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数据中心基础设施系列之:UPS电源基础全景

亲爱的读者朋友们,大家好!以下内容来自我们的公众号!今天让我们一起探索数据中心中UPS电源的基础知识,深入了解它在保护电子设备、应对突发停电方面的重要作用!

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UPS的定义


     UPS,全称为不间断电源(Uninterruptible Power Supply),是一种电力保护设备,用于提供在电力中断或电压异常的情况下,为关键设备提供可靠、稳定的电源供应。

     UPS较之柴油发电机组,具有体积小、效率高、无噪声振动、维护费用低、可靠性高等优点,但容量相对较小,主要用于数据中心、工业自动化控制中心等重要场所。


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UPS的组成


 

UPS目前分为在线式和后备式等,UPS电源的组成从基本的应用原理上讲,UPS是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件,稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。

  1、整流器

  整流器是一个整流装置,简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要功能:第一,将交流电(AC)变成直流电(DC),经滤波后供给负载,或者供给逆变器;第二,给蓄电池提供充电电压。因此,它同时又起到一个充电器的作用;

  2、蓄电池

  蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置,它由若干个电池串联而成,其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间。其主要功能是:

  1.当市电正常时,将电能转换成化学能储存在电池内部。

  2.当市电故障时,将化学能转换成电能提供给逆变器或负载;

  3、逆变器

  通俗的讲,逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成;

  4、静态开关

  静态开关又称静止开关,它是一种无触点开关,是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关,其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统,其作用是实现从一路到另一路的自动切换;并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。



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UPS分哪些种类?



UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类:

  后备式UPS是我们最常用的,它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能,虽然一般有10ms左右的转换时间,逆变输出的交流电是方波而非正弦波,但由于结构简单而具有价格便宜,可靠性高等优点,因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域;在线式UPS结构较复杂,但性能完善,能解决所有电源问题,其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题;由于需要较大的投资,通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中;

  模块化UPS与传统UPS相比有诸多优点,代表UPS的发展方向之一,安全系数已经远远超过传统UPS;模块化UPS每个模块就是一台独立工作的UPS,功率段齐全,高效率低干扰,环保节能,安全系数高。

 


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为什么要配备UPS?



   

      据IDC统计,数据中心硬件设备故障的45%是由电源问题引起的;在中国,大城市停电的次数平均为0.5次/月,中等城市为2次/月,小城市或村镇为4次/月,电网存在至少九种问题:断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰;因此从改善电源质量的角度来说数据中心/数据机房配备UPS是十分必要的。

 

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UPS配备的选择


1、我应该配备什么样的UPS?

  根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的,可以选择适合的UPS;例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS,在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS,而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备,就只能选用在线式UPS。

2、我应该配备多大功率的UPS?

  首先要确定您的设备是多大功率的,一般来讲普通PC机或工控机的功率在200W左右,服务器在300W与600W之间,其他设备的功率数值可以参考该设备的说明书。

  其次应了解UPS的额定功率有两种表示方法:视在功率(单位VA)与实际输出功率(单位W),由于无功功率的存在所以造成了这种差别,两者的换算关系为:视在功率*功率因数=实际输出功率后备式、在线互动式的功率因数在0.5与0.7之间,在线式的功率因数一般是0.8。给设备配UPS时应以UPS的实际输出功率为匹配的依据,有些经销商有意或无意会混淆(VA)与(W)的区别,这点要提请用户注意。

3、UPS备用时间的长短是由什么决定的?

  是由UPS的储能装置决定的,现在的UPS可选用铅酸蓄电池、锂离子电池、镍镉电池、铁锂电池作为储能装置,电池容量的大小由“安时数(AH)”这个指标反映,其含义是按规定的电流进行放电的时间。相同电压的电池,安时数大的容量大;相同安时数的电池,电压高的容量大,通常以电压和安时数共同表示电池的容量,如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。后备式UPS一般内置4AH或7AH的电池,其备用时间是固定的;在线式与在线互动式UPS有内置7AH电池的标准机型,也有外配大容量电池的长效机型,用户可以根据需要实现的备用时间而确定配备多大容量的电池。

  蓄电池是UPS的重要组成部分,占有很大的价值比重,并且其质量的好坏直接关系到UPS的正常使用,所以应慎重选择有质量保证的正牌蓄电池。


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