不間斷電源（UPS）設計思路探討

　　隨著通信事業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務和 IT 業(yè)務也呈現(xiàn)越來越快的發(fā)展趨勢。數(shù)據(jù)業(yè)務采用刀片式服務器后，集成度高，目前數(shù)據(jù)機房已成為運營商單位功耗最高的機房，數(shù)據(jù)設備的供電也成為運營商最關注的問題，如何更好地為數(shù)據(jù)設備提供優(yōu)質(zhì)而可靠的供電保障，是目前急需探討的問題。本文就不間斷電源（UPS）的設計問題進行了一些分析，經(jīng)過比較并得出了結(jié)論。

　　1、 現(xiàn)有 UPS 設計方案

　　數(shù)據(jù)設備初建時，以使用交流電源為主，所以大多配置UPS 設備為其供電。

　　在配置UPS 設備時，由于要考慮用電設備擴容的需要，加之早期UPS 設備無法擴容，只能按數(shù)據(jù)設備遠期負荷考慮配置。這樣就造成初期建設投資偏高，系統(tǒng)建成投產(chǎn)后，設備利用率又偏低。

　　下面以某樞紐樓BOSS 系統(tǒng)為例，2006 年，該樞紐樓新建BOSS 系統(tǒng)，設備負荷情況詳見下表1、表2.

　　表1 本期新增設備負荷情況

　　表2 遠期設備負荷情況

　　根據(jù)以上設備負荷情況，還有UPS 廠商提供的UPS 輸出功率因數(shù)為0.8（功率因數(shù)為有功功率與視在功率之比，以COSΦ 表示。在交流電路里，電壓乘電流是視在功率，而能起到做功的一部分功率即有功功率則小于視在功率）。同時考慮負載的功率因數(shù)（按0.8 考慮），當負載的功率因數(shù)與UPS 的輸出功率因數(shù)不一致時，應注意保證UPS 的容量能提供給負載足夠的有用功率和無用功率，并以此為原則計算UPS 的容量。

　　根據(jù)計算，需配置250kVA UPS，當時考慮支撐系統(tǒng)的重要性，采用了雙母線配置方式，即配置了2 套250 kVA UPS 設備，每套按1+1 并機系統(tǒng)考慮。由于UPS 設備本身諧波分量難以控制到要求的數(shù)值，必須配置濾波設備來降低諧波分量。UPS 設備配置及供電系統(tǒng)見下表3 及圖1。

　　表3 設備配置表

　　圖1 傳統(tǒng)UPS（1+1）雙母線系統(tǒng)圖

　　2、 模塊化 UPS 設計方案

　　由于傳統(tǒng)UPS 設計的局限性及設備本身的一些問題，如今一種機架式的模塊化UPS 正在悄悄地引起一種革命性的變革，它的引入必將引起不間斷電源新的革命。模塊化UPS 目前比較有代表性的結(jié)構(gòu)有兩類：一類是功率模塊化UPS，另一類是完全模塊化UPS.功率模塊化UPS 由機架加功率模塊構(gòu)成，功率模塊中包括傳統(tǒng)UPS 的整流、濾波、充電、逆變器等部分，但靜態(tài)旁通與系統(tǒng)的部分監(jiān)控和顯示共用一個機架，各模塊獨立控制并聯(lián)運行，機架上的顯示控制模塊僅作為用戶開關UPS 主機和進行網(wǎng)絡化監(jiān)控平臺。完全模塊化UPS 由機架加單體模塊構(gòu)成，每個單體模塊內(nèi)部都裝有整個UPS 電源與控制電路，包括整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開關及附屬的控制電路、CPU 主控板，每個UPS 模塊均有獨立的管理顯示屏。

　　我們同樣以前面的案例為依據(jù)，假設采用完全模塊化UPS 設備，配置方案如下：

　　根據(jù)近期的負荷，結(jié)合遠期發(fā)展需求，UPS 系統(tǒng)同樣按雙母線配置方式考慮，可配置2 套UPS 設備，每架只需配置2 個UPS 模塊（每塊50kVA）即可滿足本期需求，采用1+1 冗余方式配置，主用1 個模塊，冗余1 個模塊，若其中的一個模塊發(fā)生故障，它將自動脫離系統(tǒng)，由其它模塊繼續(xù)給負載供電，以保證系統(tǒng)的正常運行；2 套模塊化UPS 系統(tǒng)采用雙母線供電工作方式，主設備交流配電屏分別從2 套UPS 輸出屏各引接1 路，當1 套UPS 故障時，由另1 套UPS 承擔全部負載供電，保證設備安全運行。

　　采用模塊化UPS 設備后，無需配置濾波設備就可滿足諧波含量≤5%的要求，UPS 設備配置及供電系統(tǒng)見下表4 及圖2.

　　表4 設備配置表

　　圖2 模塊化UPS（1+1 模塊冗余）雙母線系統(tǒng)圖