DQZHAN技術訊：數據中心中UPS電源技術詳解
GB50052---1995《供配電系統設計規范》中的強制性條文規定："**負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應增設應急電源。"柴油發電機組可以作為應急電源，但其反應速度太慢，要15，才能恢復供電，這與現代化的通信及網絡信息數據流無法匹配。因此，工程中的一些重要部門和系統必須考慮不間斷電源UPS供電。

1.交流不間斷電源系統供電

在下列情況下應設計并采用交流不間斷電源系統供電：

(1)對供電可靠性要求較高，采用備用電源自動投人方式或柴油發電機組應急自啟動方式等仍不能滿足要求時。

(2)一般穩壓穩頻設備不能滿足要求時。

(3)需要保證順序斷電**停機時。

(4)電子計算機系統實時控制時。

(5)電子計算機系統聯網運行時。

計算機設備對電源要求質量較高，不僅要求采用不間斷供電系統，而且要求電源電壓波動在一定范圍以內才能正常工作。網絡數據傳輸設備要求電源電壓的波動在±5%以內。

2.UPS的特性

UPS是一種高質量、高可靠性的獨立電源，是一種蓄電池靜止型不間斷供電裝置。它由整流器、逆變器、交流靜態開關和蓄電池組組成。平時，市電經整流器變為直流對蓄電池浮充電，同時經逆變器輸出高質量的交流凈化電源供重要負載，使其不受市電的電壓、頻率、諧波干擾。當市電因故停電時，系統自動切換到蓄電池組，蓄電池放電，經逆變器對重要負荷供電。

UPS的不間斷特性體現在其"同步切換"工作程序上，當市電與逆變器進行切換時，其控制系統會適時地檢測市電的同步范圍，在市電不超限時，逆變器實現"先通后斷"的供電，從而保證了供電系統的"無間斷切換"。

市場上的UPS產品，其容量規格大致有0.25、0.4、0.6、1、2、3、4、5、10、15、20、40、60、80、100、120、160、200、300、400、500、600、800、1000kV A等，并巳形成系列化產品。一般都經IS0g00l國際質量標準認證、UL**標準及CE抗電磁干擾認證和標記。多數采用了PWM脈寬調頻技術、PIGBT高效功率器件、微處理器主/從控制技術等，可雙機或多機并聯。具備電池測試維護、微機監控元人值守、可遠程通信等功能;在機器構成上，元器件標準化、模塊化、互換性好;有寬電壓輸入、高效率輸出、過載能力強等優良性能。
3.UPS的供電方式

UPS電源的工作方式根據用電設備對供電可靠性和連續性的要求可分為單一式、并聯式、冗余式和并聯冗余式等方式;根據用電設備對供電可靠性和管理方便的要求也可分為分散式、集中式、分散與集中相結合三種方式。分散式UPS供電采用的設備容量都比較小，支持時間較短，適合用于一些辦公區和控制室;集中式UPS供電適合一些要求支持時間較長和較大型的計算機網絡機房等。應當根據甲方需求來確定采用哪種UPS的供電方式和容量。集中設置的UPS電源容量的統計需由設計方與業主密切配合，并考慮所選UPS產品的轉換效率。尤其是功率較大時，UPS轉換效率非常重要，效率高就可節省初期投資和長期能源損耗的費用。

一般情況下，機房供電采用市電十UPS后備電池相結合的方式較多。正常情況下，市電通過UPS穩頻穩壓后給計算機設備供電，保證計算機設備的電能質量;當市電停電時，后備電池通過UPS逆變后給計算機設備供電，保證計算機設備的電源。市電與UPS后備電池間通過靜電轉換開關切換，確保計算機設備無瞬間斷電。

UPS供電為集中方式時，還應充分考慮UPS機房的設備布置、饋線的鋪設、主機柜的散熱和整個機房的降噪措施等;對于分散式UPS供電，分散在各處的UPS容量都很小，上述問題可不予考慮。但是，UPS電源都應引自雙電源末端互投配電柜(箱)的出線回路，不能從普通插座接引。

設計UPS供電方案時，針對分散在各處的重要控制室，在保證雙電源末端自投的**供電模式下，采用分散式小型UPS電源作為后備供電也很實用。

4.盡量避免過電流充電

過電流充電易造成電池內部的正負極板彎曲，使極板表面的活性物質脫落，造成電池可供使用容量下降，情況嚴重時會造成電池內部極板短路而損壞。

5.盡量避免蓄電池過電壓充電

過電壓充電往往會造成蓄電池電解液所含的水被電解分離成氫氣和氧氣而逸出，從而使電池使用壽命縮短。
6.更換活性下降、內阻過大的電池

(1)隨著UPS電源使用時間的延長，總有部分電池的充放電特性會逐漸變壞，端電壓明顯下降，這種電池的性能不可能再依靠UPS電源內部的充電電路來解決，繼續使用會存在隱患，應及時更換。

(2)由于蓄電池內阻增大，當用正常的充電電壓對電池進行充電已不能使蓄電池恢復其充電特性時應及時更換。電池的內阻一般在10--30mn，如果電池的內阻超過200m巴則將不足以維持UPS的正常運行，對內阻偏大的電池必須更換。

7.避免新舊蓄電池混用或新舊電池混合充電

由于新電池的內阻都比較小，而舊電池的內阻都有不同程度的增大，當新舊電池混合在一起充電時，由于舊電池的內阻大，分壓會相對偏大，極容易造成過電壓充電現象;而對于新電池，內阻較小，充電電壓小但電流偏大，又容易造成過電流現象，所以在充放電過程中應避免新舊電池混充。

8.蓄電池的使用環境

電池的使用壽命與環境溫度密切相關，電池處于較低溫度時，蓄電池中的鋅板容易粉化，失去蓄電性能，造成長久性損壞;溫度過高時，電池的容量也會下降，情況嚴重時會造成長久性損壞。根據電池生產廠家的技術規范，電池的*佳使用溫度是2~25℃，在該溫度范圍使用，可延長電池的使用壽命。

總之，做好UPS蓄電池的維護工作，可以減少UPS的故障，提高系統運行的穩定性。通過對電池的維護可以提高電池的使用壽命。

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