CSB蓄電池HR1224W HR系列高性能

CSB蓄電池HR1224W HR系列高性能

UPS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

隨著信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，信息設(shè)備對(duì)不間斷電源（UPS）供電系統(tǒng)的容量、可靠性要求越來(lái)越高，不間斷電源(UPS)的重要性日益凸顯。為了適應(yīng)各行業(yè)用戶對(duì)UPS供電系統(tǒng)的更高要求，UPS的技術(shù)發(fā)展水平也在不斷提高。
　　
　　一、 UPS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
　　
　　1.1UPS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
　　
　　（1）UPS的輸入端加裝輸入濾波器和有源功率因數(shù)校正器，并采用串并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)來(lái)降低輸入電流失真度，減小UPS對(duì)市電電源的污染，使其向綠色電能變換型電源設(shè)備發(fā)展。（2）為實(shí)現(xiàn)UPS小型化，減小輸出變壓器和輸出濾波器的尺寸，減小電磁干擾，目前已采用串聯(lián)諧振逆變器，再經(jīng)過(guò)隔離變壓器和變頻器組成高頻連接的UPS。（3）數(shù)字控制已成為新型UPS控制技術(shù)發(fā)展的主流，即廣泛應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），盡可能使控制電路全微處理器化。因?yàn)閿?shù)字控制器精度高，抗干擾能力強(qiáng)。而且計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用可使UPS更容易實(shí)現(xiàn)智能化管理，以便使電源運(yùn)行在蕞優(yōu)化狀態(tài)。（4）蓄電池是UPS的心臟，一般都使用免維護(hù)密封鉛酸蓄電池。目前已有以微處理器監(jiān)控技術(shù)為主的電池管理體系，隨時(shí)觀察電池的充、放電狀態(tài)，對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)。（5）采用冗余技術(shù)和熱插拔技術(shù)。隨著用戶負(fù)載的增加以及對(duì)高可靠性的要求，多臺(tái)UPS并聯(lián)冗余運(yùn)行來(lái)提高UPS系統(tǒng)的可靠性、可用性及擴(kuò)充UPS容量已成為UPS系統(tǒng)配置的一種新趨勢(shì)。其關(guān)鍵是采用了高可靠的并聯(lián)冗余技術(shù)。業(yè)內(nèi)廠商采用雙數(shù)字處理技術(shù)（DSP高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字化鎖相技術(shù)）對(duì)有功功率進(jìn)行高速、精確地分配和控制，大大提高了UPS并聯(lián)冗余系統(tǒng)的可靠性。
　　
　　1.2 目前我國(guó)UPS的技術(shù)發(fā)展水平
　　
　　多數(shù)UPS生產(chǎn)廠家對(duì)大容量UPS復(fù)雜的控制及保護(hù)電路技術(shù)的掌握程度和設(shè)計(jì)水平,目前還尚未達(dá)到能自主靈活設(shè)計(jì)的程度,在這方面可能也存在一些控制電路芯片的所有權(quán)問(wèn)題。另有一些UPS制造商是以從國(guó)外進(jìn)口零部件在國(guó)內(nèi)組裝貼國(guó)內(nèi)品牌參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),還有一些UPS制造商只購(gòu)進(jìn)主要零部件,在國(guó)內(nèi)完成整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并經(jīng)組裝調(diào)試后成為自有品牌的產(chǎn)品。以上兩種生產(chǎn)(合作)方式有利于對(duì)國(guó)外大容量UPS較深層技術(shù)的學(xué)習(xí)與理解,并能積累一些經(jīng)驗(yàn),在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中也有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì),但是這種合作方式一般是以只有對(duì)方能掌握核心技術(shù)為原則。
　　
　　國(guó)內(nèi)的小功率UPS市場(chǎng)已經(jīng)十分成熟，同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，在大功率UPS技術(shù)方面，一些國(guó)內(nèi)UPS廠商技術(shù)堅(jiān)持自主研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新，使國(guó)產(chǎn)UPS技術(shù)提升到閑進(jìn)水平，在*、技術(shù)等方面已經(jīng)接近。
　　
　　二、UPS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
　　
　　UPS供電系統(tǒng)的技術(shù)與發(fā)展依托于良好的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、高頻開關(guān)變換技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、冗余并機(jī)技術(shù)、智能充放電技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)和新工藝技術(shù)等綜合技術(shù)，已呈現(xiàn)綠色化、模塊化、集成化、高頻化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)。
　　
　　綠色化
　　
　　21世紀(jì)是節(jié)能與環(huán)保的世紀(jì)，實(shí)現(xiàn)UPS的綠色化，其主要任務(wù)實(shí)際上就是要減少UPS對(duì)市電電網(wǎng)、負(fù)載和周圍環(huán)境的諧波污染，提高UPS的電能變換效率。UPS對(duì)環(huán)境造成的污染是由諧波造成的。而實(shí)現(xiàn)UPS綠色化的主要方法可采用良好的功率因數(shù)校正技術(shù)、高頻脈寬調(diào)制技術(shù)、多脈沖整流技術(shù)、電磁屏蔽和濾波技術(shù)、廣義的軟開關(guān)技術(shù)、串并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)等來(lái)盡快盡好地實(shí)現(xiàn)UPS綠色化。
　　
　　模塊化
　　
　　模塊化是在電源的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的設(shè)計(jì)思想，尤其在信息時(shí)代，UPS產(chǎn)品不斷推陳出新，模塊化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品正在不斷涌現(xiàn)。如何使產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)全房位地滿足市場(chǎng)的多樣化需求，已引起廠商、開發(fā)人員及其標(biāo)準(zhǔn)化研究者的高度重視。
　　
　　模塊化被認(rèn)為是UPS技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)之一，相對(duì)于傳統(tǒng)意義上的UPS，模塊化UPS具有三大優(yōu)勢(shì)：
　　
　　第1，“模塊化冗余并聯(lián)”技術(shù)避免了能源浪費(fèi)。在行業(yè)用戶的信息網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)對(duì)UPS的容量產(chǎn)生錯(cuò)誤的、或是過(guò)低或是過(guò)高的預(yù)計(jì)，其結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致采購(gòu)成本過(guò)高、無(wú)法滿足負(fù)載需要或造成資源、空間及能源浪費(fèi)等情況。模塊化UPS通過(guò)可擴(kuò)充的模塊結(jié)構(gòu)有效解決了這一問(wèn)題，它可以幫助用戶在未來(lái)發(fā)展不明確的情況下分階段進(jìn)行建設(shè)和投資。
　　
　　第二，高安全、易維護(hù)的熱插拔技術(shù)突破了應(yīng)用瓶頸。傳統(tǒng)高UPS在日常維護(hù)、設(shè)備維護(hù)期間均需要采取轉(zhuǎn)旁路的方式，而負(fù)載在這種情況下是不受UPS保護(hù)的。因此，如果此時(shí)發(fā)生電源中斷、過(guò)載等故障，將會(huì)造成嚴(yán)重的損失，并且其維修過(guò)程相對(duì)繁瑣，不利時(shí)效。模塊化UPS系統(tǒng)中采用的熱插拔技術(shù)可以允許單體模塊在不需停電的前提下任意進(jìn)入或退出并聯(lián)單元，從而實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護(hù)，同時(shí)無(wú)需專門的儀器或技術(shù)即可進(jìn)行。
　　
　　第三，電源相位多制技術(shù)降低了采購(gòu)和管理成本。傳統(tǒng)UPS的電源輸入與輸出相位是固定的，因此用戶在進(jìn)行供電系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)為了顧全不同的相位及容量而增加UPS的數(shù)量。在模塊UPS系統(tǒng)下，則可以采用電源相位多制技術(shù)來(lái)改變過(guò)往單一性造成的制約，用戶無(wú)需再考慮如何采購(gòu)不同相位或容量的UPS產(chǎn)品來(lái)適應(yīng)系統(tǒng)的需要。
　　
　　集成化
　　
　　UPS從初始的設(shè)備保護(hù)和系統(tǒng)保護(hù)的純后備電源技術(shù)發(fā)展到今天的信息保護(hù)、智能管理和整體機(jī)房集成一體化應(yīng)用，其內(nèi)涵已擴(kuò)展到發(fā)電、配電、變換、不間斷電源、機(jī)房、動(dòng)力設(shè)備、電力電纜、數(shù)據(jù)布線、環(huán)境監(jiān)控及系統(tǒng)管理等方面，已不是初意義上的UPS，UPS設(shè)備只是該系統(tǒng)的核心部件。
　　
　　一些UPS廠商和供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者也意識(shí)到這一點(diǎn)，因此在不斷提高UPS設(shè)備的性能和可靠性的同時(shí)，還加強(qiáng)對(duì)整體供電系統(tǒng)的研究，包括：系統(tǒng)中各種設(shè)備和環(huán)節(jié)的相互匹配和可靠性問(wèn)題以及各種設(shè)備和環(huán)節(jié)連接技術(shù)的研究和規(guī)范化問(wèn)題、供電系統(tǒng)的布局(集中式、區(qū)域式、分散式)問(wèn)題等等。由此，一些供電系統(tǒng)廠商提出了供電系統(tǒng)“一體化解決方案”，而其中以端到端一體化解決方案蕞具特色。
　　
　　高頻化
　　
　　近年來(lái)，為了提高數(shù)據(jù)中心PUE（能效比），高頻機(jī)型UPS推出了很多新功能，填補(bǔ)工頻機(jī)型UPS功能上的不足，也使得高頻機(jī)型UPS的優(yōu)勢(shì)更加明顯。
　　
　　高頻UPS與工頻UPS相比所具有的優(yōu)點(diǎn)
　　
　　1、輸入功率因數(shù)高
　　
　　輸入功率因數(shù)不超過(guò)0.8諧波電流有30%之大。如果前面接發(fā)電機(jī)，工頻機(jī)UPS一般在200kVA，以下的輸入電路都采用了晶閘管6脈沖整流。發(fā)電機(jī)的容量至少要3倍于UPS容量;如果是單相小功率UPS發(fā)電機(jī)的容量至少要5倍于UPS容量。
　　
　　諧波電流小于5%,任何容量的高頻機(jī)UPS輸入功率因數(shù)都可做到0.99以上.前置發(fā)電機(jī)的容量理論上和UPS功率相同,大大減少了投資和占地面積等。尤其是對(duì)市電的充分利用具有良好的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
　　
　　2、自身功耗小
　　
　　必需外加諧波濾波器或改為12脈沖整流,若要求工頻機(jī)輸入功率因數(shù)為0.95以上時(shí).如圖1所示。使得工頻機(jī)UPS效率比高頻機(jī)UPS低5%同為100kVA容量時(shí),工頻機(jī)UPS每年要比高頻機(jī)UPS多消耗5萬(wàn)度電!
　　
　　3、對(duì)外干擾小
　　
　　機(jī)械噪聲影響人的身心健康,工頻機(jī)UPS發(fā)生電噪聲和機(jī)械噪聲。電噪聲影響機(jī)器的穩(wěn)定度.降低工作效率。而高頻機(jī)UPS工作在20kHz以上,20kHz人耳聽不到頻率,使工作環(huán)境安靜下來(lái)。又由于高頻機(jī)UPS輸入功率因數(shù)高達(dá)0.99以上,對(duì)外干擾幾乎為零。
　　
　　4、體積小、重量輕
　　
　　而同一廠家的250kVA高頻機(jī)UPS重量只有830kg工頻機(jī)UPS由于有了輸出變壓器和適應(yīng)50Hz電感電容等低頻器件使得體積、重量都很大。比如某品牌200kVA工頻機(jī)UPS重1380kg。
　　
　　5、全數(shù)字技術(shù)
　　
　　現(xiàn)在一般發(fā)展為數(shù)字與模擬相結(jié)合的技術(shù)。模擬技術(shù)的可靠性要比數(shù)字技術(shù)低。而高頻機(jī)UPS技術(shù)是一種全數(shù)字化技術(shù),工頻機(jī)UPS當(dāng)初采用的模擬技術(shù).可靠性是很高的。
　　
　　6、對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力強(qiáng)
　　
　　這又大大延長(zhǎng)了電池的壽命。工頻機(jī)UPS對(duì)于適應(yīng)輸入電壓±15%變化已很不易;而高頻機(jī)UPS甚至適應(yīng)輸入電壓±30%以上的變化。
　　
　　7、能將并機(jī)環(huán)流衰減到幾乎為零
　　
　　而變壓器的直接并聯(lián)容易產(chǎn)生環(huán)流,工頻機(jī)UPS并聯(lián)是變壓器的直接并聯(lián).而且這個(gè)環(huán)流的路徑疏通無(wú)阻,如圖2a所示;高頻機(jī)UPS由于沒(méi)有輸出變壓器,其并聯(lián)如圖2b所示,可以看出這里的環(huán)流路徑上處處是障礙,小于2V電壓差根本形不成環(huán)流,而工頻機(jī)UPS此情況下就會(huì)形成很大的環(huán)流。
　　
　　智能化
　　
　　為了適應(yīng)IT行業(yè)的發(fā)展，UPS技術(shù)中采用數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、電源管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)硬件及軟件技術(shù)來(lái)完整實(shí)現(xiàn)UPS網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化。以下例舉實(shí)現(xiàn)智能化的一些功能和要求。
　　
　?。?）實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。它對(duì)UPS各模擬參量和表示工作狀態(tài)的開關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)高速采樣，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式監(jiān)控。
　　
　?。?）自診斷、自保護(hù)功能。UPS將實(shí)時(shí)采集來(lái)的各項(xiàng)模擬參量和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)中的關(guān)鍵硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)與正常值進(jìn)行分析比較，以判斷UPS是否有故障隱患存在。如果有故障，根據(jù)相應(yīng)的故障信息級(jí)別在控制面板的顯示屏上以友好的圖形界面、文字提示方式報(bào)警，或者在現(xiàn)場(chǎng)和控制室以指示燈燈光、報(bào)警器嗚叫方式報(bào)警、也可以用自動(dòng)撥通電話等方式報(bào)警，并做出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。
　　
　　（3）人機(jī)對(duì)話的控制方式。大型UPS可向用戶提供監(jiān)控器液晶顯示屏，以圖形和文字方式顯示工作流程和參數(shù)信息?？梢蕴峁┳層脩舨僮鞯目梢暬藛巍２⒁詭椭筒粩嗵崾镜姆绞揭龑?dǎo)用戶按照既定方式處理故障，有效防止誤操作。
　　
　?。?）遠(yuǎn)程控制功能。在網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，UPS不僅應(yīng)能向由它直接供電的負(fù)載設(shè)備提供保護(hù)，還應(yīng)該對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)行程序和數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的傳輸途徑進(jìn)行全面地保護(hù)。這就意味著UPS應(yīng)配置相應(yīng)的電源監(jiān)控軟件、SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)管理器，使其具有遠(yuǎn)程管理能力，用戶可執(zhí)行UPS與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之間的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信操作，使UPS成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要組成部分。這樣，由網(wǎng)管員通過(guò)網(wǎng)管軟件監(jiān)控多臺(tái)UPS，而且被管理的UPS可以在同一個(gè)LAN也可以在不同的LAN，甚至可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，納入網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來(lái)管理UPS。
　　
　　三．UPS技術(shù)發(fā)展新方向
　　
　　1.直流高壓UPS
　　
　　高壓直流(HVDC)UPS很有可能是UPS發(fā)展的下一個(gè)階段，不僅是因?yàn)楦邏褐绷鱑PS幾乎傳承當(dāng)前所有UPS的熱點(diǎn)和技術(shù)前沿技術(shù)，也不僅是它能夠兼收傳統(tǒng)UPS和-48VDC通信電源之間所長(zhǎng)而摒棄其短，更重要的是它能夠在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)UPS所有功能的基礎(chǔ)上更好地滿足負(fù)載供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性。
　　
　　HVDC供電相對(duì)于傳統(tǒng)UPS供電，不但可靠性高、效率高、節(jié)能成效顯著，而且特別適用于負(fù)載重的機(jī)房。該技術(shù)可推廣性強(qiáng)，適合通信機(jī)房新建及改造。
　　
　　HVDC比傳統(tǒng)的UPS少一個(gè)DC/AC逆變器及服務(wù)器機(jī)架內(nèi)部的AC/DC整流器，這樣大大提高了供電系統(tǒng)的效率，從而降低供電系統(tǒng)的發(fā)熱損耗，發(fā)熱損耗的降低也減少了空調(diào)的配置。HVDC供電方式的應(yīng)用可以比采用UPS供電節(jié)約電能10%~20%。
　　
　　2.飛輪UPS技術(shù)
　　
　　飛輪儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的探索和演進(jìn)，呈現(xiàn)一種螺旋式的上升的態(tài)勢(shì)。早出現(xiàn)的飛輪也是機(jī)械能UPS。當(dāng)時(shí)的問(wèn)題主要是體積和維護(hù)上的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)不斷的努力和探索，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)也已有了新突破：將良好的集成真空磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)和在線互動(dòng)式UPS技術(shù)結(jié)合在一起。二者結(jié)合在一起既實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的飛輪儲(chǔ)能特點(diǎn)，還結(jié)合了靜態(tài)UPS的供電特點(diǎn)。飛輪UPS產(chǎn)品可以與傳統(tǒng)UPS兼容，也可以再配置同樣容量的傳統(tǒng)UPS相互替換，提高了用戶的開放性和靈活性。
　　
　　飛輪UPS與傳統(tǒng)UPS相比，運(yùn)行效率非常高。在50%的負(fù)載情況下，飛輪UPS效率為97%，40%的帶載情況效率為96%。而傳統(tǒng)UPS在50%的負(fù)載只在87%左右，40%的帶載率時(shí)會(huì)降到83%。因此在帶載率越低的工作場(chǎng)合，飛輪UPS所節(jié)約的電能會(huì)越多。這對(duì)于數(shù)據(jù)中心的節(jié)能環(huán)保具有現(xiàn)實(shí)意義。另外，飛輪UPS運(yùn)行的噪音非常小，*符合機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)，噪聲值小于70分貝。
　　
　　飛輪UPS無(wú)論是發(fā)展前景還是市場(chǎng)潛力都是比較廣闊的空間。