(3)機(jī)架自主儲(chǔ)能UPS

改變過渡備用能源(蓄電池)的配置位置,將其配置在IT設(shè)備中的開關(guān)電源的直流輸出端,于是就形成了機(jī)架自主儲(chǔ)能改革方案,如圖5所示。

圖5中展示的是傳統(tǒng)雙轉(zhuǎn)換UPS供電系統(tǒng)、直流輸出UPS供電系統(tǒng)和機(jī)架自主儲(chǔ)能UPS供電系統(tǒng)的示意圖。

機(jī)架自主儲(chǔ)能UPS系統(tǒng)組成要點(diǎn):

①IT設(shè)備去掉傳統(tǒng)12V輸出開關(guān)電源,保留低壓DC/DC變換;

②交流輸入集中配置,包括輸入變壓器、油機(jī)、ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)、總配電;

③在機(jī)架中配置集中式12V或48V輸出開關(guān)電源,模塊化冗余配置。低功率密度機(jī)房宜用12V,高功率密度機(jī)房宜用48V;

④開關(guān)電源模塊容量取決于輸出電流的大小和轉(zhuǎn)接工藝條件;

12V最大輸出功率2.5kW左右,輸出電流在200A左右;

48V最大輸出功率10kW左右,輸出電流在200A左右;

⑤在開關(guān)電源12V或48V輸出端集中配置過渡備用蓄電池,組成不間斷供電系統(tǒng);

⑥如果用鐵鋰蓄電池或鐵鋰超級(jí)電容,由于電池充放電需要平衡管理,所以在一般密度的機(jī)房中,適宜采用12V。

機(jī)架自主儲(chǔ)能UPS系統(tǒng)完全取消了傳統(tǒng)的雙轉(zhuǎn)換UPS系統(tǒng),使數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)很多性能指標(biāo)都得到了根本的改善,表3是傳統(tǒng)雙轉(zhuǎn)換UPS供電系統(tǒng)、直流輸出UPS供電系統(tǒng)和機(jī)架自主儲(chǔ)能UPS供電系統(tǒng)三者主要性能指標(biāo)的比較。

(4) 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能UPS

動(dòng)態(tài)UPS是同時(shí)改變過渡儲(chǔ)能形式和配置位置的改革方案。

圖6是動(dòng)態(tài)UPS一種結(jié)構(gòu)形式。圖中,動(dòng)態(tài)UPS系統(tǒng)有三種能源:

①可連續(xù)供電的主交流能源——市電;

②可連續(xù)供電的備用交流能源——柴油發(fā)電機(jī);

③主備交流能源轉(zhuǎn)換期間,保證IT設(shè)備連續(xù)不間斷供電的過渡備用能源。

而過渡能源也有三種儲(chǔ)能技術(shù)可以選擇:

①利用機(jī)械耦合的電磁感應(yīng)儲(chǔ)能;

②利用電氣耦合的飛輪儲(chǔ)能;

③利用化學(xué)儲(chǔ)能的蓄電池。

(5) 集成式動(dòng)態(tài)UPS

圖7是動(dòng)態(tài)UPS的另一種結(jié)構(gòu)形式。其主要特點(diǎn)是將過渡電磁感應(yīng)儲(chǔ)能、同步發(fā)電機(jī)、備用發(fā)電機(jī)三者集成起來。負(fù)載由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的同步電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)供電并對(duì)其供電質(zhì)量進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)控,同時(shí)利用機(jī)械耦合的電磁感應(yīng)儲(chǔ)能作為過渡備用能源。同步交流發(fā)電機(jī)與市電一起向負(fù)載供電,并與電抗器(另接)組成有源濾波器濾除諧波。感應(yīng)耦合器是儲(chǔ)能裝置,有外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子,外轉(zhuǎn)子上有一個(gè)兩極三相線圈,在有市電情況下,可以加速自由轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。當(dāng)市電中斷時(shí),取出在內(nèi)轉(zhuǎn)子上儲(chǔ)存的動(dòng)能,驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)繼續(xù)給負(fù)載供電,并及時(shí)起動(dòng)柴油機(jī)使之達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),向負(fù)載提供電能。自由輪離合器在感應(yīng)耦合器/發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)之間起機(jī)械通斷作用。在市電正常時(shí),柴油機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài),離合器斷開,發(fā)電機(jī)處在待機(jī)狀態(tài);市電中斷時(shí),柴油機(jī)起動(dòng),當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí),離合器自動(dòng)接合,由發(fā)電機(jī)向負(fù)載供電。整個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為5～10s。當(dāng)市電恢復(fù)時(shí),這種動(dòng)態(tài)UPS會(huì)與市電同步,轉(zhuǎn)由市電向負(fù)載供電,離合器斷開,柴油機(jī)與感應(yīng)耦合器不再有機(jī)械連接,逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn),回到待機(jī)狀態(tài)。

參考資料

張廣明主編.《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中的若干問題》,經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社,2015年6月.

作者簡介

張廣明(1939-),男,中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員,自20世紀(jì)60年代開始從事大型計(jì)算機(jī)供電設(shè)備和供電系統(tǒng)的研究,曾任中國電源學(xué)會(huì)副理事長,現(xiàn)任中國電源學(xué)會(huì)專家委員會(huì)主席，中國計(jì)算機(jī)用戶協(xié)會(huì)UPS分會(huì)副理事長,《UPS應(yīng)用》編委會(huì)主任。當(dāng)前的主要研究方向是UPS設(shè)備和數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng),特別是在系統(tǒng)可靠性和可用性研究領(lǐng)域有較深的造詣。

編輯：Harris

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