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韓國UNION蓄電池MX122000 12V200AH售后服務
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傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)的能源架構的形成談到不停電供電系統(tǒng),最重要的條件是必須具備兩種能源:
①主供電能源:通常是市電電網;
②備用能源:通常包括交流備用能源—發(fā)電機和直流過渡備用能源—蓄電池。
任何供電方案的形成,從根本上講是由兩種能源的特性和配置方法決定的。因此,在我們討論一個方案的優(yōu)劣和探討可能的變革時,也必須從能源類型的選擇和配置方法入手。
(1)對傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)進行改革的思考
談到傳統(tǒng)UPS的技術進步和變革,通常是指設備功能和電路技術的進步、系統(tǒng)方案設計的進步、新設備的應用和系統(tǒng)方案的改革。
但是,以下四個問題是傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)難以解決的固有問題,使任何技術進步和改革都會遇到不可逾越的障礙:
①UPS供電系統(tǒng)可靠性差的主要原因是UPS設備可靠性差,前面講的所有提高系統(tǒng)可靠性措施主要是針對UPS設備的,UPS的AC/DC和DC/AC變換是整個供電系統(tǒng)中可靠性最薄弱的環(huán)節(jié);
②AC/DC和DC/AC雙轉換結構形式形成對提高系統(tǒng)效率改革的制約,AC/DC和DC/AC變換運行效率難以再提高。提高可用性需要冗余并機系統(tǒng),使供電系統(tǒng)設備容量利用率低于40%。設備容量利用率在20%～30%情況下,整個系統(tǒng)運行效率會降到80%以下;
③AC/DC和DC/AC雙轉換結構形式形成對提高可靠性改革的制約,AC/DC和DC/AC變換決定了UPS設備和系統(tǒng)的復雜性,已經采用過的各種技術措施在降低復雜性方面都沒有明顯的成效,甚至技術越進步,系統(tǒng)越復雜,進而可靠性越差;
④提高功率半導體器件性能的局限性對提高UPS設備的容量形成制約。提高單臺設備容量可降低系統(tǒng)的復雜性,但是當前的IGBT功率器件的輸出能力和電氣性能決定了單臺UPS輸出能力在400kVA左右,模塊化UPS可拔插的最大功率模塊限制在40kVA。
鑒于以上原因,我們對改革傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)的設想是,從根本上去掉傳統(tǒng)的AC/DC和DC/AC變換結構,這可能是對傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)進行徹底改革的唯一出路。
為此要做到兩點:
①去掉或轉移UPS對供電質量進行補償調控的功能;
②改變過渡儲能器件(蓄電池)在系統(tǒng)中的位置,或者采用新的儲能器件代替蓄電池。
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UPS電源是為安防監(jiān)控系統(tǒng)提供動力的核心部分，是為安防監(jiān)控系統(tǒng)提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷電力供應的重要外部設備。目前，市場上供應的UPS電源設備種類繁多，輸出功率也有所不同。UPS電源按工作模式可分為后備式、在線式兩大類。按其輸出波形又分為方波輸出和正弦波輸出兩種。以下主要介紹了UPS電源的工作原理，以及如何配置安防監(jiān)控系統(tǒng)的UPS電源。
備用電源是安防監(jiān)控系統(tǒng)基本要素之一。缺少備用電源的系統(tǒng)則暗藏致命缺陷，不能投入實際應用當中，因為極可能在關鍵時刻貽誤戰(zhàn)機，拋錨停擺，整系統(tǒng)癱瘓，造成無可挽回的損失。
安防監(jiān)控系統(tǒng)正常情況使用220伏市電，而在斷電和市電被破壞的特殊情況下，還應正常工作一段時間，這就需要啟用備用電源來維持這段時間監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。備用電源有雙路或多路供電、蓄電池組供電、發(fā)電機供電、UPS供電等等。但通常采用UPS不間斷電源作為安防監(jiān)控系統(tǒng)備用電源。
一、UPS(不間斷電源)的工作原理
UPS電源由蓄電池、逆變器、充電器、穩(wěn)壓穩(wěn)頻器、轉換開關組成。當市電正常輸入時，UPS就將市電穩(wěn)壓后供給負載使用，同時對內置電池組充電，把能量儲存在電池中;當市電中斷(事故停電)或輸入故障時，UPS立即將內置電池的能量轉換，瞬間以220伏交流電繼續(xù)供負載使用，使負載維持正常工作并保護負載軟硬件不受損壞。UPS電源分為后備式、在線式、在線互動式三大類：
1、后備式UPS電源
在市電正常供電時，市電通過交流旁路通道經轉換開關直接向負載提供電源，UPS電源內的逆變器處于停止工作狀態(tài)，這時的UPS電源實質上相當于一臺性能單一的市電穩(wěn)壓器。它除了對市電電壓的幅度波動有所改善外，對電壓的頻率不穩(wěn)、波形畸變以及從電網侵入的*等不良影響基本上沒有任何改善。只有當市電供電中斷或低于170伏時，蓄電池才立刻對逆變器供電，向負載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的方波交流電源。
2、在線式UPS電源
在市電正常供電時，它首先將市電交流電源經整流變成直流電源，然后進行脈寬調制、濾波、并將直流電源經逆變器重新轉換成正弦波交流電源向負載供電，一旦市電中斷，立即改由蓄電池提供的直流經逆變器、電脈寬調制、濾波，向負載提供正弦波交流電源。
因此，對在線式UPS而言，在正常情況下，無論有無市電，它都是由UPS電源的逆變器對負載供電，這樣就避免了所有由市電電網電壓波動及*而帶來的影響。
顯而易見，在線式UPS電源的供電質量明顯優(yōu)于后備式UPS電源，因為它可以實現(xiàn)對負載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電。而且在由市電轉換到蓄電池供電時，其轉換時間基本為零，真正給用戶提供高質量穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的純凈正弦波電源，從而提供符合安防監(jiān)控系統(tǒng)需要的電源保護。
在線互動式UPS電源結合了后備式UPS和在線式UPS的許多優(yōu)點，也是一種很不錯的變換形式，但是由于它使用的是工頻變壓器，有笨重、體積大的問題存在。
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UPS供電系統(tǒng)的改革(1) 已具備的改革條件
隨著數(shù)據(jù)中心不停電供電系統(tǒng)的技術進步,以下兩點變化為我們提供了對傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)做進一步改革的必要條件:
①柴油發(fā)電機成為系統(tǒng)必備的可連續(xù)運行的主備用能源
隨著數(shù)據(jù)中心技術進步和規(guī)模的擴大,一個顯著的特點是單機架功率密度的提高,在一個平均機架功率密度為3kW的數(shù)據(jù)中心中,最高機架功率密度可能達到6～8kW。實際測試表明,一個普通平均機架功率密度小于2kW的機房,市電掉電制冷設備停止運行后,經60s,機房溫度就上升到機房允許最高溫度25℃,3.5min后,就上升到IT設備允許最高進風溫度32℃;一個17個3kW機柜總發(fā)熱量51kW的機房,空調停運后,大約35～40s后,機柜進風口溫度達到32℃;一個17個6kW機柜總發(fā)熱量102kW的機房,空調停運后,大約15s后,機柜進風口溫度達到32℃。嚴峻的熱量管理要求,使數(shù)據(jù)中心連續(xù)運行的條件,由連續(xù)供電變成既要連續(xù)供電又要連續(xù)制冷。連續(xù)供電由備用能源(電池)通過UPS完成,而連續(xù)制冷則必須由可連續(xù)運行的備用交流能源(發(fā)電機)擔當,且發(fā)電機必須在機房最高功率密度機架允許的時間內啟動并完成轉換。也就是說,發(fā)電機已經成為數(shù)據(jù)中心必備的并可及時投入運行的核心設備。
②備用電池的功能變化
電池不能保證系統(tǒng)不停電供電功能。雖然規(guī)劃設計時,電池容量和后備時間可選擇得足夠大,但是系統(tǒng)運行后,電池容量是一個固定量,電池備用時間是固定不變的,而市電故障停電的時間是不確定的,當市電故障時間大于電池備用時間時,系統(tǒng)最終還是要中斷的。
于是,蓄電池的功能定義就發(fā)生了變化:
蓄電池由不停電供電的主要備用能源變?yōu)橛糜谑须姽收虾髠溆冒l(fā)電機啟動和切換時間內維持向負載供電的過渡備用能源。
蓄電池的備用時間要求同樣也發(fā)生了變化:
?由越大越好變?yōu)榭梢粤炕?
?最短時間要大于發(fā)電機啟動和與市電完成轉換的時間;
?最大可用時間為制冷設備停機后,機房中最高功率密度機架中的IT設備能繼續(xù)運行的時間。
(2) 改革思路的切入點
既然發(fā)電機已經成為數(shù)據(jù)中心必備的并可及時投入運行的核心設備,過渡備用能源的儲能就可以很少,這就自然想到:如果不采用蓄電池作為不停電供電的過渡備用能源,或者,雖然還采用蓄電池作為不停電供電的過渡備用能源,但不把蓄電池放在交流系統(tǒng)中,這兩種情況都可去掉系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié),即AC/DC(充電)和DC/AC(電池輸出)環(huán)節(jié),這相當于從根本上去掉了傳統(tǒng)的UPS雙轉換系統(tǒng)。
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