直流及UPS体系 第1篇 《火电厂大气污染物排放规范》GB13223-2003颁布施行后, 国家制定出台了一系列的法律法规、规划、技能方针, 对“十五”期间的环境保护作业提出了更高的要求。在《大气污染防治法》和《燃煤二氧化硫排放污染防治技能方针》中均明文规定:“新建、扩建和改建火电机组有必要同步设备脱硫设备或采纳其他脱硫办法”。如何核算脱硫设备电气中直流与UPS体系, 现已引起许多脱硫岛总承包公司的重视。 2 脱硫岛中直流与UPS体系的效果 脱硫岛内每两台机组根本设置一套直流体系, 选用一电一充或两电两充等的方法, 详细依据投标文件要求。也有电厂主机的直流体系现已考虑脱硫岛直流的余量, 在脱硫岛内只需求设置直流分屏即可, 此处暂时不提。设置直流体系首要为脱硫岛内电气操控、信号、继电保护和断路器操作等负荷供电。 脱硫岛内每两台机组根本设置一套UPS体系, UPS体系为脱硫岛内DCS体系、变送器、火灾报警体系及其它一些重要负荷供电。 3 直流及UPS体系的核算方法 3.1 直流体系的核算方法 (1) 蓄电池个数核算:按正常浮充电运转时, 直流母线电压应为直流体系标称电压的105%。 式中:n—蓄电池个数;Un—直流体系标称电压, V;Uf—单体蓄电池浮充电电压, V; (2) 蓄电池均衡充电电压挑选: 式中:Uc—单体蓄电池均衡充电电压, V;Un—直流体系标称电压, V;n—蓄电池个数; (3) 蓄电池停止放电电压挑选: 式中:Um—单体蓄电池放电末期停止电压, V;Un—直流体系标称电压, V;n—蓄电池个数; (4) 蓄电池容量挑选 (阶梯核算法) 1) 直流负荷计算。 2) 核算各阶段容量 (脱硫体系根本要求事端放电时刻为1小时故核算到第三阶段) 。 榜首阶段核算容量:Cc1=Kk×I1/Kc 式中:Cc1—蓄电池10h放电率榜首阶段的核算容量, AH;Kk—牢靠系数;取1.4;I1—榜首阶段的负荷电流, A;Kc—t=1min时的容量换算系数, 1/h;查表, 一般为1.24。 第二阶段核算容量:Cc2≥Kk×[I1/Kc1+I2/Kc2-I1/Kc2] 式中:Cc2—蓄电池10h放电率第二阶段的核算容量, AH;Kk—牢靠系数;Kc1—t=30min时的容量换算系数, 1/h;Kc2—t=29min时的容量换算系数, 1/h;I1—榜首阶段的负荷电流, A;I2—第二阶段的负荷电流, A; 第三阶段核算容量: 式中:Cc3—蓄电池10h放电率第三阶段的核算容量, AH;Kk—牢靠系数;Kc1—t=60min时的容量换算系数, 1/h;Kc2—t=59min时的容量换算系数, 1/h;Kc3—t=30min时的容量换算系数, 1/h;I1—榜首阶段的负荷电流, A;I2—第二阶段的负荷电流, A;I3—第三阶段的负荷电流, A; 随机 (5s) 负荷核算容量:Cr=Ir/Kcr 式中:Cr——随机 (5s) 负荷核算容量, AH;Ir—随机 (5s) 负荷电流;Kcr—随机 (5s) 负荷的容量换算系数, 1/h; 蓄电池的容量挑选, 选Cr叠加在Cc2与Cc3的最大阶段上, 然后与Cc1进行比较, 取较大者即为蓄电池容量。 5) 高频开关电源模块装备和数量挑选:n=n1+n2 式中:n—高频开关电源模块数量;n1—根本模块数量;n2—附加模块数量;I10—铅酸蓄电池10h放电率电流, A;Ijc—常常负荷电流, A;Ime—单个模块额外电流, A。 3.2 UPS体系的核算方法 式中:P1—DCS负荷容量, k VA;P2—变送器及火灾报警设备负荷容量, k VA;Sc—UPS核算容量, k VA。 4 直流及UPS体系核算实例 以某2×300MW脱硫工程为例, 依照以上介绍的核算准则和方法, 核算出直流及UPS体系的容量。 4.1 直流体系的核算方法 4.1.1 蓄电池个数核算 按正常浮充电运转时, 直流母线电压应为直流体系标称电压的105%。 蓄电池选用阀控式密封铅酸蓄电池 (贫液) , 每只蓄电池浮充电压为2.23V/只。 挑选蓄电池个数为104只 4.1.2 蓄电池均衡充电电压挑选 依据蓄电池个数及直流母线电压答应的最高值挑选单体蓄电池均衡充电电压值。 当均衡充电运转状况下, 直流母线电压应不高于直流体系标称电压的110%。 挑选单体蓄电池均衡充电电压为2.33V 4.1.3 蓄电池停止放电电压挑选 依据蓄电池个数及直流母线电压答应的最低值挑选单体蓄电池事端放电末期停止电压值。 在事端放电状况下, 蓄电池出口端电压应不低于直流体系标称电压的87.5%。 挑选单体蓄电池放电末期停止电压为1.85V 4.1.4 蓄电池容量挑选 (阶梯核算法) (1) 直流负荷计算表 (2) 核算各阶段容量 榜首阶段核算容量: 第第二二阶阶段段计核算算容容量量:: 第第三三阶阶段段计核算算容容量量:: 随机 (5s) 负荷核算容量 蓄电池的核算容量 Cc1>Cc, 当蓄电池停止电压为1.85V时, 蓄电池核算容量为Cc=196.55Ah, 选用200Ah的蓄电池。 高频开关电源模块装备和数量挑选 每组蓄电池装备一组高频开关电源模块, 其模块挑选方法如下: 选取20A的高频开关电源模块2+1个。 4.2 UPS体系的核算方法 (1) DCS负荷容量S1=12KVA (两台炉设一套DCS) ; (2) 变送器及脱硫岛火灾报警设备负荷容量S2=6KVA。 当UPS负荷率为不大于60%时 选取UPS的额外容量为30k VA 5 直流及UPS体系的核算定论 依据以上脱硫工程的实例核算, 我公司300MW机组脱硫工程的脱硫设备直流体系选用一电一充形式, 电池容量为200Ah, 选取20A的高频开关电源模块2+1个, UPS容量为30k VA, UPS体系由直流体系供应直流电源。 摘要：介绍石灰石—石膏湿法脱硫的直流及UPS体系的核算准则, 结合本公司的脱硫工程进行了实例核算。 要害词：石灰石—石膏法脱硫,直流体系,UPS体系 参阅文献 [1]《电力工程直流体系规划技能规程》DL/T 5044-2004[S]. [2]《火力发电厂厂用电规划技能规定》DL-T5153-2002[S]. 直流及UPS体系 第2篇 光纤入户(FTTX)直流UPS供电处理计划 摘要：介绍国内现在以光纤为传输介质的接入网技能(FTTX)的建造状况，提出了直流不间断供电体系(DCUPS)针对FTTX的供电处理计划。 需求背景 近年来，我国互联网开展敏捷。据最新数据计算，截止2008年，我国互联网用户数量已达2.44亿。一起随同互联网的继续快速开展，VoIP、高清视频点播、HDTV、网络游戏等新事务层出不穷，但是国内现在较低的带宽正日益成为国内互联网开展的瓶颈，估计到未来3～5年内，人均带宽需求将突破10MBit/s。国内互联网接入技能阅历了拨号、ISDN、xDSL技能阶段，现在国内约有1.2亿宽带用户，其间70%为xDSL方法接入，因为xDSL接入选用铜线为介质，每户传输资料本钱较高。此外xDSL还存在带宽较低，传输间隔短、易受雷击影响等要素。以国内现在主流的ADSL技能为例，现在国内运营商所供应的实践带宽为512kbit/s～2Mbit/s为主。现在各大运营商正逐步供应Triply P1ay三重服务，即语音、数据、视频三网合一的需求，如表1所示。此为现在国内均匀用户接入带宽猜测表，以现在各大运营商所供应的带宽，根本没有办法满意最低需求。因而跟着无源光纤网络PON(Passive Optical Network)技能的开展，以FTTX技能为主导的接入网技能正在全球起飞，成为新的接入网技能热点，而国内各大营运商也提出了“光进铜退”战略，拟主用光纤逐步取代通讯铜线缆，并终究演进至FTTH。FTTX技能简介 FTTX是指一种以光纤为传输介质的接入网技能，首要包括光纤到路旁边FTTC(Fiber To The Curb)、光纤到楼FTTB(Fiber To The Building)、光纤到户FTTH(Fiber To The Home)的几种方法。未来或许还会向光纤到桌面 OFweek通讯网 – 我国通讯行业门户 FTTD(Fiber To The Desktop)开展，如图1所示。几种技能都旨在为客户供应更高的网络接入带宽，满意客户的多种互联接入需求。几种技能的差异在于光纤到用户的间隔，是一个光纤逐步向终究客户挨近技能的演进进程。 依据现在的运用形式，FTTX可以运用于多种运用场景，现在国内首要以FTTB及FTTC为主，并在一些新建高级社区供应FTTH/O服务。 在FTTC运用场景下，新建宽带接入节点设备坐落交代箱邻近，通过接线箱配线，为100～400家用户供应XDSL接入事务服务。 在FTTC运用场景下，ONU直接进入用户楼道内，一栋楼装备一个或数个ONU，每个ONU可数户共享，然后通过LAN/xDsL/WIFI等形式接入家庭。 在FTTO/H运用场景下，ONU直接入驻用户地点地，一般选用xPON方法完成接入，用户通过E-MTA设备完成数据、视频、语音的接入。 因为现在FTTC/B/H一般选用XPON技能，不沿用曾经的固话网络，光纤网络不具有供电条件，一旦市电断电，ONU/ONT设备即无法作业，因而就无法确保用户语音、数据传输需求。这样有必要依据不必的装备需求，对ONU设备供应后备供电电源确保。这儿将首要对FTTB/H供电计划进行介绍。 FTTB供电场合需求 在FTTB运用场合中，电源设备一般分布于小区楼道或竖井内，要求电源设备具有可以习惯多种杂乱的供电要求，体积要小，设备作业时噪音要小，最好选用壁挂式设备。此外还有必要具有必定的防盗功用。设备毛病时有必要可以供应必要的信号，供长途监控人员进行监控，决议是否需求派人员前往保护。 3.1 FTTB运用场合界说 OFweek通讯网 – 我国通讯行业门户 (1)ONU设备涣散安放在新建/已建小区多层楼道内 本建造场合下ONU设备功耗约50W，可运用本地涣散直流供电方法，即在ONU设备邻近设备墙挂式直流电源箱，内置高频开关整流电源和蓄电池，对ONU直流端口进行供电。电源设备进线应按D级防雷规划，体系带电池低电压脱扣设备，蓄电池后备时刻按4h考虑，有两路毛病信号干节点输出，设备能低噪音作业。 (2)ONU设备安放在新建/已建高层公寓楼或高级商务楼弱电井或楼道内 本建造场合下ONU设备一般涣散设备在不同的楼层，当楼内ONU设备(功耗50W/台)数量较少(一般不超越3～4台)时，可运用本地直流供电方法，即在ONU设备邻近设备墙挂式直流电源箱对其供电。电源设备进线应按D级防雷规划，体系带电池低电压脱扣设备，蓄电池后备时刻按4h考虑，有两路毛病信号干节点输出，设备可低噪音作业。 3.2 FTTB供电处理计划 某品牌DUPS48XX系列是专为FTTB规划的直流UPS(DCUPS)，选用一体化结构，紧凑的空间内整合了AC/DC整流电路、浪涌保护电路、快速短路保护、DC/DC改换以及后备电池。可供应48V 50W/150W/200W等多种产品供用户挑选。产品选用被动散热规划，整机毛病时可完成零噪音。一起产品可供应4组干接点信号，满意长途人员对设备的监控需求。此外产品还具有如下特色： (1)超宽输入电压规模：180～264Vac； (2)高功率，沟通供电功率≥82%，后备形式功率≥91%； (3)内置电池充电主动温度补偿功用； (4)内置PFC功率因数校对； (5)节能待机功用，待机时功率<2W； (6)定时电池主动保护功用； (7)作业环境温度可达50℃； (8)壁挂式设备，削减空间占用。 FTTO/FTTH运用场合对电源的需求 本建造场合OUN/ONT设备于用户室内，ONU/ONT选用安全电压供电，一般为12V，ONU设备功率≤50W，电源选用一体化结构，单电池供电，对ONU直流端口供电，一起装备外挂电池供电。电源设备进线应按D级防雷规划，体系带电池低电压脱扣设备，蓄电池后备时刻按2h考虑，可选两路毛病信号干节点输出，设备能低噪音作业。 DCUPS12XX系列DCUPS是专为各种FTTO/FTTH开发的高牢靠后备电源。可供应15W/32W/50W等多种规范，满意各种运用的实践负载需求。设备选用一体化结构，内置AC/DC、浪涌保护、短路保护以及后备电池组。产品具有如下特色： (1)宽输入电压规模85～265VAC； (2)高功率，沟通供电功率≥82%，后备形式功率≥91%； (3)作业环境温度可达50℃； OFweek通讯网 – 我国通讯行业门户 (4)定时电池主动保护功用； (5)可壁挂设备，也可用于桌面安放； (6)电池替换简便。 结束语 直流及UPS体系 第3篇 要害词：AP1000堆型,AES-91堆型,直流及UPS体系,IDS,EDS 0 引言 核电是一种高效、清洁、安全、经济的动力,开展核电是当今世界各国动力开展的总趋势。跟着经济和技能水平的高速开展,核电已成为人类运用的重要动力和电力工业的重要组成部分。直流及UPS体系是核电站厂用电体系中最重要的一部分,有必要确保在任何事端状况下,乃至在沟通电源全部丢失的状况下,都能不间断地向负荷供应牢靠的电源,以确保核电站安全运转[1]。现在,国内核电站直流及UPS体系存在多种规划计划,它们的功用履行和结构装备也有较大差异。美国AP1000[2]堆型(三门核电站选用)和俄罗斯AES-91[3]堆型(田湾核电站选用)是当今核电先进技能的典型代表,所选用的直流及UPS体系也各具特色。本文将对这两种堆型所选用的直流及UPS体系功用进行剖析、比较,以确定哪种体系更具优胜性。 1 AP1000堆型直流及UPS体系 三门核电站依据直流体系是否履行安全相关功用分为1E级直流和UPS体系(IDS)及非1E级直流和UPS体系(EDS)。IDS为安全相关的电厂外表体系、操控体系、监控体系和其它停堆所必需的设备供应牢靠电源,在失掉厂外和厂内沟通电源的状况下,直流蓄电池组为直流和UPS负载供应电源,UPS体系也为主控室和远方停堆站供应正常和应急照明电源。EDS首要为非安全相关的电厂外表体系、操控体系和发动、正常运转、正常或紧急停堆所必需的设备供应牢靠电源。IDS直流及UPS体系如图1所示。 1.1 直流及UPS体系组成 1.1.1 EDS IDS体系共有A、B、C、D 4个独立序列和1个备用序列S。直流体系额外电压为250V DC,UPS体系额外电压为220V AC。A和D序列装备相同,为24h序列,各有1个24h蓄电池组、1个配电盘、1个充电器、1个逆变器和1个调压变压器。B序列含1个24h序列和1个72h序列,有2个蓄电池组(24h蓄电池组和72h蓄电池组)、2个配电盘、2个充电器、2个逆变器和1个调压变。B序列与C序列装备相同。IDS体系简图如图2所示。 IDS体系含有备用电池组和充电器,在常用蓄电池组不行用时,通过投入闭锁阻隔开关给受影响的母线供电。每次只答应接通1组蓄电池和1个充电器,以确保每个蓄电池组的独立性。IDS体系蓄电池组为富液式铅酸蓄电池,额外容量为2 400A·h,可满意事端后最初24h和72h内的负荷供电,且在最初24h内不需减负荷运转;其浮充电压单节为2.23V,均充电压单节为2.33V。蓄电池监控体系可检测蓄电池组开路状况、电压和接地状况,蓄电池监控器为非抗震设备。每组1E级蓄电池组和备用蓄电池组坐落不同的厂房,蓄电池间需求牢靠通风以防止氢气含量过高。 1.1.2 EDS EDS体系共有5个序列和1个备用序列S。直流体系的额外电压为220V DC,UPS体系的额外电压为220V AC。1、2、3、4序列各包括充电器、固定式蓄电池、直流设备、逆变器和调压变压器。1和3序列、2和4序列的2条直流母线通过1个常开的母联开关连通,以进步供电的牢靠性。5序列无逆变器等设备,只给大功率直流电机(如光滑油直流油泵和空侧密封油泵)供电,以防止电机发动时的扰动影响逆变器等灵敏设备。此外,EDS也为安全壳内氢气点火设备供应电源。 EDS体系蓄电池组为富液式铅酸蓄电池,额外容量为3 300A·h,能接受直流体系的毛病电流,可满意极点负载状况下2h的负荷供电;其浮充电压单节为2.23V,均充电压单节为2.33V。蓄电池监控体系可检测蓄电池组开路状况、电压和接地状况。蓄电池组内单个蓄电池发生毛病后可以替换,EDS体系1序列简图如图3所示。 1.2 直流及UPS体系运转与操控 正常运转时,蓄电池充电器处于浮充电运转状况,即由充电器给所衔接的直流母线上的负荷供电,并对蓄电池组进行浮充。当充电器输出电流不能满意尖峰负荷要求(如直流电机发动或直流阀门动作)时,由蓄电池组补足缺额。蓄电池充电器的沟通电源一旦失效,蓄电池组将主动为负载供应电能;在沟通电源康复后,蓄电池充电器将主动为负载供应直流电源,并为蓄电池组充电。备用序列S可替代毛病充电器或正在进行均充的蓄电池充电器运转。UPS负载由逆变器供电,假如逆变器毛病,那么将主动从调压变取得电源,但此刻没有蓄电池组作为后备,当逆变器康复正常供电后,UPS负载只能手动切换到逆变器。保护逆变器时,可手动切换UPS电源到调压变,保护结束后再手动切换到正常运转状况。 若失掉厂外电源的一起主发电机跳闸,则由厂内备用柴油发电机供应沟通电源给直流体系蓄电池充电器。若失掉一切沟通电源(包括厂内备用柴油发电机),则在72h后辅助柴油发电机将发动,为IDS体系调压变供应电源,负载首要是主控室照明。 在主发电机、电网、厂内备用柴油发电机以及辅助柴油发电机都失效,且继续72h未能修正时,移动式发电机投用,此为极点不或许工况。 2 AES-91堆型直流及UPS体系 AES-91堆型直流及UPS体系结构简图如图4所示。 2.1 正常供电直流及UPS体系 2.1.1 正常供电直流体系 (1)正常110V直流体系。每台机组专设1段110V直流母线向反应堆操控保护体系供应备用电源。110V直流体系由1组富液式蓄电池、1台充电器和直流馈线屏组成。110V直流蓄电池组额外容量为2 400A·h,事端放电时刻为10h,蓄电池数量为54个。 (2)正常220V直流体系。每台机组设3段220V直流母线,即BVA、BVC和BVE。每套直流体系由1组富液式铅酸蓄电池、1台充电器和直流馈线屏组成。BVA和BVC 2段直流母线所带负荷包括6kV体系配电设备操控电源、0.4kV体系电源开关操控电源、发电机负荷开关操控电源、发变组保护操控电源、发动变保护操控电源、部分体系安全阀等,蓄电池组额外容量为200A·h,事端放电时刻为2h,每组包括105个蓄电池。BVE直流母线所带负荷为常规岛直流动力负荷即汽机光滑油泵,蓄电池组额外容量为800A·h,事端放电时刻为1h,蓄电池数量为105个。 2.1.2 正常供电UPS体系 每台机组设有7台逆变器和7组蓄电池,向7段220V沟通不间断电源母线供电。7组蓄电池分为3类:2组为HAWKER公司的POWER SAFE 12V125F型密封阀控免保护铅酸蓄电池,3组为HOPPECKE公司的GroE富液式少保护铅酸蓄电池,其余2组为Ogi bloc型富液式少保护铅酸蓄电池,均按事端后放电1h规划。 2.2 应急供电直流及UPS体系 2.2.1 应急供电直流体系 应急供电220V直流体系分为4列,每列设1组直流母线,为安全体系和安全相关体系负荷供电。富液式蓄电池组额外容量为125A·h,事端放电时刻为2h,蓄电池数量为105个。应急供电直流体系直流母线所带负荷有6kV应急体系配电设备操控电源、柴油机保护和励磁、仪控24V机柜、应急照明等。 2.2.2 应急供电UPS体系 依据反应堆保护通道的冗余度,每台机组设4列,每列设3套应急供电UPS体系,为12段沟通220V母线供电。12组蓄电池为富液式铅酸蓄电池,按事端后放电1h规划。 3 AP1000堆型与AES-91堆型比照 3.1 规划结构一体化 AP1000堆型选用由直流母线带逆变器直接为UPS负荷供电的一体化规划,不再单独树立蓄电池组和专门的UPS体系,削减了蓄电池、充电器、逆变器、电缆等的数量。如AP1000堆型有13组蓄电池,AES-91堆型为27组;AP1000堆型有13台充电器,AES-91堆型为27台;AP1000堆型有10台UPS机柜,AES-91堆型为19台。由此可知,AP1000堆型设备少,不只在核电站投运前节约了厂房空间,下降了设备收购、设备、调试期间的出资本钱,还在核电站投运后削减了设备的运维本钱,节约了大修停堆时刻,进步了经济效益。 3.2 蓄电池组保护简化 AP1000蓄电池组在满意体系规划要求的基础上选用同一厂家的阀控式富液铅酸蓄电池组,IDS选用7组2 400A·h蓄电池,EDS选用6组3 300A·h蓄电池。而AES-91堆型选用了多类型不同厂家的蓄电池组,不只有阀控式富液铅酸蓄电池,并且有阀控式贫液铅酸蓄电池。在核电站运营期间,蓄电池组的功用查看、保护活动较频繁,因而蓄电池组的多样性会带来蓄电池备件收购杂乱、保护检修设备过多、蓄电池组查看保护作业深重等问题。AP1000堆型蓄电池组的共同化规划,不只使IDS、EDS保护检修设备通用,并且削减了蓄电池组查看保护的作业量。 3.3 安全性更高 AES-91堆型尽管分为正常和应急直流及UPS体系,但在丢失沟通电源后,除反应堆棒控机构事端后放电10h外,其余直流及UPS体系最多事端后放电2h。 AP1000堆型依据负荷是否履行安全相关功用,别离为EDS和IDS体系独立供电。EDS通过序列1、2、3、4、5为非安全相关负荷供电,满意极点负载状况下2h负荷供电。其间EDS序列5独立为大功率直流电机供电,以防止大电机发动时对其它电气设备发生搅扰。IDS在丢失一切沟通电源和柴油发电机电源的状况下,通过A、B、C、D 4个独立序列为安全相关负荷供应24h或72h不间断电源。其间IDS 72h B、C序列还为主控室和远方停堆站的正常和应急照明体系、通风体系和事端监测体系供应72h不间断电源,进一步进步了极点事端状况下核电站的可监测性。此外,当IDS A、B、C、D某序列失效时,可由包括独立蓄电池组的备用序列S通过转化开关箱直接替代。 比照AES-91堆型,AP1000堆型的IDS在最初24h内乃至不需减负荷运转,使操纵员干预的宽限时刻增至72h,削减了人员干预或许发生的误动,改进了人机关系,大起伏进步了核电站的安全性。 4 结束语 本文在剖析AP1000堆型和AES-91堆型所选用的直流及UPS体系的功用基础上,对这两种直流及UPS体系进行比较。AP1000堆型一体化规划,大幅削减了设备数量,节约了核电厂出资本钱;蓄电池组共同规划,削减了核电站蓄电池组日常查看保护作业量;24h及72h事端后优异的续航才干,推迟了事端后人为干预时刻,进步了核电站的安全性。综上可知,AP1000堆型较AES-91堆型有着无可比拟的优势。 参阅文献 [1]刘介才.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,2004 [2]顾军.AP1000核电厂体系与设备[M].北京:原子能出版社, 2010 直流及UPS体系 第4篇 近年来跟着Internet和宽带事务的开展, Internet门户网站、ICP、政府机关、银行、教育体系、企业等对网络服务的需求不断添加, 另一方面, 社会各方力气纷纷出资IDC的建造, IDC事务得到了迅猛的开展, 因为IDC设备一般需求选用UPS设备供电, 各IDC数据中心均添加了许多的UPS供电体系。 跟着电信运营商供应的服务品种添加, 近年来在各地中心机房内、通讯归纳楼内均添加了部分需UPS供电设备, 在各地中心机房、通讯归纳楼内均设置了相应的UPS供电体系。 因为IDC数据中心规模差异性较大, 现有UPS体系在容量、装备方法、设置年限方面差异性较大的状况, 并且存在运转功率低、负载率低的特色, 极大地糟蹋了电能。 中心机房、归纳通讯楼内常因需UPS供电的设备较为涣散, 在一个机房楼内一般存在多套小容量、负载率低的UPS供电体系, 因为UPS体系负载割接困难, 现有UPS体系很难进行归并, 多套小容量、低负载的UPS体系加大了保护人员作业量, 并且严峻糟蹋电力室面积。 现在江苏电信首次将通讯用240V直流供电体系引进通讯机房, 为处理UPS供电体系存在的许多问题供应了处理方法, 值得大规模推行。 2. UPS体系存在的问题 2.1 牢靠性低 (1) UPS设备杂乱 因为UPS设备较开关电源设备添加了1个逆变环节, 使得设备的主电路及操控电路变得杂乱, 大大下降了设备的牢靠性。当逆变环节呈现问题时, 只能选用市电为设备供电, 此刻的蓄电池组旁路, 不在供电回路内。 因为设备主电路的特色, 蓄电池组只能挂接在整流环节后逆变环节前的部分, 蓄电池组无法直接负载设备。所以当市电断电时, 蓄电池组通过逆变环节为通讯设备供电, 此刻若逆变环节呈现毛病, 通讯设备断电。逆变环节的添加大大下降了体系的牢靠性, 并且下降了体系的功率。 (2) UPS体系杂乱 因为现在的UPS体系供电一般选用的体系结构为“1+1”、“2+1”、“双体系”等多种结构, 并且在输出配电部分, 因为旁路的设置, 添加了体系的杂乱性, 一起也下降了体系的安全性。 2.2 运用功率低 (1) UPS设备功率低 因为UPS设备添加了逆变环节, 相应地使得单机功率低于开关电源体系。 (2) UPS体系运用率低 UPS体系的设置方法一般为“1+1”、“2+1”、“双体系”的整机备份或体系及备份的方法进行, 其间“1+1”及“双体系”的UPS体系的最大负载率一般为单机设备的40%, 关于“2+1”的UPS体系最大负载率一般为单机设备的53%。而在UPS体系的整个项目周期中, 均匀负载率仅为20-30%, 体系的容量遭到极大的糟蹋, UPS主机作业在负载率为20-30%时处于UPS主机转化功率较低的阶段。UPS体系的功用没有得到很好的发挥。 2.3 保护困难 (1) 体系扩容困难 因为UPS体系较为杂乱, 并且因为沟通电源的特性, UPS体系一旦设置完成, 后期带电扩容则较为困难。 (2) 体系割接困难 UPS体系因为为沟通输出, 因为沟通供电的特色, 割接需求满意同频、同相、同压的要求才干进行。UPS一般割接时选用方法是:在需割接UPS体系旁新建UPS体系, 将新建的UPS的输出作为需割接UPS的沟通引进, 因为UPS在正常形式下其输出盯梢市电, 此刻需割接UPS体系的输出与新建UPS体系的输出为同频、同相、同压, 此刻通过相应的旁路转化即可以完成UPS体系的带电割接。所以被割接UPS体系需具有相应的旁路设置, 并具有旁路主动切换才干, 方能较好地合作带电割接的进行。 2.4 前期出资大 因为UPS体系后期扩容较为困难, UPS体系在设置时常常依照终期进行装备。UPS体系常常选用“1+1”、“2+1”、“双体系”等方法进行装备, 备份方法为设备级或体系级备份, 所需设置的UPS输出及输入配电屏数量较多, 添加了体系的出资。 2.5 资源占用大 因为UPS体系常常选用“1+1”、“2+1”、“双体系”等方法进行装备, 备份方法为设备级或体系级备份, 对电力室的面积占用较大, 并且关于“双体系”的UPS体系对低压配电资源的占用也会加倍。 3. 240V高压直流替换UPS的可行性 服务器内常见的电源结构为:沟通引进端经整流后为服务器设备供电。服务器电源一般对沟通引进的要求为输入电压应满意85-265V, 通过整流后点直流电压即为120V-373V, 所以只需在服务器电源引进端加载电压规模为120-373V的直流电源既可满意要求。240V高压直流供电体系选用标称电压为240V, 浮充电压为270V, 均充电压为280V, 均在满意条件的规模之内。 4. 通讯用240V直流供电体系 牢靠性高:通讯用240V直流供电体系供电电路主结构与48V开关电源主结构共同, 较为简略, 牢靠性较高;蓄电池组直接挂接在输出端, 当市电断电时蓄电池组直接为通讯设备供电。 功率较高:通讯用240V直流供电体系较UPS体系削减1个DC-AC环节, 电源的转化功率得到进步;通讯用240V直流供电体系在整个项目周期内的负载率较高, 一般在70%以上, 在该负载率状况下体系的转化功率较高。 保护简略:通讯用240V直流供电体系选用模块式备份, 后期扩容较为简略, 满意模块的带电热插拔;因为直流供电的特色, 高压直流供电体系的割接只需求满意电压持平一个条件即可, 后期的割接较为简略。 出资较少:因为通讯用240V直流供电体系为模块式扩容, 体系前期可以依据设备当时的需求进行设置, 当后期设备添加时, 添加相应数量的模块即可。 资源占用少:因为设备较少, 通讯用240V直流供电体系电力室面积占用较少, 并且对低压配电体系资源占用较少。 5. 高压直流供电体系替换UPS体系的运用状况 现在我国电信内已有多个省份开展了通讯用240V直流供电体系试点改造, 工程施行结果显现: (1) 牢靠性大大进步, 改造完成后2年来, 体系运转稳定, 有用地处理了原UPS体系的毛病频发、随时或许阻断的问题; (2) 节能效果显着, 均匀节电率在25%左右; (3) 节约项目出资, 节约项目出资均在40%以上。 6. 定论 通讯用240V直流供电体系引进通讯体系有用地处理了UPS体系存在的牢靠性低、运用功率低、保护困难、前期出资大、资源占用大的问题, 值得大规模推行。通讯用240V直流供电体系具有适当显着的节能效果, 在当时节能减排日益重要的状况下, 更值得大规模推行。 参阅文献 [1]孙文波, 侯福平.高压直流供电几个值得注意的问题[J].通讯技能与规范, 2009, 09. [2]孙文波, 侯福平, 赖世能等.数据中心机房高压直流供电技能研讨[J].通讯技能与规范, 2008, 09. 直流及UPS体系 第5篇 1 电力质量 电力的质量是由两个方面、两个部分交叉构成四个方面的相关术语和概念构成的。两个方面是指供电方与用电方, 两个部分是指技能部分和非技能部分。四个方面的相关术语和概念为: (1) 供电质量包括技能意义和非技能意义, 反映供电方向用电方供应的电力是否合格。 (1) 技能部分意义有电能质量和供电牢靠性两个方面。一般以电压、频率和波形等指标来衡量。首要影响为电压误差、电压动摇和闪变、电压不平衡度、频率误差、电压波形畸变率。 (2) 非技能部分意义是指服务质量包括供电方对用户的技能支持、投诉的反应速度和电力价格等。 (2) 用电质量指用电方与供电方之间相互效果和影响用电方的职责, 包括技能意义和非技能意义, 反映用电方的用电是否合格。 (3) 技能部分意义首要为电流质量即对用电方取用电流提出稳定流量、稳定频率、正弦波形要求。首要影响开机浪涌电流、电流谐波失真、功率因数等。这个界说有助于电网电能质量的改进, 并下降网损。 (4) 非技能部分意义如用电方是否遵守供电管理、准时、如数缴纳电费等。 在供电作业中, 非技能部分的要素当然也很重要。但咱们今天在这对非技能的问题不做评论, 首要评论技能问题。 供电质量对工业和公用事业用户的安全出产、经济效益和人民日子有着很大的影响。供电质量恶化会引起用电设备的功率下降、寿命缩短、处理才干下降、电子和主动化设备失灵等, 这些方面咱们已有了深化的知道。相同用电质量的恶化会使供电设备损耗添加, 功率因数下降等, 然后相同影响供电, 在这方面咱们一般知道的不行深刻。总归, 改进供电质量关于电网的安全、经济运转, 确保工业产品质量和科学试验的正常进行以及下降能耗等均有重要意义。电能质量直接关系到国民经济的整体效益。 供电质量的首要问题有: (1) 中止:指市电中止并且继续至少两个周期到数小时的状况, 首要由线路上的断路器跳闸、市电供应中止、线路中止等引起。 (2) 电压误差:供电电压对标称电压的误差。 (3) 电压动摇:电压方均根值一系列的变化或接连的改动。 (4) 电压跌落:在电气体系某一点的电压忽然下降, 阅历半个周期到几秒钟的时刻短继续期后康复正常。首要由大型设备开机、大型电动机发动或大型电力变压器接入等引起。 (5) 电压短时中止:供电电压消失一段时刻, 一般不超越1min。短时中止可以以为是100%幅值的电压暂降。 (6) 脉冲电压:指峰值达6000V, 继续时刻从万分之一秒至二分之一周期 (10ms) 的电压, 首要因为雷击、电弧放电、静态放电或大型设备的开关操作而发生。 (7) 频率误差:体系频率的实践值和规范值之差。原因为:应急发电机不稳定运转, 或由频率不稳定的电源供电所形成的。 (8) 谐波:对周期性沟通量进行傅立叶级数分化, 得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。 杂波搅扰 (noise) 指射频搅扰 (RFI) 和电磁搅扰 (EFI) 以及其他各种高频搅扰, 如马达的运转、断电器的动作、马达操控器的作业、播送发射、微波幅射以及电气风暴等。 其间谐波因为近年来许多新式电力电子元件发生, 导致变流设备的广泛运用以及各种非线性负荷的添加, 谐波搅扰已成为影响供电质量的首要问题之一。 2 谐波搅扰 谐波搅扰分为电压谐波和电流谐波失真搅扰。其间电流谐波失真搅扰现在已是供电许多问题中的一个较为突出的问题, 谐波的损害首要是使电源电压畸变, 电压质量下降, 线损增大。使电机发热, 功率下降, COSφ削减。使电机轰动增大, 转速不稳, 发生颤动, 噪音增大。使电路三相输入电流不平衡度加大等。 谐波还会搅扰核算机体系正常作业, 使电子设备作业不稳定, 严峻时乃至无法作业或设置参数过大影响正常作业。 UPS是机房IT设备的供电设备, 也是向机房供电的变压器、发动机等的最大用电设备, 是机房供电谐波失真的首要发生源。通过剖析和测试, UPS的电流谐波失真首要发生在UPS的整流器部分, 选用传统6脉或12脉整流方法的UPS, 视带载功率的高低一级不同状况, 会发生15%～35%的电流谐波。如图1所示。 设备滤波设备是处理谐波搅扰的一种方法, 但用滤波器对已发生电流的谐波滤波属后管理的方法, 有许多的缺陷。在实践工程中选用有源滤波器, 价格高, 要额外耗能, 滤波器一般不能内置, 要另占设备空间。选用无源滤波器, 滤波效果随UPS的带载率改动, 在现场丈量中, 发现在负载率较小的状况下 (负载20%～30%) , 无源滤波器多设置为不发动状况, 假如此刻发动滤波器, 在下降输入电流谐波搅扰的一起, 会下降输入功率因数, 使供电的问题此消彼长。 处理电流谐波搅扰最好、最彻底的方法是UPS的整流器选用IGBT整流技能。完好的的讲IGBT是一种晶体管的称号, IGBT管的功用优秀, 运用它后, 整流方法可以用PWM脉宽调制, 模拟正弦电流的波形, 使输入电流谐波失真降到3%以下, 辅助以PFC功率因数校对技能, 可以使输入功率因数进步到98%～99%。这就彻底处理了谐波搅扰问题, IGBT整流技能是上述技能集成的俗称。 不是选用了IGBT作为整流元件, 就必定处理谐波搅扰问题, 选用IGBT作为整流元件和选用IGBT整流技能不能混谈。在实践丈量中, 实测到一些IGBT作为整流元件的UPS, 在负载率10%～15%时, 谐波失真大于13%, 这与选用IGBT整流技能的UPS有实质性的差异。 3 直流供电 直流UPS供电的长处是许多的。 (1) 节能:现在的数据中心都配有具有蓄电设备的不间断电源设备 (UPS) 。因而, 电网供应的沟通电通过一次AC-DC转化, 变成直流电供应蓄电设备后, 还要通过DC-AC转化成沟通电, 供应服务器等设备。若供应直流电, 就会发生显着的节电效果。假如运用高效AC-DC转化器对电网的供电进行一次性转化, 然后供蓄电池和设备运用, 转化丢失就会大幅削减。直流UPS把普通的UPS的双改换 (交-直/直-交) 简化为交-直一次改换, 理论上可下降一半的能耗。 (2) 进步牢靠性:大型沟通UPS一般多选用在线式, 它首要是由整流器、逆变器、静态旁通开关设备和蓄电池构成的体系如图2所示。在电网正常供电时, UPS首先将市电沟通电源变为直流电源, 然后逆变器将直流电源变成脉宽调制脉冲 (PWM) , 再经逆变器的输出滤波器, 从头变成正弦波电源向负载供应。蓄电池在沟通电正常供电时储存能量, 这时它维持在一个正常的充电电压上。一旦市电供电中止时, 蓄电池立即对逆变器供电, 以确保不间断电源沟通输出电压供电的接连性。 和沟通UPS相同, 直流UPS的要害是输入电压中止后的续能问题, 但直流UPS是将改换后的直流电压直接送给用电负载。完成直流UPS最简略的方法是电网电压通过整流滤波稳压后与蓄电池并联。直流UPS在市电供电中止时可以直接用电池供电, 削减了逆变器这个中间环节, 理论上可以进步一个数量级, 如图3所示。 (3) 减小UPS体积和造价:直流UPS中, 逆变器和旁路设备都可以省略不必, 体积和造价当然下降, 这是一个很直观就能得出的定论。 还有电子产品一般容量添加一倍, 价格并不需求添加一倍, 日子中这种比方许多, 两个250G的硬盘一般会比一个500G的硬盘贵;电力产品刚好相反, 一般容量添加一倍, 价格添加要多于一倍, 比方一个500A的开关的价格远高于两个250A的开关价格。 沟通UPS中, 有多大功率的沟通输出, 就需求多大功率的整流器, 大功率的UPS造价 (包括其间的整流器) 都很贵重。 直流UPS, 因为并联不需求考虑频率、相位等杂乱问题, 并联完成十分简略, 有多大直流输出, 并不需求对应功率的整流器, 而是以多组整流器并联而成, 所以造价可以大大减低, 如图4所示。 (4) 进步供电质量 沟通供电中所特有的频率误差、功率因数、谐波搅扰等杂乱问题, 在直流供电中都不存在。 频率误差, 因为直流供电电压不会随时刻周期改动, 所以没有频率误差。 功率因数, 因为直流供电电压与电流之间没有相位差。功率因数的界说是有功功率与视在功率的比值, 这在直流供电电路里是不存在的。 谐波搅扰, 因为谐波对周期性沟通量进行傅立叶级数分化, 得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。直流电路没周期性沟通量, 也就没有谐波问题。 当然直流供电仍是存在电压误差、纹波等问题, 但相对沟通简略的多, 供电质量简略确保。 选用了直流UPS实践上处理了现在UPS的许多学术之争, 比方高频机和工频机谁好谁坏的问题、比方塔式机和模块化机孰优孰劣的问题。直流机没频率问题, 也就不存在高频工频的问题。直流机必定是模块化的, 但现在模块化机的同步问题, 环流问题等难题直流机上根本都不存在。直流UPS实践运用现在也取得了很大开展, 在国外发达国家, 机房选用大规模直流供电已取得了成功。在我国通过科学家和工程技能人员的不断探究, 试点作业也取得了很大成功。 直流UPS供电的前景是无限开阔的, 现在推行中遇到的首要问题有: (1) 人们的观念问题, 绝大多数至今还以为, 直流供电需求专用的直流IT设备, 实践现已证明, 只需挑选适宜的直流电压, 绝大多数现有的IT设备不经任何改造就可以在直流环境下稳定运转。 (2) 规范和规范问题, 缺乏相应的规范和规范, 直流供电就只能停留在试验和试点阶段, 无法规范化的规划和施工改造, 运用作业难以大面积推行。 (3) 产品的质量和品牌问题, 有技能的优势, 不代表有产品优势。但假如直流UPS产品上市一窝蜂, 质量没确保, 人们就很简略把产品的问题混同于技能的问题, 然后削弱直流供电的技能优势, 使直流供电的推行遭到阻碍。 高压直流UPS电源的研讨 第6篇 跟着现在越来越多的信息数据化,通讯服务器基站的数量也在不断添加,而通讯基站中电源的牢靠性和功率是重视的重点。一方面,电源的牢靠性直接决议机站的稳定性,即使是瞬间的供电中止都会使通讯基站全部中止或许瘫痪;另一方面,通讯电源的转化功率影响着电能的损耗,2009年,我国服务器拥有量约为366万台,全国数据中心总耗电量约为364亿k Wh,约占当年全国用电量的1%[1],至2015我国数据中心总量已超越40万个,年耗电量超越全社会用电量的1.5%[2],电能消耗量很大,电源功率的提高所能节约的电能适当可观。 国内传统的通讯基站供电电源有工频UPS电源、高频UPS电源和-48 V直流电源3种[3]。工频UPS电源呈现最早,其缺陷也较多,包括结构杂乱、输入功率因数低、电流谐波含量大、功率低、噪声污染大、蓄电池匹配才干差、电网习惯才干差、体积和分量大等,现已慢慢被筛选。高频UPS电源克服了工频UPS电源输入功率因数低、电流谐波含量大和噪声污染大的缺陷,并在功率、体积和分量上有了必定改进[4]。但其结构仍需通过AC-DC、DC-AC和AC-DC三级改换才干给服务器供电,结构杂乱。且蓄电池仍挂接于榜首级整流电路输出直流母线上,蓄电池与服务器之间仍有两级电路,牢靠性较低。针对沟通UPS电源存在的问题,研讨人员提出了直流电源供电计划并研发了-48 V直流通讯电源。其选用了两级电路结构,前级电路完成功率因数校对和整流功用,后级电路完成阻隔和DC-DC改换功用,结构简略,体积小分量轻,电源最高功率可达92%[5]。且其蓄电池直接挂接于电源输出与通讯服务器之间,在发生断电时能瞬时给服务器供电,牢靠性高。但因其输出电压为48 V,导致其输出电流十分大,需求线径较大的线缆,添加了线缆本钱和安置难度。为了处理以上问题,高压直流UPS电源计划遭到了越来越多的重视。依据国际电联(ITU)制定的国际规范ITU L.1200和ITU L.1201,高压直流UPS电源的国际规范输出电压规模为260 V~400 V,过渡电压规模为192 V~288 V[6]。我国国内早期以240 V输出电压等级作为过渡,现已逐步挨近国际规范。 本研讨介绍一种输出直流电压为380 V,选用两级结构的高压直流UPS电源体系。在电路结构上,电源前级选用T型三电平整流电路,后级选用输入串联输出并联型全桥电路;在操控上,通过引进负载电流前馈操控,进步电源的动态响应速度,确保电源在负载剧烈动摇时的稳定输出。本研讨针对所提出的计划制作功率为15 k W的一台样机,并给出相应试验波形。 1 主电路结构 主电路由两级电路组成。前级为完成整流和功率因数调整功用的T型三电平整流电路,后级为完成输出电压调整和阻隔功用的输入串联输出并联型全桥电路。 1.1 前级三相T型三电平整流电路及作业原理 多电平PWM整流技能已逐步成为功率因数校对技能(power factor correction,PFC)的主流,而其间的三电平整流技能较两电平整流技能功用愈加优胜,其长处如下: (1)所运用开关器材少; (2)开关管所需接受电压应力仅为直流母线电压的一半、能有用减小器材开关损耗; (3)三电平电路开关时因为接受的电压改动小,可以减小电力电子设备发生的电磁搅扰; (4)三电平电路输入电流波形更挨近正弦波,减小了输入电流的THD,可以有用减小滤波电感,然后减小设备体积,下降本钱。 本研讨所选用的电路为T型三电平整流电路,电路原理图如图1所示。 La,Lb,Lc—输入端起储能和滤波效果的电感;D1~D6—升压二极管;Sa1,Sa2,Sb1,Sb2,Sc1,Sc2—三路双向导通的开关通路;C1,C2—正负母线滤波电容;C3,C4—正负母线储能电解电容 其作业原理可参阅T型三电平逆变电路和VIEN-NA整流电路[7,8]。 1.2 后级交织并联型DC/DC改换电路及作业原理 在DC/DC改换电路中,改换器的输出功率一般与功率开关管数量成正比[9],所以本研讨挑选双管阻隔型改换器。其间移相全桥电路与LLC谐振转化电路比较,其多模块并联均流操控简略,所以本研讨选用了移相全桥电路。整流电路输出母线电压最大值为800V,为了减小其对开关管的电压应力,并且减小输出电流纹波,本研讨选用了输入串联输出并联的结构,并运用了交织并联技能,其长处如下: (1)每个单元全桥电路功率开关器材的电压电流应力仅为原来的一半,下降了开关损耗; (2)该电路输入侧上下母线自然均压,发生自然母线中电,下降了操控体系规划难度; (3)该电路能有用下降输出电流纹波,减小输出滤波电感的体积和分量。 该改换器电路原理图如图2所示。其由两个移相全桥电路单元组成,两个单元作业频率都为100 k Hz,经副边全桥整流电路后电流纹波频率为200 k Hz,为了使减小输出电流纹波,两单元之间错开90°相角进行驱动操控,每个单元内部选用典型的移相操控方法[10]。其间,Vbus+和Vbus-是两个单元的输入,两者自然均压幅值持平;为了进步电源功率,Q1~Q8选用了8个COOLMOSFET开关管,D1~D8别离为Q1~Q8的体二极管,C1~C8别离是Q1~Q8的寄生电容;Lr1和Lr2是谐振电感,首要由变压器的漏感组成,协助开关管完成软开关。记Q1~Q4地点电路为A单元,Q5~Q8地点电路为B单元。 该电路整体作业波形如图3所示。 以A单元为例,移向操控其根本作业原理如下,每个桥臂的两个开关管均为互补导通,且设有死区,其间Q1、Q3(Q5、Q7)组成超前臂能完成零电压开关,Q4、Q2(Q8、Q6)组成滞后臂能完成零电流开关。两个桥臂相应开关管的驱动信号之间相差必定的移相角δ,通过调理移相角的巨细来调理输出电压幅值,移相角越小,输出电压越高,反之则越低。两单元的输出电流iLf1和iLf2相差180°相位,如图3所示,两者兼并后的电流iLf的电流纹波大巨细于单个单元电流纹波的两倍,减小了输出电流纹波,一起能减小输出滤波电感和滤波电容的巨细。 2 负载电流前馈操控 2.1 传统电压电流双闭环操控 前级AC/DC电路和后级DC/DC电路的传统电压电流双闭环PI操控框图别离如图4所示。其有很好的稳态特性,稳态精度高。 AC/DC电路操控框图如图4(a)所示,其间电压环作为外环,电压环的操控较为简略,将输出直流母线上的正母线电压Vbus+和负母线电压Vbus-进行相加,将相加值与电压基准vsum_ref做比较,将比较值再通过PI运算器运算所得输出作为电流环的基准id_ref;电流环作为内环,电流环的操控较为杂乱,首先对流经电感La、Lb、Lc的电流ia、ib、ic进行dq改换,将abc自然坐标系下的电流转化为dq旋转坐标系下的电流id和iq,电流环的操控思路是通过操控d轴电流id,完成母线电压的操控,通过操控q轴电流iq使其为0,完成网侧单位功率因数操控。 DC/DC电路操控框图如图4(b)所示,其间外环由输出电压vout反馈电路构成,内环由霍尔采样输出电感电流iL构成。在该双环操控中,由电压外环操控电流内环,即内环电流在每一开关周期内上升,直至到达电压外环设定的误差电压阈值,电流内环是瞬时快速进行逐一脉冲比较作业的,并且监测输出电感电流iL的动态改动,电压外环只负责操控输出电压。 2.2 引进负载电流前馈的电压电流双闭环操控 传统双闭环操控能取得十分理想的稳态特性,但是其在负载剧烈改动的状况下,因操控战略自身在结构上存在的滞后性,使得电压环输出即电流环基准无法敏捷改动,使得输入输出能量不平衡,进而导致输出电压呈现较大的误差,使得体系动态功用遭到影响。对此,本研讨依据操控原理中引进负载电流前馈能有用进步体系动态功用的原理,在双闭环PI操控的基础上添加了负载电流前馈操控[11],操控框图如图5所示。 引进负载电流前馈后的AC/DC电路操控框图如图5(a)所示,图5(a)中虚线框所示引进了负载电流补偿变量Δid,其由输出电感电流iL乘以必定份额后得到。当负载发生改动时,补偿量Δid会加在id_ref上敏捷调理基准,进而消除了负载电流iL的改动对体系直流输出的影响,使得直流母线输出电压只与电压操控器输出vsum有关。此刻,vsum的稳态值刚好彻底由负载电流前馈通道的输出决议,电压环路操控器的输出为零,这意味着电压环路操控器在负载骤变时只起到微调的效果,确保输出电压的稳定。 引进负载电流前馈后的DC/DC电路操控框图如图5(b)所示,图5(b)中虚线框所示引进了负载电流补偿变量ΔiL。当有负载扰动时,本研讨运用负载电流发生的补偿量ΔiL,对iref基准进行快速调理,然后快速使输出电压康复到所要求值邻近,再通过电压环的精细操控来使得体系快速树立平衡。加入负载电流前馈补偿后,输出电压只与电压操控器输出vout有关,输出负载电流的改动对体系直流输出的影响已被ΔiL抵消,只需电压环路在负载骤变时起到准确微调效果,引进负载电流前馈减轻了电压环在负载骤变时大规模调理输出电压的担负,防止了电压环路操控器因为带宽低、调理速度慢,然后对体系动态调理形成影响,大大进步了体系动态响应的速度。 3 试验及剖析 为了验证所提出的高压直流UPS电源计划,本研讨规划制作了一台样机进行试验验证,沟通输入线电压规模为300 V~410 V,输出直流电压规模300 V~400 V,输出最大功率15 k W。体系参数如表1所示。 试验渠道如图6所示。 从50%负载骤变为75%负载,再降为50%负载的相关切载波形如图7~9所示。此刻高压直流UPS电源在三相输入线电压为310 V沟通、直流母线电压为600 V、电源直流输出电压为360 V。图中:1号波形—三相T型三电平电路输出直流母线波形vbus;2号波形—体系直流输出电压波形vout,为了观察其在负载变化时的动摇,其基准线已减去360 V;3号波形—沟通输入电流波形iin。由图9可得输出电压因负载骤变引起的动摇彻底康复仅需0.8 s,且其改动幅值仅为5V,仅为输出电压的1.39%。由图8、图9可得,因负载电流前馈的引进,当负载骤变时,输入功率会敏捷跟从负载改动,动态响应快,使得母线电压和直流输出电压动摇规模小于1.5%,进步了电源牢靠性。 引进负载电流前馈后负载骤变时波形如图7所示。 从50%负载骤变为75%负载时波形如图8所示。 从75%负载骤变为50%负载时的波形如图9所示。 本研讨所做样机功率曲线如图10所示。 在50%负载至75%负载之间体系功率较高,最高功率为96%,相对传统-48 V直流电源和高频UPS电源进步了3%~4%的功率。 4 结束语 本研讨提出了一种高压直流UPS电源的规划计划,并进行了参数规划,研发了一台15 k W样机。选用了前级三相T型三电平电路和后级交织并联型移相全桥电路,电路结构简略,最高功率高达96%,在操控方面引进了负载电流前馈操控,试验证明其动态功用杰出,负载骤变时体系跟从十分及时。 本研讨仍存在不足之处。首先在输出电流较小的轻载作业状况下体系不稳定,后续研讨中考虑在轻载下运用其他操控形式;别的DC/DC电路中全桥整流电路的二极管尖峰运用了电阻吸收,后续研讨中可改进为能量回馈电路吸收。 摘要：针对传统通讯基站UPS供电电源存在的体系结构杂乱、电源功率低、牢靠性差的问题,研讨选用了一种两级结构的高压直流UPS电源。在电路结构方面,电源前级选用了T型三电平整流电路,改进了输入功率因数和输入电流THD;后级选用了输入串联输出并联型全桥电路,并选用交织并联技能,减小了输出电流纹波。在操控方面,引进了负载电流前馈操控,进步了电源的动态响应速度,确保电源在负载剧烈动摇时输出电压纹波很小。研讨结果表明,高压直流UPS电源的最高功率为96%;其负载骤变时康复时刻小于200μs,电压动摇小于5%,动态响应快,输出特性好。 要害词：高压直流UPS电源,高功率,高牢靠性,负载电流前馈操控 参阅文献 [1]郭亦兴.数据中心电源体系剖析与节能评论[D],西安:长安大学信息学院,2013. [2]工信部联节.三部门联合印发国家绿色数据中心试点作业计划[J].石油和化工节能,2015(3):1-4. [3]郑子欣.依据单片机完成48 V直流开关电源的监控及模块休眠功用研讨[D].广东:华南理工大学电子信息学院,2013. [4]肖斌,曲学基.高频机UPS与工频机UPS优劣势剖析-访肖斌高级工程师[J].电源技能运用,2010,17(9):19-21. [5]宋卫平.高压直流通讯电源中高频开关整流模块的研讨[D].南京:南京航空航天大学主动化学院,2012. [6]刘希禹,祁澎泳.电信和数据中心高压直流供电体系的目标电压规模(260 VDC~400 VDC)[J].电源世界:规范解读,2014,17(7):59-65. [7]权运良.三相三线制VIENNA整流器的研讨与规划[D].广州:华南理工大学电力学院,2014. [8]KOLAR J K,ZACH F C.A Novel Three-Phase Utility Interface Minimizing Line Current Harmonics of High-Power Telecommunications Rectifier Modules[J].IEEE Transactions on industrial electronics,1997,44(4):456-467. [9]林渭勋.现代电力电子技能[M].北京:机械工业出版社,2005. [10]阮新波,严仰光.脉宽调制DC/DC全桥改换器的软开关技能[M].北京:科学出版社,1999. 直流及UPS体系 第7篇 240V高压直流技能衍生于传统220V电力操作电源,并吸收了48V通讯电源的各种长处,和传统的UPS技能比较,其首要的长处表现在以下几点:(1)源于最新开关电源技能,选用功率MOS高频软开关技能的240V高压直流可高达96%以上功率,比选用晶闸管的传统UPS功率更高,体积更小;(2)电池直接挂在输出母线上,牢靠性更高,且可在线扩容、不掉电割接等;(3)拓扑简略,牢靠性高;(4)模块化规划,按需装备、边生长边出资;(5)模块热插拔保护,像替换硬盘相同替换毛病模块,运维可以不必依靠于厂家的服务;(6)节能休眠技能可以大大提高轻载下的体系功率,削减机房初期的运转能耗;(7)高压直流的输入功率因数高、谐波小,且输出负载率可以比UPS高,可下降柴发容量等;(8)高压直流比传统UPS要更安全,因为输出浮地,即使误碰到单极母排电压,触电电压也只有135V,比沟通要低近1倍,且沟通220Vac的正弦波峰值电压高达314V,也高于高压直流270V的电压;(9)比较较现在的高频模块化UPS技能,240V高压直流的技能成熟度、模块牢靠性及并机简略、热插拔保护等方面也有很大的优势;(10)最重要的一点是,和380V高压直流等其他电压等级的直流技能比较,240V高压直流可以直接运用在绝大多数的规范沟通设备上,IT设备不必定制电源及设备改造,更简略推行,也更简略被接受。如图2所示。 前面咱们介绍了许多240V高压直流技能的长处,假如仅仅选用240V直流体系为数据中心供电,那这还仅仅规范用法。现在业界以腾讯为首的互联网公司提出的依据240V高压直流技能衍生出来的市电+240V高压直流供电架构,正进一步改动传统UPS等靠硬件多重冗余来确保牢靠性的高投入低能效形式。 关于现在大多数的双电源服务器,可以选用如图3所示的一路市电直供,别的一路来自240V高压直流的供电架构。服务器电源内部主动均流,市电和240V高压直流各承担一半负载。因为市电直供支路可以到达近100%的供电功率,而240V高压直流供电功率可以在全负载规模内达94～96%,这样均分负载状况下的归纳供电功率高达97～98%,比传统的UPS供电架构功率高出许多。关于少数的单电源服务器,为确保其供电牢靠性,可以直接挂接在240V高压直流支路上。最后,假如能在服务器电源上做些主从设置,或许现在部分厂家的服务器具有支持休眠一个电源的功用,那么这种主从形式下,市电主供、高压直流体系休眠后备,归纳供电功率更是高达99%,完成数据中心供电体系的超高功率。 前面介绍了许多240V高压直流体系的长处以及市电+240V高压直流供电架构的高功率,乃至提出未来市电主供高压直流后备的思路,但这些是否以牺牲数据中心的牢靠性为代价呢?下面咱们重点来剖析该供电架构的牢靠性研讨。 240V高压直流差异于传统沟通UPS的一个重要特色是将电池直接挂接在了直流输出上,而UPS的电池是在沟通逆变环节之前。关于前者,假如高压直流体系呈现了异常或许供电才干不行,还可以依靠电池确保继续供电;但关于后者,假如UPS的逆变环节呈现毛病,或许UPS设备异常转到静态旁路上,那么电池是无法供应继续供电的。这也是市电+240V高压直流技能比较较传统N+1的U PS牢靠性更高的原因,适当于有了市电直供(来自榜首路市电)、240V高压直流(来自第二路市电)以及电池(短时备电)三个供电源的一起保护,因而供电牢靠性会很高。 咱们知道240V高压直流体系内部是以模块化的方法组成的,由颗粒度较细的N+1或许N+X(X为冗余电源模块的数量)的多个电源模块并机构成,比较较模块化高频UPS架构,直流模块的并机只涉及模块均流,只需调压,十分简略;而沟通UPS模块的并机需求起伏、频率和相位共同才干牢靠并机,因而240V高压直流模块可以很安全地去热插拔、添加或许替换毛病模块。且因为电池直接挂接在240V高压直流输出母线上,那么就给整流模块供应了一个十分牢靠的节能休眠条件,电源体系可以依据实践负载的状况主动开启需求的模块数量,而封闭其他冗余的整流模块,完成全负载规模内94%以上的高功率,这关于机房初期负载率不高的状况有十分显着的节能效果,适当于市电+240V高压直流供电架构在机房的投产初期就可以完成归纳功率97%以上,这比传统UPS计划在低负载率下的供电功率提高了许多(见图4)。假如节能休眠期间,呈现负载的动摇和冲击,直挂输出母线的电池则可以供应一个很好的缓冲或许吸收效果,电源体系再唤醒休眠模块,确保了供电的牢靠性和高效性。因而在市电主供直流后备形式下,高压直流体系不承担负载,根本可以彻底休眠,选用高功率模块只需消耗很少的能耗,归纳供电功率可以到达99%以上,且牢靠性仍有很好的确保,如图5所示。 上一部分咱们做了一些市电+高压直流供电架构牢靠性的定性剖析,得出挨近三个供电源确保的市电+240V高压直流体系(N+X模块并机)比N+1架构的UPS牢靠性要高,那么是否可以挨近2N UPS的供电牢靠性呢?咱们下面再继续定量剖析。图5为传统UPS和高压直流供电拓扑结构的比照,显着后者要更为简略且更为清爽,相对呈现毛病的概率要小。参照图5的体系牢靠性数据(仅是理论数据用于计算,不代表实在牢靠性数据),结果如下: 2N UPS牢靠性:1-(1-0.99999)×(1-0.99999)约10个9数量级 市电直供+高压直流牢靠性:1-(1-0.999)×(1-0.9999999)约10个9数量级 这儿市电直供支路的牢靠性按99.9%来核算(现在绝大多数数据中心地点的国内一线、二线城市电网的牢靠性数据都高于此值),得到的定论是市电直供+240V高压直流架构的牢靠性和2N UPS架构的牢靠性不同不大,根本是一个数量级,因而牢靠性是很有确保的。 下面咱们继续剖析在相似牢靠性等级基础上的两种供电架构在数据中心机房配电及占地面积等方面的比较,图6是2N UPS和市电+240V高压直流从低压侧到服务器的供电拓扑。再选取现在数据中心运用最为广泛的400kVA这一容量等级来比较,考虑现在UPS输出功率因数为0.8～0.9的典型值,折算成360kW,适当于相同功率的单套1200A的高压直流体系。即两套400kVA的2N UPS和一路360kW市电+别的一路360kW的240V HVDC混合供电架构做比照,两者容量根本相同,供电牢靠性也根本处于一个等级,具有可比性。 因为变压器及其前级根本相同,不再比较,这儿别离从变压器输出柜、不间断电源体系、电源输出配电柜、结尾列头柜等多级配电路由来进行比照,定量剖析配电柜的造价本钱及配电柜数量,后者会影响到机房空间占用面积及场所租金等本钱。 如图6所示,关于400kVA的UPS,变压器输出侧(变压器输出总开关没画出)给到UPS需求两个800A左右的结构断路器,一个给到主路,别的一个给旁路,占用整个低压配电柜。这儿还没有考虑UPS谐波管理额外需求的滤波器等配电柜,也没考虑或许的手动修理旁路柜等,因而两套UPS占用2个整低压配电柜,每个低压配电柜内部包括2个800A的大结构断路器。而关于市电+240V HVDC供电架构,市电直供支路直接由低压母线排直联的1个低压配电柜直接输出多路到各个列头柜,比方该低压配电柜内有5个250A的抽屉式塑壳开关,输出5路直接直联到5个市电直供的列头柜。而高压直流体系只需求1个800A的结构断路器,占用半个低压配电柜,剩下1个800A结构开关预留给别的一套高压直流体系用。此外,为考虑负载均衡等,两套变压器会交织一起各带一半的市电直供负载和高压直流体系负载。综上,在低压侧,2N的UPS体系只需求2个整低压配电柜,共4个800A的结构断路器;而市电+240V HVDC体系在低压配电部分会占用半个低压配电柜,计1个800A结构断路器,以及1整个低压配电柜,带5个250A的塑壳断路器。 关于不间断电源体系,考虑相同巨细的负载及相同15～30分钟时长的后备电池时刻,理论上电池的安时数应该是根本相同的,相同电池占用场所也根本相同,这儿不再深化比较。再考虑不间断电源体系本身,不同厂家的电源体系或许略有不同,但差异不会很大,取典型值,关于400kVA的UPS一般都有1个输入配电柜、2个主机柜及1个主输出开关共4面柜子,关于1200A的240V高压直流也相似有1个输入配电柜、2个整流柜及1个输出熔丝配电柜共4面柜子。因而,不管是电池仍是不间断电源体系的机柜数量及占地面积两者差异不大,各占用了4个不间断电源体系柜。但这个配电层,市电直供支路无需任何开关及配电柜。因而,关于2N的UPS架构占用了8个机柜位,而市电+240V HVDC架构只占用4个机柜位。 关于输出配电柜部分,因为UPS一般都带有输出配电柜,因而每套400kVA的UPS输出一般都需求一个800A或许630A的结构断路器,以及5个左右的250 A抽屉柜到每个列头,所以每套UPS的输出配电柜部分会占用2个配电柜位,计1个800A的结构断路器及5个250A的塑壳断路器。两套2N的UPS体系共需求4个配电柜位、2个800A结构断路器及10个250A的塑壳断路器。而关于市电+240V高压直流体系,市电直供支路无需配电柜及开关,相同关于240V高压直流体系,因为其输出配电部分现已包括在电源体系的输出熔丝柜内了,所以也不需求额外输出配电柜及输出开关等。 到最后的列头柜层面,依据相同总功率及单机柜功率密度来测算,2N的UPS和市电+240V HVDC两个计划在列头柜数量及配电开关数量方面可以以为根本相同,仅仅会在配电空开及线缆方面有些差异,造价有所不同。直流空开比沟通空开贵,因而配电空开造价市电+240 V架构会高一些。在线缆出资方面,UPS体系因为添加两套输出配电柜及线缆,以及手动修理旁路线缆等;而240V HVDC因为是单相供电,高压直流输出到列头柜的单相线缆本钱会比2N UPS的三相传输线缆本钱稍高些,但总功率相同,耗铜量不同不会很大,咱们定性以为市电+240V HVDC的线缆总出资不会超越2N UPS的线缆总出资。 从前面各级配电部分进行分拆比照,咱们还会发现从传统UPS供电,到240V高压直流供电,再到市电直供技能,其配电结构层级是不断精简的,别离从四级配电精简到三级配电直至市电直供的两级配电,如图7所示。并且配电越来越挨近负载结尾,从集中式体系逐步向分布式体系演进,还可以大大削减线缆出资及传输进程损耗,这个改动会带来很大的出资削减及运营简化,也是未来数据中心开展的趋势,这儿不再展开。 综上评论,咱们比照了供电才干均为360kW的2N UPS的配电架构和市电+240V HVDC的配电架构,得到如表1所示的出资本钱比照。结果表明市电+240V HVDC架构会比2N UPS架构节约较大出资,且占用了更少的机房面积。 前面剖析了许多一次性出资本钱CAPEX及占地面积的比较,关于数据中心而言,更长的生命周期会在运营阶段,而运营本钱构成中很大一块是电费,下面继续剖析OPEX中的用电本钱,关于360kW的体系,这儿按320kW的实践负载来预算,别离比较2N UPS和市电+240V HVDC在年生命周期内的总电费差异。 咱们知道UPS体系的功率往往跟着负载率的提高而添加,假如UPS体系长时刻处于轻载状况,那么运转的实测功率并没有到达声称的最高功率点。关于2N UPS架构,每套UPS的负载率往往只有30%～40%之间,尽管选用了最高功率为94%的UPS,但实践的运转功率很或许只有90%左右。而关于240V高压直流体系,因为有电池直接挂接母线,那么高压直流体系是答应节能休眠的,监控会主动开启需求作业的电源模块数量,并使电源体系在任何负载状况下都可以作业在最高功率点邻近,即高压直流可以在全负载规模内都到达94%以上功率,而市电直供支路根本是100%供电功率,因而市电+240V HVDC归纳供电功率为97%,如图8所示(功率数据仅仅示意)。 因为每千瓦IT都需求通过不间断电源体系供电,因而320kW的IT负荷通过90%功率的2N UPS架构每年糟蹋的电费(按每度电0.8元RMB预算)高达22.43万元,而市电+240V HVDC只糟蹋6.73万元。此外,电力室内的不间断电源设备发生的热量需求额外的空调体系带走,还需考虑这部分空调能耗发生的电费,为简化剖析,按电力空调的散热能效COP为4预算。这样320kW的IT负荷在数据中心的年生命周期内,仅仅核算不间断电源体系功率损耗及电力室空调能耗,2N UPS供电架构糟蹋电费224.32万,而市电+240V HVDC只糟蹋电费67.28万,节约了约157万元的运营电费,如表2所示。 直流及UPS体系 第8篇 1 移动通讯体系UPS电源保护 移动通讯体系UPS电源是一种封闭式的铅酸电池, 而影响到电池的运用寿命的要素首要有运用环境温度、充放电次数等, 假如在高温或深度放电的状况下会缩短其运用寿命, 为了延伸电源的运用寿命, 需求对其进行定时的保护和保养, 详细如下: 1.1 加强日常保护 首先, 要对移动通讯体系UPS电源运用的环境温度进行操控, 要确保电源在规定的温度下运用, 这样才干防止或下降环境温度对电源的运用寿命形成的影响。其次, 要对移动通讯体系UPS电源的运用期进行操控, 假如电源接连三个月未充电的话, 需求进行一次充电, 充电一次要不能少于12小时。别的, 假如UPS电源长时刻在高温环境下作业的话, 要确保每两个月进行一次彻底充放电, 并且, 每次的充电时刻不能小于12小时, 这样才干延伸移动通讯体系UPS电源的运用寿命。 1.2 移动通讯体系UPS电源运用中的注意事项 在UPS电源的运用中, 假如操作不当的话, 很简略形成焚烧毛病, 因而, 在运用的进程中, 要防止将电源端子进行短接, 这样才干有用的防止UPS电源呈现焚烧的毛病。别的, UPS电源内的蓄电池的电解液对人领会带来必定的损伤, 为了防止对人体形成损伤, 在运用的进程中尽量不要将蓄电池翻开。一旦人体触摸电解液的话, 要马上用清水进行清洗, 然后要马上到邻近的医院查看。 1.3 对移动通讯体系UPS电源的运转状况查看 首先, 可以对UPS电源毛病灯进行查看, 这是查看电源是否存在毛病的最直接方法, 假如毛病灯亮起阐明电源存在毛病, 相反则没有毛病;其次, 要查看UPS运转状况是否作业于旁路, 假如发生作业于旁路现象的话, 要查看形成的原因, 是内部毛病仍是人为动作等。别的, UPS电池在运用的进程中也会呈现放电的毛病, 不只形成了电能资源的糟蹋, 乃至对设备、人员都会形成必定的威胁, 因而, 应查看毛病原因, 并及时施行补偿办法, 这样才干进一步确保移动通讯体系UPS电源的正常运转。 1.4 对UPS电源的功用进行检测 移动通讯体系UPS电源在作业中有着几个要害的功用, 例如, 关机、开机、消音等, 为了确保UPS电源正常运转, 要对UPS电源功用半年检测一次。针对开机功用来说, 首要检测指示灯是否能正常提示;关于开机、消音的功用来说, 相同也是查看指示灯显现是否正常, 并将UPS电源切换到逆变状况, 再观察指示灯的指示状况, 一旦发现问题要及时查明原因, 并采纳相应的办法。 2 移动通讯体系UPS电源的毛病处理 移动通讯体系UPS电源在运用的进程中, 会遭到一些要素的影响而导致毛病的发生, 对此, 要做好移动通讯体系UPS电源的毛病处理, 详细如下: (1) 假如UPS电源输出无电压, 并且自身却未报毛病, 关于这类毛病现象来说, 大多问题是输出电缆线存在触摸不良的现象, 处理办法首要是查看电缆线衔接是否正常, 假如发现衔接不良的电缆线要及时进行替换, 才干彻底处理这类毛病的发生。 (2) 市电指示灯呈现闪耀的现象, 形成这类毛病现象的原因首要出在市电电压现已超出了移动通讯体系UPS电源的输入规模, 对此, 要调整市电电压的输入, 假如UPS电源正处在电池形式作业状况下的话, 在毛病处理进程中需求将电池后备时刻重视起来。 (3) 当按移动通讯体系UPS电源开机功用键时, UPS无反应, 形成这一毛病发生的原因首要有两种状况, 一是按开机功用键的时刻较短未能触发开机功用, 对此, 可以继续按开机功用建1s以上, 假如可以正常开机的话, 阐明UPS电源无其他毛病, 假如不能正常开机的话, 毛病或许发生在下一种状况。二是UPS电源负载过载, 对此, 要在开机之前将一切的负载去掉, 然后再从头按开机功用键。 (4) UPS电源电池指示灯呈现闪耀的现象以及毛病指示灯呈现亮的现象, 形成这类毛病的原因首要发生在电池以及充电器上, 电池损坏、充电器毛病等两种状况之下, 都会形成这类毛病的发生, 关于此毛病的处理, 应及时与UPS电源经销商之间进行联系, 并修理或替换电池, 一起还要将UPS电源的充电器也要列入到修理或替换的队伍中, 这样才干有用的处理这类毛病。 (5) 在日常运用UPS电源的进程中, 常常会呈现在作业一段时刻之后跳转到旁路, 形成这类毛病的原因首要出在UPS负载过载的原因, 对此, 应依据实践的运用状况, 将部分负载卸除掉, 这样才干让UPS依照正常的作业形式运转。 (6) 假如在UPS电源运用中呈现电池放电时刻较短, 远远低于规范的放电时刻的话, 形成这类毛病的原因首要呈现电池的自身问题, 一方面或许电池在充电的进程中没有充溢, 另一方面或许电池运用时刻过长, 电池容量呈现损耗等。关于这类毛病的处理方法, 要纠正电池的充电时刻, 正常充电应确保大于8小时, 这样才干将UPS电池充溢, 才干满意放电的规范时刻, 假如毛病现象是第二种的话, 则需求替换电池, 防止耽误UPS电源的正常运用, 并且, 在运用的进程中也要注意对环境温度以及负载的操控, 因为电池容量的损耗很大一部分都是遭到这些要素的影响而形成的。 3 总结 关于移动通讯体系UPS电源来说, 在通讯体系中占有重要的方位, 假如UPS电源呈现问题的话, 会对移动通讯体系形成直接的影响。通过本文对移动通讯体系UPS电源的保护及毛病处理的剖析, 要不断的加强对移动通讯体系UPS电源的各方面保护以及毛病处理, 这样才干确保UPS电源的正常运转。 摘要：移动通讯体系UPS电源是通讯体系的心脏, 运转状况将直接决议着通讯体系运转的质量, 本文首要对移动通讯体系UPS电源保护及毛病处理进行了相关方面的剖析和研讨, 希望通过本文的评论, 可以进一步做好移动通讯体系UPS电源保护作业。