电信机房用UPS需具备什么特点

　　东莞市澳星通信设备有限公司是一家专业从事不间断电源产品的生产和销售以及技术工程服务的高新技术企业，公司工程师根据多条经验，向我们讲解判断一套UPS供电系统的质量高低的标准应该是:该套供电系统应具有以下技术特性:
　　l.系统功率因数
　　要有高的输入功率因数(F10)，输入功率因数一方面反映了门不对市电的使用率，另一方面也反映出对市电的干扰程度。传统的功率因数是正弦电压与正弦电流相位差的余弦，即
　　Fin=cosρ(1)
　　式中ρ——电流电压相位差(功率因数)。
　　当电压是正弦波而电流为脉冲波时，其功率因数Fin的表达式为
　　Fin=F(a)×(b)(2)
　　式中b——电流和电压的中心线位移，ms;
　　A——电流脉冲的宽度，ms。
　　由式(2)可以看出，UPS的输入功率因数是脉冲电流宽度和相对电压中心位移的函数。
　　(1)在理想波形时。
　　1)功率因数只和电流电压之间的相位差ρ有关。
　　2)由于电流是正弦波，是无谐波干扰成分。因此只存在对市电的利用率问题，功率因数的补偿也比较简单，只需加移相电容就可以了。
　　(2)在非理想波形时。
　　1)功率因数不但与电流(基波)和电压之间的相位差b有关，而且与电流的脉冲宽度有关，即使电流(基波)和电压之间的相位差b=0，即电流(基波)和电压的中心线重合时，根据计算F(a)照样不为1，而且随着电流脉冲宽度的变窄而减小。
　　2)由于电流脉冲的前沿比较陡，所以电流的谐波频率献比较高而丰富，向空间的发射能力献比较强。
　　UPS的输入电路如果是二极管整流器或者是晶闸管整流器时，它们的功率因数都不是由相位差造成的，而是由干扰性很强的电流脉冲引起的。这些高次电流谐波的一路通过电绍窜入设备形成串模干扰，另一路以电磁的形式辐射出去，对附近的设备形成射频干扰，尤其使无线电通信无法正常进行。
　　2.高可靠性
　　要求UPS本身具有100%的可靠性。这是因为:如果向互联网供电的UPS的可靠性为99%，就会造成互联网每年停机87，6h;当UPS的可靠性为99.9%时，就会造成互联网企年停机8.76h;即使UPS的可靠性高达99.999%，它也可能造成互联网每年停机5.26min由此可见，互联网对UPS供电系统可靠性的要求是何等之高。按照当今的UPS制造技术水平，唯一能完善地解决这个问题的办法是采用双总线输入+UPS冗余百接并机供电系统叫双总线输出+"负载自动切换"开关的供电体制，这样才有可能达到此目标。这是因为这壳一种具有高度"容错"功能的冗余供电系统，只要设计妥当，就可以消除可能出现在供电系统中的"单点瓶颈"型故障隐患。具有能提供365天连续供电的高质量的供电能力。这就意味着，在UPS供电系统的运行中既不允许出现任何瞬间供电中断的停电事故，也不允许在UPS运行中，出现由普通的市电经交流旁路直接向用户的负载供电的局面。为此，要才UPS供电系统应满足如下要求:
　　(1)UPS单机本身的"故障率"低，目前大型UPS产品的平均无故障工作时间(MTBF为20万~40万小时。
　　(2)采用具有高度"容错"功能的"N+l"型UPS冗余并机系统来进一步提高UPS供电系统的可靠性("l+1"型冗余并机系统的典型MTBF值可达140万~200万小时左右)。
　　(3)在整套UPS供电系统中，不应存在"单点瓶颈"性故障隐患。允许在UPS连续供电的条件下，执行"不停电"的维护和检修操作。万一在用户设备端出现"短路。故障时，应将"故障"的影响范围缩小到尽可能小的范围。
　　3.高可利用率
　　在这里所说的“高可利用率”是指UPS供电系统应该为电信设备提供能充分发挥其损术潜力的电源运行环境，也就是说UPS供电系统不应该是只能保证向电信设备提供l00%不中断供电的能源提供系统，它更应该是能确保"电信设备"不会因为UPS的供电质量不高而处于"降额使用"状态的"净化型"高质量供电系统。大量的运行实践表明:迫使电信设备进入"降额使用"状态的重要原因是"误码率"偏高。"误码率"偏高会导致电信网的运行速度大大下降，造成电信网"误码率"高的重要原因之一是:来自通信网供电系统的各种"干扰"。
　　有的用户曾做过如下实验:当采用双隔离变压器输出(交流旁路通道+逆变器输出通道)的UPS向电信网供电时，其数据传输率为20个数据包/s;当改用零线对地线电位偏高的某型号UPS向同一电信网供电时，其数据传输率仅为8个数据包/s(这就意味着:造成电信网系统的实际"可利用率"几乎下降60%左右);造成此类"麻烦"的原因是在后一种UPS的供电系统中出现了"调制干扰"。由此可见:不同类型的UPS供电系统只能为电信网提供不同级别的"抗干扰"保护，它们为电信网可能提供的"可利用率"水准也会相差很大。这样一来，摆在UPS用户及UPS应用设计人员面前的重要任务之一，是高度重视各种"电源干扰"对电信网的高效运行可能带来的"潜在威胁"，寻求一种可向电信网设备提供纯净、稳定电源的UPS供电系统。
　　4.要有高的整机效率
　　在UPS中采用了半导体器件和蓄电池，这些环节对温度都非常敏感。这些环节的各项指标都是在25℃时给出的，例如蓄电池在其温度每上升l0℃时，寿命就要降低一半。UPS在工作中不可避免地要消耗能量，并把这些能量最后以热的形式释放出来，为了提高UPS的寿命就必须将这些热量散发出来，但任何散热的方式都是有限制的，因而排出的热量也是有限的，所以降低UPS功耗是最有效的办法。
　　由于传统双变换UPS属串联调整式结构，负载100%的能量都要通过整流器和逆变器，而它们郡要消耗一定的能量，系统效率难以提高。非在线方式虽然可以提高效率，但却牺牲了电压的稳定度和抗干扰功能。三端口UPS属并联调整式结构，虽然可提高效率，但轻载时功率因数太低，空载时的功率因数几乎为0。在线互动式UPS的效率可以很高，但目前也只有Smart和Matrix系列性能好一些，但其最大容量才5kVA。
　　具有Delta变换器结构的串并联调整式UPS将在线式的功能又提高了一步，首先在效率上就独树一帜，在保持所有优良性能的前提下，可以将整机效率提高到97%，这就出在同等条件下的传统双变换UPS至少提高了5%。
　　5.要有好的电磁兼容能力
　　所谓电磁兼容，通俗地说就是机器对外来各种电磁干扰的承受能力和对外施加电磁干扰的限制能力。一般来说，UPS对外来各种电磁干扰的承受能力比较强，但对外施加电磁干扰的限制能力较差，尤其是那些质量不高的小功率UPS。UPS对外的干扰源有整流器、逆变器和辅助电源3个。
　　逆变器是UPS的核心，也是对外最强的干扰源。因为当前的UPS逆变器几乎都是脉宽调制(PWM)工作方式。其波形幅度相等、频率固定、宽度可变的脉冲链，对于l0kHz的调制频率来说，50Hz的每半波中就由100个方波脉冲组成，而且每个方波的前后沿都非常陡，一般都小于0.1μs。这就意味着其发射频率高于l0MHz，形成了强烈的干扰。
　　在中大功率设备中大多采用脉宽调制型开关电源作为UPS的辅助电源，其开关频率一般都在20kHz左右，加之有变压器和电感，也会形成传导干扰和辐射干扰，不过由于它的功率比较小，所以其干扰程度远比逆变器小。
　　UPS供电系统应具有较强的抗"人为或自然灾害"的能力，以防在出现"突发性"事故时，造成电信网运行的瘫痪。UPS供电系统是否具有高"保安度"，其系统设计方案和配置是十分重要的。
　　6.具有防雷击、抗高能浪涌的功能
　　雷击、闪电及电网上的高能浪涌严重威胁UPS系统和电信网络的安全。如无相应的保护措施，将造成UPS系统及电信网络的硬件和软件的损坏。UPS应具有这方面的保护电路，其指标应符合国家及国际安全规范标准。
　　7.过载能力强
　　由于机房内的计算机、交换机等负载属于整流型负载，在启动时往往有较大的瞬态冲击电流，如果UPS的过载能力弱，有可能造成严重后果导致系统不能正常安全运行。一般传统双变换和在线互动式UPS可以过载到125%/l0min，然后转到旁路供电。而串并联调整式UPS却能在过载到120%时长期工作。
　　8.要有足够大的电流峰值系数
　　通信用的UPS所接负载性质大多是整流器负载，向UPS的输出电压索取脉冲电流，而且索取电流的部位也都集中于电压峰值左右的30%以内，如果设备很多，电流的叠加就很严重。若设备的电流峰值系数不足够大，就会因UPS供不出所需的电流而使电压波动严重，影响负载的正常工作。一般传统双变换UPS的电流峰值系数大多为3:1，而串并联调整式UPS的电流峰值系数却大于5:1。
　　9.要有足够宽的输出功率因数范围
　　对于一般用交流电压工作的负载电路而言，在输入功率因数末被补偿的情况下，它不但向UPS索取有功功率，而且还吸收无功功率，所吸收有功功率和无功功率的比例差不多是1:1，往往无功功率比有功功率还要大。一般计算机的输入功率因数在0.6~0.7之间，比如需要功率lOkVA的计算机群:
　　(l)在输入功率因数为0.6时，需要有功功率6kW，无功功率8kvar。
　　(2)在输入功率因数为0.7时，需要有功功率7kW，无功功率7.lkvar。
　　(3)而输出功率因数只标一个0.8的l0kVA UPS只能给出无功功率6kvar。
　　由于满足不了上述的要求，UPS将因过载而转入旁路供电。串并联调整式UPS的输出功率因数可做到0.6~1，这就囊括了上述的全部要求。即使带经过功率因数补偿的负载时，在上述例子中也可给出lOkW，而一般传统双变换UPS这时只能给出8kW。
　　一般UPS启动稳定后才闭合负载开关，负载启动时有一个很大的冲击电流，一般UPS由于承受不了这种冲击而转到旁路供电，待负载稳定后再由旁路切换回来，这个过程对几十kVA以上的UPS来说需要lmin以上。在这1分多钟里，负载就完全是由市电供电，一且这时市电有一个大的干扰，比如雷电脉冲等情况出现，就会给负载造成故障。并联调整式UPS的过载能力达到200%/lmin，这就在很大程度上保证了负载初期加电时的安全。

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