如何选择最适合你的UPS-White Paper(连载一、共三)

如何选择最适合您的如何选择最适合您的UPS 连载一 连载一 为数据中心选择后备式 在线交互式 双转换式设计 以及新的高效 多模式能力 时应考虑的因素 作者 Chris Loeffler 伊顿分布式电源解决方案分部数据中心应用经理 摘要摘要 以前 数据中心管理人员和设备管理人员可以从三种UPS拓扑结构中选择 后备式 在线交互式和双转换式 它们在效率 性能和保护水平上有很大的区别 最新一代双转换UPS具有独特的多模式能力 这种UPS在超高效模式下运行 除非电源条件使其有理由切换 到较高保护等级 即双转换模式典型的保护等级 本白皮书介绍各种UPS拓扑的工作原理 研究工作模式对UPS性能的五个关键因素的影响 将电压维持在允许的范围内 无需锁定IT设备就可在各种模式间转换 与发电机电力之间平滑过渡 可靠性和有效性 能效 目录目录 不同不同UPS拓扑研究拓扑研究 3 UPS的设计和工作模式如何影响其性能的设计和工作模式如何影响其性能 5 将电压维持在允许的范围内 6 无需锁定IT设备就可在各种模式间转换 8 与发电机电力之间平滑过渡 10 UPS设计如何影响其可靠性设计如何影响其可靠性 11 UPS拓扑如何影响能效拓扑如何影响能效 12 结束语结束语14 伊顿简介伊顿简介 15 作者简介作者简介 15 如何选择最适合您的如何选择最适合您的UPS 为数据中心选择后备式 在线交互式 双转换式设计 以及新的高效 多模式能力 时应考虑的因素 作者 Chris Loeffler 伊顿分布式电源解决方案分部数据中心应用经理 哪种不间断电源 UPS 设计适合您的数据中心呢 答案取决于一系列因素的组合 这些因素受行业趋势和 技术发展影响 而且被广告的大肆宣传复杂化 从最基本的层面看 UPS执行两个基本和补充功能 调整输入电源 消除公共电网和其它主要电源上最常见的电压骤降和尖峰 通过动态地选择从公共电网 电池 备用发电机和其它可用电源上汲取电力 为电压骤降和短时断 电 5分钟到1小时 提供过渡电源 用于为数据中心的UPS提供这些功能 以满足行业标准和技术规范中对IT电源装置规定的要求 但是 它们 提供的保护等级和提供保护的方式不尽相同 市场上出售的UPS一般有三种保护IT设备的拓扑结构 后备式后备式UPS让设备一直用市电电源工作 直到UPS探测到问题时才切换到电池电源 以保护设备不 受电压骤降 浪涌或断电的影响 在线在线交互式交互式UPS在市电流入被保护的设备前 根据需要将输入市电电压升高或降低 或者使用电池 电源 双转换双转换UPS将设备从原市电电源上隔离开 将电源从交流转换到直流 然后再转换为交流 以提供 最清洁的电源和最高等级的保护 最新一代UPS中有一些机型具有多模式行动能力 通常称为 经济模式 或 高效模式 UPS一般在高效 模式下运行 除非电源条件使其有理由切换到保护等级更高的双转换模式 为特定用途 如工业或苛刻环境 也设计了其它拓扑结构 如铁磁谐振式和旋转式设计 本文讲述多数IT环 境中使用的典型的静态UPS拓扑 哪种设计适合您的数据中心呢 制造商为这些拓扑设计产品的方式对总体电源性能 数据中心的可用性和总 拥有成本有很大的影响 本文对根据使用要求选择最佳UPS内部设计时需考虑的一些重要问题提供一个客观 的看法 不同不同UPS拓扑研究拓扑研究 UPS拓扑可分为两个基本设计类型 双转换式和单转换式 双转换双转换UPS系统系统将电源处理两次 输入整流器将交流处理成直流 然后送入输出逆变器中 逆变器 再将直流处理成交流电源 送给T设备 在正常运行中 UPS通过整流器和逆变器组合不断地对电 源进行双重处理 如果交流输入电源超出了预定的限定条件 整流器将切断 UPS从电池汲取电力 电池电源通过输 出逆变器后输送到IT设备 UPS将一直用电池供电 直到交流输入回到正常的容限内 或电池电量用完 以最先发生的为准 图图1 典型的双转换UPS的内部设计 单转换单转换UPS系统系统在正常运行中用输入交流市电电源为输出负载提供所需的交流电力 有些系统使用 感应线圈或变压器调节输出电压 这些设计中也包括某些类型的电池充电电路 以确保电池充足电 量 如果交流输入电源超出了预定的限定条件 UPS会接通其逆变器 在有些设计中 逆变器一直接通 但不加载 逆变器从电池汲取电流 然后断开交流输入电源 防止从逆变器上将电力反馈到市电 电网 UPS将一直用电池供电 直到交流输入回到正常的容限内 或电池电量用完 以最先发生的 为准 在线交互式和后备式系统是最常用的单转换设计中的两个 过去一般用在功率较低的应用场合 在 线交互式系统的输入电压范围通常比后备式系统的宽 不使用电池就可通过电源接口将电压调整到 可接受的限制范围内 后备式电源系统只简单地将输入交流电源送给所连接的设备 并在需要时切 换到电池电源 有些后备式UPS设计也并入了变压器或其它装置 以提供有限的电源调整 交流电源 整流器 充电器 直流线路 逆变器 IT 负载 电池 正常电力流向 存储电能的电力流向 充电电能流向 图图2 单转换设备在线交互式UPS的内部设计 图图3 单转换设备后备式UPS的内部设计 新的多模式新的多模式UPS结合了单转换和双转换技术的精华 具有每种技术的优点 每当UPS的高速线路探测电路检 测到电力状况的任何变化时 系统将根据情况自动变换模式 正常状况正常状况 当电力状况在可接受的限制范围内时 多模式UPS以一种高效节能的系统运行 将电压 调整到安全的容限内并解决市电电源中出现的常见异常情况 电力不稳定或短暂扰动电力不稳定或短暂扰动 如果交流输入电源超出了为在线交互模式预设的容限 系统将切换到双转 换模式 UPS通过整流器和逆变器处理输入电源 使IT设备与输入交流电源完全隔离 停电或持续电力异常停电或持续电力异常 如果交流输入电源超出双转换整流器的容限 或完全断电 UPS使用电池 提供电能 使输出负载保持运行 当发电机上线提供备用交流电源时 UPS使用双转换模式 直到 发电机充分稳定下来后 才安全地切换回高效模式 交流电源 电源接口 IT 负载 电池 直流线路 电池 充电器 逆变器 正常电力流向 存储电能的电力流向 充电电能流向 交流电源 电池 充电器 逆变器 直流线路 电池 IT 负载 电源开关 可选连接 正常电力流向 存储电能的电力流向 充电电能流向 这种多模式新技术可提供即时条件下所需的精确的电源保护等级 除非需要 这种装置不在低效 高保护模式 下运行 在IT运营中 能源成本代表了单项最大的构成部分 这种策略的能效收益是相当大的 即使小的数 据中心每年也可在电费上节约数万美元 较大的数据中心随着时间的增加可节约数百万美元 而不影响数据 中心的性能或可靠性 图图4 Eaton 多模式高效UPS的内部设计 未完待续 未完待续 伊顿简介伊顿简介 伊顿公司是一家多元化动力管理公司 2008年实现销售收入150亿美元 现有员工约75 000名 客户遍及全 球150多个国家 伊顿公司在许多工业领域都是全球领导者 包括电源品质 配电及控制系统 工业设备和移动工程机械所需 的液压动力元件 系统和服务 商用和军用航空航天所需的燃油 液压和气动系统 以及帮助卡车和汽车提 升性能 燃油经济性和安全性的动力及传动系统 伊顿制造 销售和支持满足当今数据中心设备要求的各种UPS 所有用于数据中心的伊顿UPS都满足或超过 IT电源装置的技术要求 是可靠的 高品质电源 40多年来 从第一台商用UPS到高密度服务器环境使用的 模块化伊顿BladeUPS和超高效UPS 伊顿已经为电源保护和后备电源领域树立了标杆 除UPS外 伊顿还为您提供全系列数据中心解决方案 包括配电 电源保护 网络室 计算机房和数据中心 用的机架机柜和附件 要更了解伊顿公司的详细信息 请登录 或拨打800 356 5794联系我们 作者简介作者简介 维修旁路 静态开关 交流电源 电源转换器 充电器 直流线路 IT 负载 电池 逆变器 正常模式 1 电力流向 正常模式 2 电力流向 存储电能的电力流向 充电电能流向 维修旁路 Chris Loeffler 伊顿分布式电源解决方案分部数据中心应用经理 Chris Loeffler是伊顿公司全球应用经理 专门从事数据中心电源解决方案和服务工作 他在UPS行业有超过 19年的工作经验 曾经监督了20多种数据中心和工业用UPS产品的管理 Loeffler先生曾在伊顿任过不少职务 包括服务工程 应用工程方面的职务和10多年的产品管理 Loeffler先 生曾在贸易类出版物上发表过不少文章 并写过几篇数据中心能效方面的白皮书 他还写过几篇关于数据中 心和工业用的各种UPS拓扑的文章 根据需要提供的教程根据需要提供的教程 下载伊顿白皮书 了解更多技术课题 或为客户及联系人讲解这些课题 我们的