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对比高压直流与模块化UPS
时间:2017-03-02   作者:广东恩亿梯电源有限公司
 高压直流与模块化UPS的可靠性、可用性、节能效果比传统UPS供电系统有显着提高,这不但是从功率转换设备标准化,机架标准化,电池配置和结构标准化方面评估,高压直流与模块化UPS使主机规格由传统UPS的几十种减少到几种,电池组电压规格由传统UPS的十几种减少到几种,简化并提高可用性作用比较明显。
  
  高压直流与模块UPS的可靠性对比
  
  高压直流电池供电不需经过DC/AC转换,隔离了供电系统中不可预见、突发性的故障对负载的威胁。
  
  高压直流供电系统负载供电的可靠性,实际上等于备用电池供电的可靠性,而备用电池可靠性的提高,很大程度取决于电池组的质量好坏和检测手段,因此人为因素对整个供电系统的可靠性有较大影响。如遇到自然灾害或人为故障影响,造成供电系统损坏,后备电池因容量有限无法继续向负载供电,会造成负载中断,而UPS可以通过旁路选择油机或另外一路市电对负载紧急供电。
  
  模块化UPS因为采用了并联冗余设计,每个模块均具备完整的UPS功能,即便任一模块发生不可预见、突发性的故障,也不会对负载供电造成影响。
  
  输入谐波电流及功率因数对比
  
  因高压直流的功率模块技术是从电力操作电源延伸而来,模块的功率范围相对较小,从目前国内主流生产高压直流厂商的技术水平来看,输出功率在5KW(240V/20A)以内的单相整流模块,均采用有源PFC校正技术,基本可以达到THDI小于5%,PF大于0.99,而输出功率在5KW以上的三相整流模块,大多采用六脉冲无源PFC校正,其THDI基本在25%到35%之间,PF在0.9左右。
  
  而高频UPS因为产品设计起点高,投入研发时间久,无论是功率范围或技术的稳定性,都优于高压直流模块的技术水准,从目前模块机生产商的技术水平看,无论UPS模块的功率大小,都采用了IGBT整流技术,THDI小于5%,PF大于0.99已成为普遍的应用指标。
  
  工作效率对比
  
  目前高频化UPS电源的工作效率基本在93%-96%左右,而高压直流的功率模块工作效率基本在92%-95%之间,这是因为虽然它减少了DC/AC逆变这个环节,但同样存在PFC整流和DC/DC变换两个环节,而DC/DC变换因为有高频变压器的存在,其效率反而比高频UPS的DC/AC变换(无变压器)降低1%~3%。
   
  技术复杂性
  
  高压直流并联没有频率同步问题,不存在环流问题,冗余并机更简单。
  
  模块化UPS虽然存在上述问题,但数字技术正以人们无法想象的速度在发展着,技术的更新,产品的升级,无时无刻不在重复的发生着,以DSP作为核心的控制技术在UPS的应用已经有十余年的历史了,其稳定性早已得到验证。
  
  而高压直流功率模块,主要采用的模拟技术,在模块机为代表的数字技术面前,其稳定性、离散性差距明显,被淘汰只是时间的问题。
  
  现阶段高压直流供电系统的概率密度较小,占地面积偏大。
  
  负载的适应性
  
  以240V直流供电系统为例,其供电范围从198V~292V,再考虑到线路损耗等因素:
  
  负载的正常工作电压范围要求在AC165V~AC264V之间
  
  对于三相输入和有工频变压器的负载不适用;
  
  对负载内置的开关和保险需要按照直流的电压等级来配置;
  
  对服务器机柜内部的风机和部分显示器不适用;
  
  对机房内的通风和应急照明设备不适用;
  
  高压直流供电降低了对负载的供电质量,并提高了负载适用范围。
  
  UPS电源可以提供稳压精度为1%,电压谐波小于3%的交流电,不存在负载适应性问题。
  
  分配电系统的安全性
  
  通信数据机房内的设备数量众多、种类繁杂、线路密集,日常维护、更新、扩容等活动频繁,对配电系统的安全等级要求很高。
   
  因高压直流的输出分配电系统相比于交流分配电系统,对开关和保险的规格等级要求高,对爬电距离和线缆绝缘等级要求高,而相应的规范、标准和器件种类、规格等又比较少,势必会增加设备投资成本和风险成本。
  
  高压直流采用悬浮供电模式,但负载输入端和功率模块输出端因为共模接地电容的存在,对地仍存在100V~150V的直流电压,并随着模块和负载数量的增加而愈强。
  
  而悬浮供电使负载对零地电压的要求无法满足,对人身的安全防护,完全依赖于对地绝缘监测装置,存在误报或漏报的可能。因为直流系统不存在电压过零点问题,而且蓄电池自身内阻非常小,当负载或人为操作不慎短路时,所产生的危害会远远大于交流供电方式。
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