施耐德UPS节能方法

1、按需扩容的柔性规划

　　一般数据中心的建造都不是一步到位,会考虑今后未来几年的扩容,在设计时UPS容量一般都考虑容量比较大些,一次就安装了几套大功率的UPS并机，初期负载量只有规划容量的10%——20%，使UPS的运用率很低，形成电能的浪费。如何避免这种状况的发生，从UPS供电体系视点考虑,应该包含:

　　（1）供电计划设计

　　现在UPS供电计划首要有涣散供电、会集供电两种。涣散供电是一台UPS为一台或多台设备供电。涣散供电的长处是涣散危险,不会由于一台UPS反常形成大部分设备停电;缺陷是UPS涣散安置,不便利办理,并且布线不容易规划。另一种是选用会集供电,由一套大功率的UPS直接对数据中心的一切负载供电。会集供电的长处是便于规划、办理便利、保护便利;缺陷是假如UPS体系反常,容易引起数据中心大面积停电事端,此缺陷能够经过选用并联构架来避免。因而,以上两种计划各有优缺陷,现在的数据中心一般都选用会集供电计划。由于UPS并机数量有限制,并且当UPS体系并机数量超越4台时,其可靠性并不比单机供电体系高多少。当机房UPS装机总容量超越必定极限时,主张将机房按几期规划分成几个区域进行供电。规划时能够参阅:单机容量不宜超越400kVA,并机数量不宜超越3台。

　　（2）施耐德UPS在线并机扩容功用

　　数据中心的UPS容量的规划，能够根据不一起期的负载容量要求,选用逐渐扩容的计划,使出资计划更经济，一起也能使UPS作业处于较佳的功率点。现在中、大功率段的UPS均已经具有冗余并机功用，不只进步了体系的可靠性，一起也为机房扩容供给了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关，并在机房规划相应空间，即可完成UPS并机扩容功用。关键是并机的进程处理，多种品牌UPS并机时需要对UPS的设置进行修正，此刻要求UPS有必要作业在修理旁路状况，UPS由市电直接带载，假如此刻市电动摇较大乃至停电，将形成体系的大面积瘫痪。所以并机扩容有必要具有在线并机功用，即UPS并机扩容时，只需将新增UPS软件修正至与原UPS体系共同后，在不关闭原有UPS体系的状况下，直接将新增UPS并入原有体系即可，扩容前后，UPS均作业于在线形式下，避免切换至旁路供电的高危险操作。

　　（3）选用模块化UPS，完成逐渐扩容

　　现在,模块化UPS已经开端在国内应用,模块化UPS特点首要包含:可扩容、平均毛病修正时刻(MTTR)短、可经济完成“N+X”冗余并机。

　　2、进步UPS本身能效,优化负载功率曲线

　　现在UPS均为在线式双改换构架，在其作业时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400kVA的UPS为例，每度电按0.95元核算，UPS功率每进步1%，一年节省的电费为400×0.8×0.01×24×365×0.95=26630.4元。可见进步UPS的作业功率，能够为数据中心节省一大笔电费，可见进步UPS功率是下降整个机房能耗的直接办法。因而收购UPS，尽量收购功率更高的UPS。

　　当然UPS功率高不只仅是满载时功率高,一起也有必要具有一个较高的功率曲线,特别是在“1+1”并机体系时,根据体系规划,每台UPS容量不得大于50%,假如此次功率仅为90%以下,就算满载功率到达95%以上,也是没有意义的,所以要求UPS有必要采纳办法优化功率曲线,使UPS功率在较低负载时也能到达较高的功率。

　　UPS功率与输出功率关系曲线图

　　除了进步UPS本身的功率之外，UPS上面的一些功用也可加以运用。比方像ECO经济运行形式。其原理是在较好的市电环境时，激活此功用，使UPS由静态旁路直接供电，此刻逆变器处于待机状况，正常作业，但不输出能，一旦市电反常，UPS立即切换到逆变器供电状况，切换时刻一般在1ms以内，详细见图2所示，蓝色为输入电波形，黄色为输出电压波形。由于此刻的逆变器处于待机状况，所以本身损耗很小，此刻UPS的整机功率能够到达97%以上，比正常形式节省3%以上的功率。

　　ECO形式转正常供电形式波形图

　　运用ECO形式有必要具有以下条件:

　　(1)静态旁路有必要选用两组高可靠晶闸管，不得选用接触器加晶闸管的组合，由于接触器吸合时，接触点会打火，一般作业数百次之后就不能正常作业了。而晶闸管则不存在此问题，一起能够缩短切换时刻。

　　(2)主张运用在较好的电力环境下，比方一级供电单位等。

　　3、下降输入电流谐波，进步功率因数

　　谐波发生的根本原因是由于电力线路呈现必定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网络，由于非线性负载发生的非正弦电流，形成电路中电流和电压畸变，称为谐波。谐波的危害包含:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温升高、功率低、加快绝缘老化、下降运用寿命;*设备正常作业;无功功率添加，电力设备有功容量下降(如变压器、电缆、配电设备);供电功率低;呈现谐振，特别是柴油发电机发电时更严峻;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对于电网而言是一个非线性负载，在作业的时分会发生大量的谐波。以装备6脉冲整流器的UPS为例，其输入功率因数一般为0.75左右，谐波大于30%。下降UPS作业谐波的首要办法有:

　　(1)选用12脉冲整流器。其原理是在原有6脉冲整流器基础上，在输入侧添加一个移相变压器和6脉冲整流器。选用该技能计划后，能够将谐波下降至10%左右。长处是较为简略，谐波改进明显;缺陷是对功率因数改进有限，价格略高。

　　(2)选用无源滤波器。根据LC滤波电路原理，对UPS发生的谐波进行滤除，并对功率因数进行补偿。长处是技能简略，本钱较低;缺陷是只能补偿特点阶次的谐波，一起受负载阻抗影响较大，无法适用于全功率段。

　　(3)选用有源滤波器。原理是运用可控的功率半导体器材向电网注入与谐波源电流幅值持平、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，到达实时补偿谐波电流的意图。长处是能够补偿多个阶次的谐波，且不受负载阻抗巨细的影响;缺陷是购置本钱较高。

　　(4)选用高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器。原理是选用高频率PWM操控IGBT导通，对输入电压波形进行分割，使输入电流波形尽量接近正弦波，并对输入电压和电流相位差进行补偿。长处是体积轻，价格便宜，作用好;缺陷是技能结构复杂，不易保护，受功率器材影响，现在容量巨细受到限制。

　　4、电池办理及配电办理技能

　　UPS都配备了电池组，用户在电池组上的出资往往占整个UPS供电体系出资的很大一部分，乃至超越UPS本身的出资，而电池的运用年限明显低于UPS设备。由于电池首要资料是重金属铅、硫酸和不易分解的塑料，都会对环境形成严峻的污染。因而削减电池运用数量，延伸电池循环运用寿命，不只节省直接和间接的电池出资，并且还削减整个对环境的污染。所以UPS能够经过以下几个技能完成电池的节能。

　　(1)并机共用电池组功用。共用电池组原理是经过特别的整流器操控及毛病隔离技能，使并机体系中的两台或多台UPS的整流同步、母线均流，使体系中的各台UPS母线直接并联，然后将满意体系后备时刻要求的电池并联后接入并联母线体系中，完成电池的同享，削减电池出资。以“1+1”为例，传统的UPS计划，体系后备一小时，考虑其中一台UPS毛病时，UPS2的电池不能为UPS1运用，所以UPS1和UPS2有必要各装备一套一小时的电池组，才干保障体系在断电后还能备用一小时。选用共用电池组计划后，由于UPS1毛病后，体系中的电池仍能为UPS2供给能量，所以整个体系仅需装备1套1小时电池即可。不只节省了电池直接出资，一起也节省机房在空间、承重及空调等方面的出资，也下降了对环境的污染。或装备少许电池，增配发电机组。

　　(2)智能电池办理技能。影响电池寿命的要素有许多，首要包含温度、充电、放电、循环次数等。假如能够对上述几个要素进行综合处理，能够大大延伸电池的运用寿命，延伸电池更换周期，节省电池出资。UPS的智能电池办理技能首要包含:电池均浮充办理(均浮充操控)、充电温度补偿、智能放电终止电压操控，除此之外还应具有电池定时自动检测和电池漏液检测功用。另外还能够挑选输入电压范围较宽的UPS，削减电池放电次数。经过上述几种技能，可大起伏延伸电池寿命2——3年。

　　(3)智能UPS配电办理技能。原理是经过侦测UPS电池电压或者办理设备供电时刻，完成对机房中不同等级负载的多次下电保护功用，削减电池出资、进步电池运用率。智能UPS配电办理技能首要有两种计划:包含软件完成方法及硬件完成方法。

　　5、选用新式的节能的UPS电源：运用燃料电池的UPS。

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