的输出给负载供电。当市电正常时,由UPS1的逆变器输送电能给负载,UPS2处于空载运行状态;当UPS1中的逆变器出现故障时,负载才由UPS2的逆变器输送电能。此种冗余供电方式的优点是,对UPS单机的锁相同步跟踪控制技术要求不高(仅在两台UPS进行切换瞬间有所要求),热备份冗余供电系统构成容易、简单,主机和备份机可以采用不同生产厂家和不同容量的UPS产品。缺点为长期空载运行的其中一台UPS的配套蓄电池寿命缩短;由于一台UPS带全载,另一台空载,造成平均无故障时间下降;要求单机具有带“阶跃性负载”的能力,以保障主机出故障后,能将全部负载立即加到空载运行的备份机上。由于备份机长期处于空载运行状态,一旦出现切换过程,负载量将由0突变至100%负载,内部电路及元器件由于大电流的冲击,易造成损坏,使UPS的安全运行稳定性降低。　　

　　3 并联热备份冗余供电方案　　

　　并联热备份冗余供电方案是将多台同型号、同容量的UPS通过并机柜、并机模块或并机板把输出端并接而成。目的是共同分担负载功率。基本原理是:在正常情况下,多台UPS均有逆变器输出,平分负载和电流。当一台UPS故障时,由剩下的UPS承担全部负荷。并联冗余的本质是UPS均分负荷。实现组网形式多,有N+1或者N+X.实现并联冗余的前提是必须要解决以下技术问题:　　

　　①各并联的UPS的输出波形保持同幅值、同相位和同频率,并机时的环流应尽可能小,如:小于2%;　

　　②各并联的UPS应均分负载;　　

　　③USP故障时能快速脱机。　

　　并联热备份冗余供电方案的优点:多台UPS均分负荷,可靠性大大提高;扩容方便;系统寿命和可维护性大大提高。　

　　并联热备份冗余供电方案缺点:成本增加;在并机输出侧依然存在单点故障。　

　　图4所示的并联热备份冗余供电方案的原理图是一个N+1型冗余并机系统。要求N台UPS的输出必须具有同相位、同频率、同输出电压幅值,技术要求高。但多台UPS共同均衡的给负载供电,若一台UPS发生故障,会自动将有故障的UPS自动脱机,负载由其它的UPS共同均衡供电,提高了此种并机方式的性能,使平均无故障时间得到了提高,设备的运行更加稳定。图4实际上是通过并机板并联的1+1型并联热备份冗余供电系统。