三相大功率UPS电源主要运行在数据中心与关键电源两种场景,目前在IDC、Colo、金融、电信、医疗、半导体、石油石化、机场、轨道交通、电力等各行业得到广泛应用。经过近三十年的市场推广与实际使用,用户对工频机、高频机、固定功率一体机、模块化UPS等概念已经有了深刻的理解。
近十年来,在大型及超大型数据中心、半导体等行业需求的推动下,三相大功率UPS电源出现了很多新的理念与创新。本文对其中重要的五大新技术做简单介绍。
1三种运行模式(逆变器优先,旁路优先,超级旁路优先)
(1)逆变器优先运行模式(双变换)
如图1所示,工频机高频机从电气变换技术角度来看,都是采用的双变换在线式技术,即能量经过整流器逆变器两次能量变换后,由逆变器提供电压精度为1%、谐波含量小于5%的正弦波交流电给负载供电。这种运行模式也可以称为:逆变器优先运行模式(双变换)。
逆变器优先模式的优势是输出电压精度高达1%。劣势是由于能量的两次转换,在正常15%～60%负荷下,UPS整机效率较低仅88%～95%。同时电流每秒钟都流经整流器逆变器的功率器件,元器件疲劳老化严重,寿命降低,导致UPS可用性降低。而可用性才是用户对UPS的Zui重要需求。
逆变器优先模式(双变换)本身就是一种低可用性的运行模式。这是这么多年以来才痛苦认识到的一个事实。
有没有新的思路?小功率的后备式UPS和在线互动式UPS正常情况下是旁路市电输出供电,不是也保护了IT负荷吗?
仔细研究我们会发现两点:
①IT负荷其实对交流电的要求不高,允许电压-20%/+10%,频率40～70Hz,允许中断时间10～20ms。逆变器优先模式Zui为骄傲的1%输出精度其实没有意义
②今天市电电网的可用性得到了很大提高,城市10kV电网可用性达到99.94%(见表1)。这两个因素促使我们认识到三相中大功率UPS其实也可以和小功率UPS一样选择旁路优先运行模式。事实上早在2010年,各厂家三相UPS就允许用户选择工作在旁路优先模式,即ECO模式(经济模式)。