第二级――双变换在线模式。当市电的电压与频率波动加剧,超出最内部的圆形界线落在图3中间的圆环型带区时,UPS立刻转换到整流、逆变的双变换模式,此时的UPS40%负载工作效率通常在85~94%左右,与目前数据机房UPS的工作模式完全相同。
第三级――电池放电逆变模式。当市电的电压与频率越出中间的圆时或者停电时,即超出了UPS整流输入所允许的电压与频率范围时,UPS将关断整流器,进入电池放电工作模式,此模式下UPS的满载工作效率约为86~95%左右。
根据国内典型的数据中心实际电能质量数据统计,对于进行上述分级运行的UPS系统,如果设定U1=240V,F1=51HZ,其一年的95%时间将运行在休眠模式,小于5%的时间工作在双变换模式,不到1%的时间工作在电池放电模式。如果以一个负载容量为5000KW的中等规模IDC机房采用老式12脉冲相控整流UPS为例,假设其40%负载率下的效率为达到了国家能效III级UPS标准的87%为计算依据,其每年的电费节约将高达460多万元,如表1所示。
表1 采用分级运行模式后的节能数据
五、绿色休眠在线模式的安全切换问题
采用UPS绿色休眠在线模式对数据中心机房的节能效果是非常显著的,但是很多用户担心分级转换的时间间隙问题,是否会因切换时间过长导致负载断电呢?
实际上这种担心对于伊顿公司的产品与技术而言是多余的,以伊顿公司的最新一代UPS――9395为例,由于采用了专利的休眠技术、同步跟踪技术及多DSP数字锁相技术等诸多业界领先的技术,不仅保证了分级的安全性和稳定性,也保证了切换时间的快速性。
首先是分级切换时的电压变动数据,其实测的三相电压变动曲线如图4所示,UPS输出三相电压动态偏离值远小于UPS 标准CLASS 1及计算机安全标准ITIC曲线的输入电源安全要求,标明切换瞬间的电压波动很小,完全优于IT负载对输入电压波动的容差;其次是切换间隙时间,实际测量的三相电压波动的切换时间最大为1.6ms,单相电压波动的切换时间最大也为1.6ms,如图5所示,这一时间不仅远小于机房IT负载所要求的安全转换间隙,还远小于数据中心机房常用的静态转换开关STS 所能达到的最快4~5ms的转换时间,从而确保了机房负载在转换过程中的供电安全性。