UKK

Kun valitaan UPS-järjestelmää, alustavat kustannukset tulevat välttämättä kyseenalaiseksi, mikä voi johtaa siihen, että organisaatiot ostavat joskus halvemman tuotteen alhaisemmalla hinnalla. On kuitenkin olennaista tarkistaa pienet kirjoitukset varmistaakseen, että on valittu modulaarinen järjestelmä, joka todella suorittaa tarkoitettua tehtävää: suojaamaan tietokeskuksen kriittistä virtaa korkeimmalla saatavuuden tasolla.

Mielenkiintoisesti joissakin korkealaatuisemmissa UPS-järjestelmissä kustannussäästöjä saavutetaan usein pitkällä aikavälillä parantuneen tehokkuuden ansiosta, mikä johtaa alhaisempiin käyttökustannuksiin ja alhaisempaan kokonaishankintakustannukseen (TCO), joten täydellisen kustannusanalyysin tekeminen on yleensä kannattavaa.

Joten miten tietokeskukset voivat valita UPS-järjestelmän, joka maksimoi saatavuuden? Periaatteessa yksittäisiä mahdollisia pettämispaikkoja ei saa olla. Modulaarisen järjestelmän konfiguraation ja määritelmän tarkka ymmärtäminen ennen sopimuksen tekemistä on ratkaisevan tärkeää.

Perustasolla yksittäistä, itsenäistä UPS-yksikköä, joka suojaa kriittistä kuormaa, kutsutaan N-järjestelmäksi. Kuitenkin itsenäinen UPS-yksikkö ei tarjoa mitään vikasietoisuutta, jos yksikköön ilmenee vika tai se otetaan pois käytöstä ennaltaehkäisevän huollon ajaksi. Kahden saman tehomerkintäisen itsenäisen UPS-yksikön rinnankytkentä tarjoaa vikasietoisuutta, ja tätä järjestelmää kutsutaan N+1-konfiguraatioksi. Olisi mahdollista kytkentää useita pienempiä itsenäisiä yksiköitä rinnakkain saavuttamaan sama periaate.

Toinen modulaarisuuden määritelmä viittaa itsenäiseen UPS-yksikköön, joka on suunniteltu ja valmistettu modulaarisessa muodossa. Tärkeimmät komponentit – tasasuuntaaja, invertteri ja staattinen kytkin – ovat modulaarisia. Jos esimerkiksi tasasuuntaajassa ilmenee ongelma, sen voi vaihtaa helposti. Tämän konfiguraation haasteena on, että jos yksi komponentti epäonnistuu, koko UPS:n toiminta lakkaa. Vaikka kyseessä olisi modulaarinen järjestelmä, sen saatavuustaso ei ole luotettava.

Parempi ratkaisu on se, mitä kutsumme 'todelliseksi modulaariseksi UPS-järjestelmäksi'. Tässä useita yksittäisiä UPS-moduuleja sisältävä kehys. Jokainen yksittäinen moduuli on itsessään UPS, jossa on tasan oma tasasuuntaja, invertteri ja staattinen kytkin, ja kaikki toimivat verkossa rinnakkain toistensa kanssa. Esimerkiksi kuusi 50 kW:n UPS-moduulia voidaan tyypillisesti sijoittaa yhteen kehykseen, jolloin saadaan vikasietoinen konfiguraatio 300 kW:lle (N+1). Tarvittaessa moduulin vaihto 'kuumana' kestää vain muutamia sekunteja (noin 30 sekuntia), kun muut moduulit jatkavat kriittisen kuorman suojaamista.

Järjestelmää ei missään vaiheessa tarvitse siirtää huoltobypass-tilaan, eikä sitä siksi tarvitse käyttää suoraan verkkovirrasta.

Jotkut muut modulaariset järjestelmät sisältävät tasasuuntaajan ja invertterin omiin moduuleihinsa, mutta staattinen kytkin on keskitetty ja erillinen. Tämä johtaa mahdolliseen yksittäiseen pettämiskohtaan. Erillisen staattisen kytkimen vaihtaminen voi kestää vain muutaman minuutin, mutta sijainnista riippuen huoltoteknikon pääsy paikalle vaihtamaan sitä voi kestää useita tunteja. Tänä aikana järjestelmä ei voi siirtyä staattiseen ohituskäyttöön. Todellisessa modulaarisessa järjestelmässä, jossa staattinen kytkin on sisällytetty jokaiseen moduuliin, muut UPS-kehikon moduulit jatkavat kuorman suojaamista, kunnes viallinen moduuli voidaan vaihtaa. Tämä lisää käytettävyyttä merkittävästi.

Olemme kehittäneet uusimman sukupolven todellisen modulaarisen UPS-järjestelmämme, joka tarjoaa tehotehokkuuden yli 0,99 ja alhaisen kokonaishuollon kustannukset (TCO) maksimaalisen tehokkuuden hallintajärjestelmänsä (MEM) ja alhaisen energiahäviön ansiosta. Suunnittelutiimiimme on työskennellyt monien vuosien ajan tietokeskuksissa teknologian kehityksen eturintamassa.

1. Korkeataajuuslaitteisto:

Käyttäen korkeataajuista kytkentäteknologiaa korkeataajuisia kytkineita käytetään vaihtamaan tehotaajuusmuuntajat UPS-järjestelmissä tasasuuntaajissa ja inverttereissä; tällaisia laitteita kutsutaan yleisesti korkeataajuuslaitteiksi. Korkeataajuuslaitteet ovat pienikokoisia ja tehokkaita.

2. Tehotaajuuslaite:

UPS, jossa käytetään tehotaajuusmuuntajaa tasasuuntaajan ja invertterin komponenttina, kutsutaan yleisesti tehotaajuuslaitteeksi.

Korkeataajuuslaite vs. teollisuuden taajuuslaite.

2-1: Korkeataajuuslaitteessa ei ole eristävää muuntajaa, ja sen nollajohtimessa on korkeataajuista virtaa, joka johtuu pääasiassa verkkovirran harmonisesta häiriöstä, UPS-tasasuuntaimen ja korkeataajuusinvertterin pulsoivasta virrasta sekä kuorman harmonisesta häiriöstä. Häiriöjännite ei ainoastaan ole korkea arvoltaan, vaan sitä on myös vaikea poistaa. Tehotaajuuslaitteen lähtönollan ja maan välinen jännite on kuitenkin alhaisempi, eikä siinä ole korkeataajuuskomponenttia, mikä on tärkeämpää tietokoneverkon viestintäturvallisuuden kannalta.

2-2: Korkeataajuuslaitteen lähtössä ei ole muuntajalla tapahtuvaa eristystä. Jos invertterin teholaitteisto oikosuljetaan, DC-välipiirin (DCBUS) korkea tasajännite kytketään suoraan kuormaan, mikä muodostaa turvallisuusriskin. Tehotaajuuslaitteessa tällaista ongelmaa ei esiinny.

2-3: Tehotaajuuslaitteella on vahva kyky kestää kuorman iskuja.

1. Energiasuhde on suhteellisen korkea. Korkea energiatiukkuus on saavutettu: 460–600 Wh/kg, mikä on noin 6–7-kertainen lyijy-happoakkujen verrattuna;

2. Käyttöikä on pitkä, ja se voi olla yli 6 vuotta. Litium-rautafosfaattia käyttävän akun positiivielektrodi kestää 1C:n (100 % DOD) lataus- ja purkukertoja jopa 10 000 kertaa;

3. Nimellisjännite on korkea (yksittäinen työjännite on 3,7 V tai 3,2 V), mikä vastaa suunnilleen kolmen nikkelikadmium- tai nikkelimetallihydridiakun sarjaankytkentää, mikä tekee akkupaketin muodostamisesta helppoa;

4. Korkea tehoturva: sähköajoneuvoissa käytetty litium-rautafosfaattilithiumioniakku kestää 15–30 C:n lataus- ja purkukapasiteetin, mikä tekee korkean intensiteetin käynnistyskiihdytyksestä helppoa;

5. Itsepurkautumisnopeus on erinomaisen alhainen, mikä on yksi akun merkittävimmistä eduista. Tällä hetkellä se on yleensä alle 1 % kuukaudessa, mikä on alle 1/20 nikkelihydridiakusta;

6. Keveä: paino on noin 1/5–1/6 lyijy-happoakun painosta samassa tilavuudessa;

7. Hyvä sopeutumiskyky korkeisiin ja mataliin lämpötiloihin: akkua voidaan käyttää -20 °C – +60 °C:n lämpötilaympäristössä, ja prosessoitu versio kestää jopa -45 °C:n lämpötilan;

8. Vihreä ja ympäristöystävällinen: tuotetta valmistettaessa, käytettäessä tai romuttettaessa se ei sisällä eikä tuota myöskään mitään myrkyllisiä ja haitallisiksi katsottavia raskasmetalleja tai aineita, kuten lyijyä, elohopeaa, kadmiumia jne.;

9. Tuotannossa käytetään periaatteessa vähän tai ei lainkaan vettä, mikä on erinomaista vedenpuutteeseen sairastaville maille.

Akku on tärkeä osa UPS-järjestelmää (epäkeskeytyvä virtalähde). Akun asianmukainen huolto voi hidastaa akun vanhenemista, pidentää akun käyttöikää, vähentää merkittävästi akun vaihtofrekvenssiä sekä säästää tehokkaasti käyttökustannuksia.

1. Sopivan ympäristölämpötilan ylläpitäminen voi pidentää UPS-akun käyttöikää

Yleisesti ottaen UPS-järjestelmän katkaisematonta akkua vaivaa ympäristön lämpötila. Yleensä akkujen valmistajat suosittelevat parhaaksi ympäristölämpötilaksi 20–25 °C:ta. Vaikka lämpötilan nousu parantaa akun purkukykyä, sen hintana on akun käyttöiän merkittävä lyheneminen. Testitulosten mukaan, kun ympäristön lämpötila ylittää 25 °C:n, UPS-järjestelmän käyttöikä lyhenee huomattavasti jokaista 10 °C:n lämpötilan nousua kohden. Tällä hetkellä UPS-järjestelmissä käytetyt akut ovat yleensä huoltovapaita tiukentettuja lyijy-happoakkuja, joiden suunnittelukäyttöikä on yleensä viisi vuotta – tämä voidaan saavuttaa ainoastaan valmistajan määrittelemässä ympäristössä. Jos ympäristöolosuhteet eivät täytä valmistajan asettamia vaatimuksia, akun käyttöikä vaihtelee merkittävästi. Lisäksi ympäristön lämpötilan nousu lisää akun sisäistä kemiallista aktiivisuutta, mikä johtaa suuren määrän lämpöenergian syntymiseen ja sitä kautta ympäristön lämpötilan edelleen nousuun. Tämä paheneva kehä nopeuttaa akun käyttöiän lyhenemistä.

2. Lataa ja pura UPS-jatkuvatoiminen akku säännöllisesti

UPS-virtalähteen kelluva latausjännite ja purkujännite on säädetty tehtaalla nimellisarvoon, ja purkuvirta kasvaa kuorman kasvaessa. Kuormaa tulisi säätää käytön aikana järkevästi, esimerkiksi ohjaamalla käytettävien tietokoneiden kaltaisten sähkölaitteiden määrää. Normaalisti kuorman ei pitäisi ylittää UPS:n nimelliskuormasta 60 %. Tällä alueella akun purkuvirta ei aiheuta liiallista purkua.

Koska UPS on kytketty sähköverkkoon pitkään ja käytössä on korkealaatuinen sähköntuotanto sekä verkkovirtojen katkokset ovat harvinaisia, akku pysyy pitkään kelluvassa lataustilassa. Tämä johtaa ajan myötä kemiallisen ja sähköisen energian välisten keskinäisten muunnosten aktiivisuuden vähenemiseen akussa ja nopeuttaa akun ikääntymistä sekä lyhentää sen käyttöikää. Siksi akku tulisi purkaa täysin kerran 2–3 kuukauden välein, ja purkamisaika voidaan määrittää akun kapasiteetin ja kuorman suuruuden perusteella. Täyskuormituksessa tehdyn purkamisen jälkeen akku tulee ladata säännösten mukaisesti yli 8 tuntia.

3. Vanhentuneiden/viallisten UPS-jatkuvatoimisten virransyöttöakkujen ajoissa tapahtuva vaihto

Tällä hetkellä suurten ja keskikokoisten UPS-virtalähteiden varustamien akkujen määrä vaihtelee 3:sta 80:een tai jopa enemmän. Nämä yksittäiset akut kytketään piirin kautta yhdeksi akkupaketiksi, jotta voidaan täyttää UPS-järjestelmän tasavirtavirtalähteen vaatimukset. UPS-järjestelmän jatkuvassa käytössä akkujen suorituskyvyn ja laadun erot johtavat välttämättä siihen, että yksittäisten akkujen suorituskyky heikkenee ja niiden varauskapasiteetti ei enää täytä vaatimuksia, mikä johtaa akkujen vaurioitumiseen. Kun akkupaketissa on vaurioituneita akkuja, huoltohenkilön tulee tarkistaa ja testata jokainen akku poistaakseen vaurioituneet akut. Uuden akun vaihtaessa on pyrittävä ostamaan samanmallinen akku samalta valmistajalta, eikä ole sallittua sekoittaa happo- ja tiukentettuja akkuja sekä eri teknisiä eritelmiä noudattavia akkuja.

PWM-auringonvarajohdin käyttää kolmea lataustapaa: voimakkasta latausta, tasauslatausta ja kelluvaa latausta.

Voimakas lataus:

jota kutsutaan myös suoraksi lataukseksi, on nopea lataus, jossa akku ladataan korkealla virralla ja suhteellisen korkealla jännitteellä, kun akun jännite on alhainen.

Tasauslataus:

Kun voimakas lataus on valmis, akku lepää tietyn ajan. Kun jännite laskee tiettyyn arvoon, akku siirtyy tasauslataustilaan varmistaakseen yhtenäisen ja tasaisen akun napajännitteen.

Kelluva lataus:

Kun tasauslataus on valmis, akku lepää myös tietyn ajan. Kun jännite laskee huoltotason jännitteeseen, akku siirtyy kelluvaan lataustilaan, jolloin akku pysyy lataustilassa ilman liiallista latausta.

MPPT-auringonvarajohdin käyttää MPPT-rajoitettua virtalatausta, vakiojännitetasauslatausta ja vakiojännitekelluvaa latausta.

MPPT-rajoitettu virtalataus:

kun akun jännite on erittäin pieni, käytetään MPPT-lataustilaa, jolloin aurinkopaneelein tuottama teho ohjataan akun päähän; kun valaistusvoimakkuus on erittäin suuri, aurinkopaneelein tuottama teho kasvaa ja latausvirta saavuttaa kynnysarvon, jolloin MPPT-lataus päättyy ja siirrytään vakiovirtalataukseen;

Kun valaistusvoimakkuus heikkenee, siirrytään takaisin MPPT-lataustilaan.

Vakiojännitelataus:

akku vaihtaa automaattisesti MPPT-lataustilasta vakiovirtalataustilaan ja näiden tilojen yhteistoiminta mahdollistaa akun jännitteen saavuttamisen kyllästysjännitteeseen, minkä jälkeen siirrytään vakiojännitelatausvaiheeseen; akun latausvirta vähenee asteittain arvoon 0,01C, jolloin latausvaihe päättyy ja siirrytään kelluvajännitelataukseen.

Vakiojännitekelluvajännitelataus:

akku ladataan jännitteellä, joka on hieman alhaisempi kuin vakiojännite.

Tätä vaihetta käytetään pääasiassa kompensoimaan akun itsepurkautumisen aiheuttamaa energiankulutusta.

Invertterin pehmeän käynnistyksen periaate:

1. Invertterin pehmeä käynnistys tarkoittaa, että jännite kasvaa asteittain nollasta nimellisjännitteeseen, jolloin moottorin käynnistysprosessin aikana ei synny iskukimppua, vaan käynnistys tapahtuu tasaisesti.

2. Pehmeä käynnistin on uusi moottorin ohjauslaite, joka yhdistää moottorin pehmeän käynnistyksen, pehmeän pysähtymisen ja useita suojatoimintoja. Sen pääosat ovat kolmivaiheinen rinnankytketty tyristori sekä sen sähköinen ohjauspiiri, jotka on kytketty sarjaan virtalähteen ja ohjattavan moottorin välille. Eri menetelmiä käyttämällä voidaan säätää kolmivaiheisen rinnankytketyn tyristorin johtokulmaa, jolloin ohjattavan moottorin tulojännite muuttuu eri vaatimusten mukaan ja voidaan saavuttaa eri toimintoja.

Invertterin pehmeän käynnistyksen toiminto:

1. Kun invertteri kytketään päälle, invertteri saa virtaa, mutta 220 V:n lähtöön kestää noin 2 sekuntia viive. Jännite ei saavuta heti arvoa 220 V, vaan nousee hitaasti arvosta 100 V arvoon 220 V. Kyllä, tämä on invertterin oma suojaus.

2. Esimerkiksi tavallinen 1000 W:n tehoista invertteri tuottaa 1000 W:n tehon heti invertterin kytkemisen jälkeen. Jos kyseessä on pehmeä käynnistys, lähtöteho nousee jatkuvasti: 700 W → 800 W → 900 W → 1000 W.