數據中心中UPS電源技術詳解

GB50052---1995《供配電系統設計規范》中的強制性條文規定：一級負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應增設應急電源。柴油發電機組可以作為應急電源，但其反應速度太慢，要15，才能恢復供電，這與現代化的通信及網絡信息數據流無法匹配。因此，工程中的一些重要部門和系統必須考慮不間斷電源UPS供電。

1.交流不間斷電源系統供電
在下列情況下應設計并采用交流不間斷電源系統供電：

(1)對供電可靠性要求較高，采用備用電源自動投人方式或柴油發電機組應急自啟動方式等仍不能滿足要求時。

(2)一般穩壓穩頻設備不能滿足要求時。

(3)需要保證順序斷電安全停機時。

(4)電子計算機系統實時控制時。

(5)電子計算機系統聯網運行時。

計算機設備對電源要求質量較高，不僅要求采用不間斷供電系統，而且要求電源電壓波動在一定范圍以內才能正常工作。網絡數據傳輸設備要求電源電壓的波動在±5%以內。

2.UPS的特性

UPS是一種高質量、高可靠性的獨立電源，是一種蓄電池靜止型不間斷供電裝置。它由整流器、逆變器、交流靜態開關和蓄電池組組成。平時，市電經整流器變為直流對蓄電池浮充電，同時經逆變器輸出高質量的交流凈化電源供重要負載，使其不受市電的電壓、頻率、諧波干擾。當市電因故停電時，系統自動切換到蓄電池組，蓄電池放電，經逆變器對重要負荷供電。

UPS的不間斷特性體現在其同步切換工作程序上，當市電與逆變器進行切換時，其控制系統會適時地檢測市電的同步范圍，在市電不超限時，逆變器實現先通后斷的供電，從而保證了供電系統的無間斷切換。

市場上的UPS產品，其容量規格大致有0.25、0.4、0.6、1、2、3、4、5、10、15、20、40、60、80、100、120、160、200、300、400、500、600、800、1000kV A等，并巳形成系列化產品。一般都經IS0g00l國際質量標準認證、UL安全標準及CE抗電磁干擾認證和標記。多數采用了PWM脈寬調頻技術、PIGBT高效功率器件、微處理器主/從控制技術等，可雙機或多機并聯。具備電池測試維護、微機監控元人值守、可遠程通信等功能;在機器構成上，元器件標準化、模塊化、互換性好;有寬電壓輸入、高效率輸出、過載能力強等優良性能。

3.UPS的供電方式

UPS電源的工作方式根據用電設備對供電可靠性和連續性的要求可分為單一式、并聯式、冗余式和并聯冗余式等方式;根據用電設備對供電可靠性和管理方便的要求也可分為分散式、集中式、分散與集中相結合三種方式。分散式UPS供電采用的設備容量都比較小，支持時間較短，適合用于一些辦公區和控制室;集中式UPS供電適合一些要求支持時間較長和較大型的計算機網絡機房等。應當根據甲方需求來確定采用哪種UPS的供電方式和容量。集中設置的UPS電源容量的統計需由設計方與業主密切配合，并考慮所選UPS產品的轉換效率。尤其是功率較大時，UPS轉換效率非常重要，效率高就可節省初期投資和長期能源損耗的費用。

一般情況下，機房供電采用市電十UPS后備電池相結合的方式較多。正常情況下，市電通過UPS穩頻穩壓后給計算機設備供電，保證計算機設備的電能質量;當市電停電時，后備電池通過UPS逆變后給計算機設備供電，保證計算機設備的電源。市電與UPS后備電池間通過靜電轉換開關切換，確保計算機設備無瞬間斷電。