科士达UPS电源YDE9101H详细说明 科士达UPS电源YDE9101H详细说明 科士达UPS电源YDE9101H详细说明产品特性

工作模式

· 双变换在线式设计

· 输入功率因数校正（PFC）技术，输入功因高达0.99

DSP全数字化控制

· 数字化控制，控制系统更加稳定可靠

ECO功能

· 6KVA-10KVA机型具有ECO运行模式，高效节能，降低用户使用成本

智能充电方式

· 用户可设定充电电流，恒流、恒压和浮充充电模式可自动平滑切换

· 1-3KVA充电电流可扩展，6-10KVA充电电流可设置

环境适应性强

· 宽广的电压输入范围，避免频繁地切换至电池供电

· 输入频率范围大，接入各种燃油发电机均可稳定工作

保护周全可靠

· 开机自诊断功能

· 输出过载、输出短路，逆变器过温、电池欠压预警和电池过充电保护功能

· 静态电子旁路开关

· 直流启动功能

· 1～3KVA机型具备输入零火线侦测功能

· 风扇智能调速设计，延长风扇寿命，高效节能

传统的UPS供电系统存在着可靠性、电流谐波干扰、成本和能源消耗、系统的配置灵活性和可扩展性以及使用维护难度等若干问题,所有这些问题都是由传统UPS设计理念和系统架构决定的,而传统设计理念的症结又可归结为备用能源的选用和配置方法问题。文中在回顾传统UPS产生和发展过程的基础上,讨论了对UPS应具备功能的一些误导和误解,并从能源配置的角度出发,提出了新的改革思路,新的改革方案将使UPS供电系统发生根本性的变革。

1 传统UPS供电系统的技术现状和存在的问题

图1给出了传统UPS的典型架构和工作状态。从图1可以看出传统UPS是如何工作的,必然存在的固有问题,已经做过的和正在做的技术改进或补救措施。

(1) 传统UPS供电系统结构的特点
①具有不停电供电功能的UPS设备配置在交流供电系统中;
②选用直流电池做备用能源,电池需要AC/DC变换充电和DC/AC变换供电;
③能源多次变换:UPS设备AC/DC和DC/AC两次变换,还包括IT设备内部开关电源的AC/DC和DC/DC两次变换;
④两个谐波电流源:UPS设备AC/DC变换和IT设备开关电源AC/DC变换;
⑤交流输入能源和备用能源(电池)都要经过UPS向负载供电,其供电可靠性取决于UPS系统可靠性;
⑥系统复杂,维护难度大,存在多环节串联形成单路径故障点,可靠性差。
(2) 当前的技术发展状况
从当前用户关注的焦点和UPS厂家技术改进的重点来看,要解决的问题和技术措施归纳起来有以下三点:
① 提高系统可用性
?提高设备可靠性;
?增大成本,对设备采用冗余配置,使其有容错功能;
?对系统采用双总线冗余配置,不但UPS有容错功能,还可限度地减少整个系统的单路径故障点;
?配置模块化UPS,有冗余功能,并大幅度降低故障修复时间;
?提高设备智能监测和管理功能,便于维护,提前消除潜在的故障隐患;
?采用集成化系统设计,解决系统中各类设备阻抗和连接方式的匹配问题,提高系统集中管理功能,并限度地减少安装和维护中的人为错误。
②抑制系统中谐波电流的产生及其治理问题
?加大零线规格和前端设备(变压器、油机、配电开关、转换开关等)容量,以便降低谐波电流的影响;
?6脉冲整流前加5次无源滤波器,PF=≤20%;
?输入改为12脉冲整流+11次无源滤波器,PF=≤10%;
?6脉冲整流前加有源滤波器,输入电流成正弦波,PF=≤5%;
?输入改为PFC高频整流,PF=≤5%;
?要求负载(IT设备)输入开关电源采用PFC整流。
以上这些技术改进措施,还可以分为UPS设备和系统方案配置两个方面,如表1所示

(3 )当前UPS供电系统运行中存在的问题
传统UPS存在的问题,可综合归类于以下六个方面:
①系统可靠性
系统复杂、单路径故障点多、设备可靠性差、维护难度大等;
②系统电流谐波*
系统中存在两个谐波源,对电网和系统本身形成*、降低输入功率因数和能源利用率、对地线系统提出苛刻要求等;
③系统成本和能源消耗
两次转换效率低、系统复杂提高购置和运行成本、电流谐波大增加滤波设备、输入功率因数的低而降低了系统设备容量利用率;
④系统标准化
系统复杂为标准化带来困难,系统设计建造停留在手工业阶段;
⑤系统的灵活性和可扩展性
计划容量一次性投入、难以变更和扩展,缩短了生命周期;
⑥系统使用维护难度
要求较高的维护水平,多供应商和非标准化使故障修复困难;
(4)值得思考的问题
①供电系统的现状和趋势是,系统不断复杂化;设备堆积、结构臃肿;成本不断攀升;效率难以再有效提高;系统构成五花八门,难以标准化。
②系统可靠性问题的存在,是因为UPS设备本身的可靠性不高;
③通过方案设计和智能管理提高可用性还有多大潜力?
④系统中的谐波是负载和UPS设备自身产生的;
⑤系统复杂性和设备容量利用率低下,造成了系统能源效率难以有效提高。传统UPS设备在满载时可达92%以上,在系统中实际的工作效率在85%～90%,而整个供电系统效率为75%～80%;
⑥维护难度增加,原因是系统复杂、可靠性差、没有标准化。
2 传统UPS供电系统的能源架构的形成

谈到不停电供电系统,重要的条件是必须具备两种能源:
①主供电能源:通常是市电电网;
②备用能源:通常包括交流备用能源—发电机和直流过渡备用能源—蓄电池。
任何供电方案的形成,从根本上讲是由两种能源的特性和配置方法决定的。因此,在我们讨论一个方案的优劣和探讨可能的变革时,也必须从能源类型的选择和配置方法入手。
(1)对传统UPS供电系统进行改革的思考
谈到传统UPS的技术进步和变革,通常是指设备功能和电路技术的进步、系统方案设计的进步、新设备的应用和系统方案的改革。
但是,以下四个问题是传统UPS系统难以解决的固有问题,使任何技术进步和改革都会遇到不可逾越的障碍:
①UPS供电系统可靠性差的主要原因是UPS设备可靠性差,前面讲的所有提高系统可靠性措施主要是针对UPS设备的,UPS的AC/DC和DC/AC变换是整个供电系统中可靠性薄弱的环节;
②AC/DC和DC/AC双转换结构形式形成对提高系统效率改革的制约,AC/DC和DC/AC变换运行效率难以再提高。提高可用性需要冗余并机系统,使供电系统设备容量利用率低于40%。设备容量利用率在20%～30%情况下,整个系统运行效率会降到80%以下;
③AC/DC和DC/AC双转换结构形式形成对提高可靠性改革的制约,AC/DC和DC/AC变换决定了UPS设备和系统的复杂性,已经采用过的各种技术措施在降低复杂性方面都没有明显的成效,甚至技术越进步,系统越复杂,进而可靠性越差;
④提高功率半导体器件性能的局限性对提高UPS设备的容量形成制约。提高单台设备容量可降低系统的复杂性,但是当前的IGBT功率器件的输出能力和电气性能决定了单台UPS输出能力在400kVA左右,模块化UPS可拔插的功率模块限制在40kVA。
鉴于以上原因,我们对改革传统UPS系统的设想是,从根本上去掉传统的AC/DC和DC/AC变换结构,这可能是对传统UPS供电系统进行彻底改革的出路。
为此要做到两点:
①去掉或转移UPS对供电质量进行补偿调控的功能;
②改变过渡储能器件(蓄电池)在系统中的位置,或者采用新的储能器件代替蓄电池。
(2)不停电供电系统能源配置要求
图2给出了传统数据中心供电系统的能源配置在图2中,整个系统是靠三种能源实现不停电供电的:

①可连续供电的主能源—市电;
②可连续供电的备用能源—柴油发电机;
③在主备交流能源转换期间保证IT设备连续不间断供电的过渡备用能源—蓄电池。
(3)计算机供电系统演变和传统UPS供电系统产生的过程
图3给出了计算机供电系统演变和传统UPS供电系统产生的过程。