Vanliga frågor

När man väljer ett UPS-system kommer den ursprungliga kostnaden nödvändigtvis att tas upp, vilket ibland leder till att organisationer köper en lägre kvalitetsprodukt till en lägre kostnad. Det är dock avgörande att granska de små tryckta villkoren för att säkerställa att man har valt ett modulärt system som verkligen utför den avsedda uppgiften: skydda den kritiska strömförsörjningen till ditt datacenter med högsta möjliga tillgänglighet.

Intressant nog realiserar man ofta kostnadsbesparingar på lång sikt med vissa av de högre kvalitets UPS-systemen tack vare ökad effektivitet, vilket resulterar i lägre driftkostnader och en lägre total ägarkostnad (TCO). En fullständig kostnadsanalys är därför oftast värd att göra.

Hur kan datacenter alltså, med sina primära mål i åtanke, välja ett UPS-system för att maximera tillgängligheten? I princip får det inte finnas några potentiella enskilda felkällor. Att noggrant förstå konfigurationen och definitionen av ett modulärt system innan affären är slutförd är avgörande.

På den mest grundläggande nivån kallas en enskild fristående UPS-enhet som skyddar en kritisk last för en N-systemkonfiguration. En fristående UPS saknar dock all återhämtningsförmåga om enheten utvecklar ett fel eller tas ur drift för förebyggande underhåll. Att parallellkoppla en andra fristående UPS-enhet med samma effektklass ger återhämtningsförmåga och kallas för en N+1-konfiguration. Det skulle även vara möjligt att parallellkoppla flera fristående enheter med en enskild, lägre effektklass för att uppnå samma filosofi.

En annan definition av modulär är en fristående UPS som är utformad och tillverkad i modulär form. De huvudsakliga komponentdelarna – likriktaren, växelriktaren och den statiska brytaren – är modulära. Om det exempelvis uppstår ett problem med likriktaren kan denna bytas ut lätt. Utmaningen med denna konfiguration är att om en komponent går sönder, så slutar hela UPS-funktionen att fungera. Det kan vara ett modulärt system, men dess tillgänglighetsnivå kommer inte att vara pålitlig.

En bättre lösning är vad vi kallar en verklig modulär UPS. Detta innebär att flera enskilda UPS-moduler finns inbyggda i en ram. Alla enskilda moduler är UPS i sig, med var sin likriktare, växelriktare och statiska strömbrytare, och alla fungerar online parallellt med varandra. Till exempel kan sex 50 kW UPS-moduler vanligtvis finnas inbyggda i en enda ram, vilket ger en robust konfiguration på 300 kW i N+1-utformning. Om det behövs tar det bara några sekunder (cirka 30 sekunder) att byta ut en modul under drift (”hot-swap”), medan de övriga modulerna fortsätter att skydda den kritiska lasten.

Systemet behöver aldrig överföras till underhållsöverbrygning och därför inte till obearbetad nätspänning.

Vissa andra modulära system inkluderar likriktaren och växelriktaren i sina moduler, men den statiska brytaren är centraliserad och separat. Detta leder till en potentiell enskild felkälla. Det kan ta bara några minuter att byta ut en separat statisk brytare, men beroende på platsen kan det ta flera timmar för en underhållstekniker att komma till platsen för att utföra byte. Under den tiden kan systemet inte övergå till statisk bypass. Med ett verkligt modulärt system, där den statiska brytaren ingår i varje modul, fortsätter de övriga modulerna i UPS-ramen att skydda lasten tills den defekta modulen kan bytas ut. Detta ökar tillgänglighetsnivån avsevärt.

Vi har utvecklat vårt senaste generations verkliga modulära UPS-system, som erbjuder en effektfaktor på mer än 0,99 samt låg total ägarkostnad (TCO) tack vare vår Maximum Efficiency Management (MEM) och låga energiförluster. Vårt designlag har under många år arbetat med datacenter på teknikens framkant.

1. Högfrekvensmaskin:

Genom att använda högfrekvent växlingsteknik används högfrekventa växlingselement för att ersätta kraftfrekvenstransformatorn i likriktare och omvandlare i UPS-system, vilket vanligtvis kallas högfrekvensmaskiner. Högfrekvensmaskiner är små i storlek och har hög verkningsgrad.

2. Kraftfrekvensmaskin:

UPS-system som använder kraftfrekvenstransformator som komponenter i likriktare och omvandlare kallas vanligtvis kraftfrekvensmaskiner.

Högfrekvensmaskin jämfört med industriell frekvensmaskin.

2-1: Högfrekvensmaskinen har ingen isoleringstransformator, och dess nollledare på utgången har högfrekvent ström, vilken främst härrör från harmonisk störning från elnätet, pulserande ström från UPS-likriktaren och högfrekvensomvandlaren samt harmonisk störning från lasten. Störspänningen är inte bara hög i värde utan även svår att eliminera. Utgångens noll-jord-spänning för kraftfrekvensmaskinen är dock lägre och saknar högfrekventa komponenter, vilket är av större betydelse för säkerheten i datornätverkens kommunikation.

2-2: Utgången från högfrekvensmaskinen har ingen transformatorisolering. Om kraftkomponenten i omvandlaren kortsluts kommer den höga likspänningen på likströmsbussen (DCBUS) att appliceras direkt på lasten, vilket utgör en säkerhetsrisk. Denna risk finns inte hos kraftfrekvensmaskinen.

2-3: Kraftfrekvensmaskinen har stark förmåga att motstå belastningsstötar.

1. Energiförhållandet är relativt högt. Med hög energilagringsdensitet har den uppnått 460–600 Wh/kg, vilket motsvarar ca 6–7 gånger så mycket som bly-syrbatterier;

2. Livslängden är lång och kan uppgå till mer än 6 år. Batteriet med litiumjärnfosfat som positiv elektrod kan laddas och urladdas vid 1C (100 % DOD) och har en registrerad livslängd på 10 000 cykler;

3. Den angivna spänningen är hög (den enskilda driftspänningen är 3,7 V eller 3,2 V), vilket ungefär motsvarar serienspänningen för 3 återladdbara nickel-kadmium- eller nickel-metallhydridbatterier, vilket underlättar bildandet av ett batteripaket;

4. Med hög effektkapacitet kan litiumjärnfosfat-litiumjonbatteriet som används i eldrivna fordon uppnå en laddnings- och urladdningskapacitet på 15–30 C, vilket underlättar intensiv startacceleration;

5. Självurladdningshastigheten är mycket låg, vilket är en av batteriets främsta fördelar. För närvarande kan den i allmänhet uppgå till mindre än 1 % per månad, vilket är mindre än 1/20 av den för nickel-hydridbatterier;

6. Lättviktigt – vikten är cirka 1/5–1/6 av motsvarande blysyrebatteri vid samma volym;

7. Stark anpassningsförmåga till höga och låga temperaturer – kan användas i miljöer mellan −20 °C och 60 °C; efter ytterligare bearbetning kan det användas i miljöer ned till −45 °C;

8. Grönt och miljövänligt – oavsett om det tillverkas, används eller skrotas innehåller eller producerar det inga giftiga eller skadliga tungmetaller eller ämnen, såsom bly, kvicksilver, kadmium osv.;

9. Tillverkningen förbrukar i princip inte något vatten, vilket är mycket fördelaktigt för länder som lider av vattenbrist.

Batteriet är en viktig del av UPS-systemet (obrott strömförsörjning). Rimlig underhåll av batteriet kan minska batteriets försämringstakt, öka batteriets livslängd, kraftigt minska frekvensen av batteribyte och effektivt spara driftkostnader.

1. Att hålla en lämplig omgivningstemperatur kan förlänga livslängden för UPS-batteriet

Generellt sett är den faktor som påverkar UPS:s oavbrutna batterier den omgivande temperaturen. I allmänhet är den optimala omgivande temperaturen enligt batteritillverkarna mellan 20–25 °C. Även om en högre temperatur förbättrar batteriets urladdningskapacitet sker detta på bekostnad av en kraftigt förkortad livslängd. Enligt testresultaten minskar UPS-batteriets livslängd markant för varje ökning med 10 °C när den naturliga temperaturen överstiger 25 °C. För närvarande används i regel underhållsfria, förseglade bly-syrebatterier i UPS-system, och den angivna konstruktionslivslängden är i allmänhet fem år – en livslängd som endast kan uppnås under de miljöförhållanden som batteritillverkaren kräver. Om dessa specifika miljökrav inte uppfylls kommer batteriets verkliga livslängd att variera kraftigt. Dessutom leder en ökning av den omgivande temperaturen till ökad inre kemisk aktivitet i batteriet, vilket i sin tur genererar stora mängder värmeenergi och därmed ytterligare höjer temperaturen i den omgivande miljön. Denna onda cirkel accelererar förkortningen av batteriets livslängd.

2. Ladda regelbundet och urladda UPS:n obrottbara batteri

Flytspännings- och urladdningsspänningen i UPS-strömförsörjningen har justerats till det nominella värdet vid fabriken, och urladdningsströmmen ökar med ökande belastning. Belastningen bör därför justeras på ett rimligt sätt under användning, t.ex. genom att kontrollera antalet enheter av elektronisk utrustning som datorer som används. I normala fall bör belastningen inte överstiga 60 % av den nominella belastningen för UPS:n. Inom detta intervall kommer batteriets urladdningsström inte att leda till överurladdning.

Eftersom UPS:n är ansluten till nätet under en lång tid, i en miljö med hög elkvalitet och få tillfällen av nätavbrott, kommer batteriet att befinna sig i ett flytande laddningstillfälle under en längre period, vilket leder till en minskning av aktiviteten för den ömsesidiga omvandlingen mellan kemisk energi och elektrisk energi i batteriet med tiden samt accelererar åldrandet och förkortar livslängden. Därför bör batteriet fullständigt urladdas en gång vart 2–3 månad, och urladdningstiden kan bestämmas utifrån batteriets kapacitet och lastens storlek. Efter en urladdning under full last ska batteriet laddas igen i mer än 8 timmar enligt gällande regler.

3. Tidsenlig utbyte av skadade/defekta UPS-strömförsörjningsbatterier

För närvarande varierar antalet lagringsbatterier som är utrustade med stora och medelstora UPS-strömförsörjningar mellan 3 och 80, eller ännu fler. Dessa enskilda batterier ansluts via en krets för att bilda ett batteripack som uppfyller kraven på likströmförsörjning för UPS. Vid kontinuerlig drift och användning av UPS är det, på grund av skillnader i prestanda och kvalitet, oundvikligt att prestandan hos enskilda batterier försämras, vilket leder till att lagringskapaciteten inte uppfyller kraven och att batterierna skadas. När vissa batterier i batteripacken är skadade bör underhållspersonalen kontrollera och testa varje batteri för att identifiera de skadade batterierna. Vid byte av ett nytt batteri bör man så långt som möjligt köpa samma typ av batteri från samma tillverkare; det är förbjudet att blanda syrfasta batterier, förseglade batterier och batterier med olika specifikationer.

PWM-solstyrningen använder tre laddningslägen: stark laddning, balanserad laddning och flytladdning.

Stark laddning:

även kallad direktladdning, är en snabb laddning som sker när batterispänningen är låg, med hög ström och relativt hög spänning för att ladda batteriet.

Balanserad laddning:

När den intensiva laddningen är slutförd står batteriet still en viss tid. När spänningen sjunker till ett visst värde går batteriet in i balanserat laddningsläge för att säkerställa enhetlig och konsekvent spänning över batteriets poler.

Flytladdning:

När balanserad laddning är slutförd står batteriet också still en viss tid. När spänningen sjunker till underhållsspänningen befinner sig batteriet i flytladdningsläget, så att batteriet kan hållas i laddat tillfälle utan risk för överladdning.

MPPT-solstyrningen använder MPPT-begränsad strömladdning, konstant spänningsbalanserad laddning och konstant spänningsflytladdning.

MPPT-begränsad strömladdning:

när batterispänningen är mycket liten används MPPT-laddningsläget, vilket pumpar utmatningskraften från solpanelen till batteriets slut. När ljusintensiteten är mycket stark ökar solpanelens utmatningskraft och laddningsströmmen når tröskelvärdet, vilket avslutar MPPT-laddningen och övergår till konstant strömladdning;

När ljusintensiteten minskar växlar systemet tillbaka till MPPT-laddningsläget.

Konstant spänningsladdning:

batteriet växlar fritt mellan MPPT-laddningsläget och konstant strömladdningsläget, i samarbete med varandra så att batterispänningen når mättnadsspänningen; då påbörjas konstant spänningsladdningsfasen. När batteriladdningsströmmen gradvis minskar till 0,01C avslutas denna laddningsfas och övergången sker till flytladdningsfasen.

Konstant spänningsflytladdning:

batteriet laddas med en spänning som är något lägre än den konstanta spänningen.

Denna fas används främst för att kompensera den energi som förbrukas av batteriets självurladdning.

Principen för mjuk start av omvandlaren:

1. Inverterns mjuka start innebär att spänningen gradvis ökas från noll till den märkspänning som anges, så att det inte uppstår någon stötmoment under hela processen för motorstarten, utan en jämn startoperation.

2. Den mjuka startaren är en ny typ av motorstyrningsanordning som integrerar mjuk start och mjuk stopp av motorn samt flera skyddsfunktioner. Dess huvudsakliga komponenter är en trefasig parallelltyristor och dess elektroniska stykkrets, som är ansluten i serie mellan strömförsörjningen och den styrda motorn. Genom att använda olika metoder för att styra tyristorns ledningsvinkel i den trefasiga parallella tyristorn kan ingående spänningen till den styrda motorn ändras enligt olika krav, vilket möjliggör olika funktioner.

Funktionen för inverterns mjuka startfunktion:

1. I det ögonblick då omvandlaren slås på får den ström, men det uppstår en fördröjning på ca 2 sekunder innan 220 V matas ut. Spänningen når inte omedelbart 220 V, utan stiger gradvis från 100 V till 220 V, ja. Skydd för omvandlaren själv.

2. Till exempel kommer en normal omvandlare med effekten 1000 W att mata ut 1000 W när omvandlaren slås på. Om det är en mjuk start kommer effekten att öka successivt: 700 W–800 W–900 W–1000 W.