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张学文:绿色高效的通信永不间断电源
www.comcw.cn 2007-11-21 16:29 中国通信运维网

伊顿爱克赛电源(上海)有限公司北亚区  产品经理 张学文

首先感谢各位领导、专家能够坚持到现在。
     我是来自伊顿爱克赛公司北亚区产品经理,我主要是负责UPS服务。
     这是我今天的内容提纲,主要包括这么几部分,第一个是UPS的谐波治理,还有现在UPS通信负载的供电新要求,还有UPS是符合我们中国国情现状的节能模式,最后我会做一下我们公司的介绍。
     我想在坐的各位都是中国的六大通信运营商,应该都用过UPS。UPS是我们整个机房的通信与供电的核心,我们现在说的UPS首要的问题是可靠性,然后是安全、绿色、节能,如果抛开安全谈,绿色和节能是没有意义的。
     在一个标准的机房里面,包括变压器、柴油发电机、ATS、TVSS、低压配电柜、直流开关电源、UPS、蓄电池,最重要的是UPS。UPS对于计算机来说,它是一个电源,但是它对于电脑来说它也是一个负载。最佳的方式应该是UPS对电网重现一个重组性,就是它的功率性因数是1是最好的,这样它对于电脑没有任何的污染,但是只要它存在,就会对电脑存在一个谐波反馈污染。谐波治理是很大的问题。
     现实的情况下,我们的UPS普遍采用了可控硅的整流器,采用50赫兹低频开关。
     谐波的危害占用大量的电网资源导致电网电压失真度增大,而且会影响发电机的匹配。我们知道谐波增大,UPS与发电机的匹配导致很大的问题。在北京网通我们也遇到过谐波比较大的时候,用户的开关会经常会跳闸,会导致整个的空调系统断电。
     谐波的成分非常复杂,LC滤波器只能滤除特定的频率的谐波,例如5次滤波器只能滤除5次谐波,对于11次和13次的没有多的影响。而且谐波治理原则是谁污染谁治理,如果等到把谐波攒一块治理是很大的问题。
     我们现在用的比较多的是6脉冲整流器,它需要加一个LC滤波器。加上滤波器之后,我们可以把失真降至7%。但是是满载的时候,半载时候谐波失真将升至10%到15%。
     有的厂商提供了12脉冲的整流器,它的原理比较简单,它加了30度移相变压器和11次输入滤波器。
     我们做了一个比较,比如说不同配置的UPS整流器,对于谐波反馈是不一样的,最次的是6脉冲的整流器,最好的是12脉冲整流器,可以达到5%。半载时是10%到20%。
     这是我们国家关于电流谐波污染的规定,我们把这类产品归为一类品,就是像衣服一样有优等品和次品。最好的产品是IGBT方式,它对于电网来说,UPS输入功率因数是0.95以上,输入电流谐波总失真度是小于5%。
     这是目前市面上用的最多类型的UPS整流器。6脉冲滤波器,12脉冲加滤波器,12整流加上滤波器的方式,那么所有的方式都是先污染后治理。因为所有的电子设备都是这样的。IGBT的整流器,它是从根本上治理,使用了之后我们可以使之降至3%左右。
     我们在推广的时候,很多的用户还不是很明白,因为他们习惯用12脉冲的整流器,他们会问你的IGBT整流器是多少脉冲的。我们简单说一下,如果采用IGBT整流器,它是采用脉宽整顿的方式,IGBT达到8.3赫兹,相当于每秒有8.3的脉冲。这个是我们用示波器看到的图形,UPS输入的电压和电流,都是非常纯净的正弦波,对于电网没有任何的反馈污染,它是主动式的消费谐波。
     IGBT功率元件已经有很长时间的历史了,它是日本人在1988年发明的。目前全球所有的厂商,都把它作为逆变器的元件,但是我们从2000年开始把它用于整流器,我们现在从8到1100伏安的单机全部采用IGBT整流器。
     第一代是从可控硅发明以后,我们就有了可控硅逆变器。在美国和中国超过1000千份的UPS都是动态的,但是1000千份之内95%都是静态的。我们看一下第一代IGBT不但作为整流器,而且作为逆变器。而且,它的内部电路是非常对称的,我们在扶持的时候,完全可以把两个互相兑换。
     我们也是充分了解了市场的需求,我们了解到现在的UPS负载跟10年前完全不一样了,我们现在是绿色的UPS。从8到1100伏安都是采用IGBT的UPS。
     今天我随便去一个网通的机房中心,都是几千台UPS在运行,负载非常高,但是体积非常轻。高于1000千伏安UPS,80%的用户都会采用1+1甚至是2+1。因此,看到UPS单机里面的负载率非常低,没有UPS是满载的。我们做过统计80%的UPS的负载率是非常轻的,基本上都是大马拉小车的感觉。另外,负载的功率因数也不是0.8了,而是0.9。
     10年前计算机设备功率因数普遍为0.6到0.7。今天的IT和通信设备均采用了输入功率因数校正技术,计算机功率因数普遍为0.9,为此要求UPS可提供更多的有功功率KW。
     这是一个新的服务器,包括我们国内的联想、浪潮和IBM、惠普、戴尔他们的服务器都是PFC电路。基于这种要求,我们UPS设计的时候,就充分考虑了现在的实际情况,我们把UPS所有的功率因数都设置成了0.9。100KVA的UPS可以提供90KW有功功率,因而具有更强的带载能力。
     此外,我们要向大家阐述一下,我们现在从事的高科技,是针对现实情况下的一种节能。对于UPS来说效率就等于节能,我们做了一个结算,1台200KVA的UPS效率每提高1%,在其10年的寿命周期内节省的电费达17万度。当大家做选型或者是采购的时候,实际上UPS产业里面的效率指标,对于用户来讲是没有任何意义的。因为每个人会把UPS弄满载。刚才我们说了80%的UPS只有一半,甚至是25%。现在中国卫通也看到了UPS,用了10年了,它的负载不过是15%。因此,轻的效率对于大家反而是更有意义的。
     多数的情况下,用户会采用加密的形式,这个是UPS的效率曲线。我们在100%的时候可以达到95%的整机效率,我们在50%负载的时候依然可以达到95%。
     同时,我们说95%的效率的前提是,我们已经保证了UPS输入功率因数是大于0.99,输入谐波身真小于3%,而且负载只有50%,也可以达到95%。而我们的对手,如果要达到我们同样的指标,它需要加表,其中每一部分都会降低整体的效率。所以,12脉冲整流器,降低效率2%。如果你算一下,真正到你使用的时候连88%都不到。而我们的UPS是首先输入功率因数和谐波失真,已经进行了优化,然后再进入系统。我们是同时可以实现,别人所说的是不能同时实现,是有条件的。
     我们做了一个比较,这是实际的测量值,我们也购买了市面上全球最著名的UPS商做的测试。对于12脉冲整流器的效率达到88%左右。如果你要做一个费用计算的话,我们可以看一下与12脉冲整流器+11次滤波器的UPS相比,你要花同样的钱付空调电费,因为你付出了98万元出来,你要花98万元把空调制冷弥补回来。因此,在不知不觉中,我们已经省了100多万的电费钱。
     还有一点我不知道大家有没有做过,就是大部分的UPS,在内部循环以后要做一个满载的负载测试。很多的用户并没有做假负载的测试,因为他们找不到假负载。我们UPS可以提供模拟假负载测试,我们内部可以产生一个满载测试。我们需要几十个人看着,又把假负载拉到另一头,需要买灭火器,你要么租,要么需要布线,这个需要1到4瓦。它的方式也是一个专业技术的漏洞。它不需要市电提供满负荷的交流,它只需要拿5%的电流,它就可以提供100%的假负载出来。这样的话,我们可以测试出系统的所有的环节。这样,我们可以做满载的电池放电测试。你买了之后,您就知道电池要买那一种,而不需要再去租赁价格了。
     还有一点是关于UPS集成这一块,现在很多的厂家UPS有这么一种模式,有的叫做旁路供电模式,有的叫做互动模式,那么假定旁路电压范围非常好的时候,这个效率非常高,因为你的整流器是没有带走的。这个时候是以牺牲负载安全为代价的。因为这个时候的UPS并没有供电,它并没有经过一个交织的供电过程。而且停电的时候,它的切换时间不是零。只有UPS在这种双变化模式下,就是把市电通过一个交流电变直流,它才能把负载提供全面的供电保护。如果是以安全的代价来换的话,我想没有任何人认可的。
     UPS最根本的问题,还是一定要达到安全性,安全是第一位的。在这一块,我们应该是老牌的厂商了。我相信在坐的所有的通信运营商都用过我们的UPS。我们公司是1888年成立的,100多年的历史了。现在的爱克赛的电池和我们是一家人,后来一分为二,一部分做电池了,一部分做UPS了。我们在全球之内从1000伏安到1500伏安的单机都可以记录。
     这是我们位于美国的北卡罗莱那州的工厂。这是我们在芬兰的产地,这是全球环境最佳的国度。我们所有的环保理念都符合了中国和欧盟的ROHS,这是对于电子零部件的铅、镉做了一个规定。到现在为止,我们只安装了1500000台,2000年我们获得了美国国防部颁发的最高奖项蓝绶带奖。
     它的理念是简单、可靠,不会产生误操作,而且适用于各种环境,包括陆地、海洋、高原都可以。对于我们机房的环境来说,UPS是很舒服的。它全部采用DSP的控制技术,整机内部无任何的电位器。里面所有的关键部分,包括风扇等等全部都是热插拔,而且是冗余的,一旦有风扇或者是其他的故障,我们都支持热插拔。很多的用户会用到很多年以后,发现UPS内部没有一点土。
     我们作为全球最大的UPS的供货商,我们为美国三军提供了总额超过12亿美金的UPS。美国全球各地的使馆全部用我们的UPS,总额超过了1.2亿美金。
     AT&T公司采用了120台750KA的UPS。韩国电信120台全部是400KVA的UPS。我们是中国的第一台UPS进入者,当初是尼克松访华的时候,把UPS作为国礼带到中国。当时是在我们沙河的总参1号卫星站,这个UPS是一个古董了。当时,我们公司是见证了整个中国的UPS的发展历史。我们先后给奥运会提供了21000台的UPS。上个月,我们给奥运会数字工程我们安装了14台400KVA的UPS机器。
     这是我们在05年由中国电信的Yahoo机房,是目前亚洲区最大的机房,它是8台400Kva的UPS。
     我们在国家的民航总局的三大管控中心,北京、上海、广州,它采用的是双总线模式,就是两台两台并联,然后加一些UPS进行切换。这是我们在中国的部分用户名单,目前我们中国的通信运营商都使用过爱克赛的UPS。
     最后,我们做一个总结。爱克赛的UPS采用全IGBT技术,功率因数是0.99,输入谐波失真小于3%,对于市电没有任何的污染。而且我们的效率是限制情况下的效率,我们在轻载的时候依然可以提供95%,我们所有的UPS都是高可靠性的绿色节能的UPS设计理念。
     今天的时间紧促,所以我们没有时间探讨,如果有机会希望去各省的运营公司交流。

 
【 责任编辑:郭智信 】【打印】【关闭
 
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