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云计算给UPS电源带来的机遇和挑战

UPS是一种含有储能装置,以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。UPS作为保护性的电源设备,它的性能参数具有重要意义,应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽,则表明对市电的利用能力强(减少电池放电)。输出电压、频率范围小,则表明对市电调整能力强,输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时,输出电压的稳定性。

UPS电源市场在经历多年整合、重组、洗牌之后形成了品牌大集中的局面,整合管理,重新梳理渠道,建立一个完善的分销渠道体系。伊顿收购山特,即拥有面向高端市场的解决方案,又拥有了面向消费类市场的山特系列产品;APC并入施耐德之后,梅兰日兰和APC产品形成极大互补优势;而国内厂商中,科士达更是在延续多年行业市场的同时,携旗下“友电”子品牌,开始冲击沉寂多年的国内UPS电源分销市场。

云计算给UPS带来的机遇

随着云计算应用的不断深入,未来中国数据中心市场将迎来新的跨越发展期,下一代数据中心将被打造成动态、智能、绿色、可扩展的云计算平台,要实现这些,用以保障基础设施无障碍运行的UPS同样面临着挑战。

因为应用外包、信息托管以及以提供虚拟冗余为目的的重复数据存储和更新等云计算服务都将大幅度增加互联网流量以及云计算服务器所处理的数据量,这些新增流量都需要UPS的保护,所以云计算技术不但不会取代UPS电源,还将推动市场对UPS电源的总体需求。总体需求也朝着标准化、高可靠性应用性、绿色节能方向发展。

云计算带来的第一个要求就是标准化,作为全球领先的关键电源与制冷服务提供商,来自施耐德电气IT事业部大中华区副总裁兼数据中心业务总经理曲颖表示:“施耐德电气旗下APC的产品无论是UPS还是供配电模块完全是标准化,可以通过热通道遏制系统和InRow这种制冷,让我们的制冷变成标准化和模块化。接下来怎么样有效管理模块化的组建,我们拥有StruxureWare数据中心管理软件平台,它能够把数据中心里面的楼宇、配电、供电、制冷,以及实际运营情况,完全监控起来,最后汇总到一个界面里面,让你一目了然。增加设备和减少设备的时候,它会提醒你所有可以影响到关联的应用。我们的产品和解决方案完全能满足标准化的要求。”

如果说互联网的发展改变了世界,现在云技术的出现使这种改变世界的能力更加大幅提高,UPS作为数据中心基础设施的重要环节,也正在把云的概念引入到UPS电源系统里。伊顿作为全球领先的多元化能源管理解决方案制造商,基于云计算的概念推出了两项UPS电源的新技术,伊顿北亚区技术总监王伟介绍说:“云计算是按需分配资源,UPS也希望借助按需分配来建立一个数据中心供电的能效优化模式,为此伊顿在全球推出了UPS模块休眠这一业界领先技术。当设备计算量不大的低负载状态时,部分模块自动进入休眠状态,随着计算量的增长,模块也会自动依次启动并投入正常工作状态,完全实现了按需作业,由此在提高了供电安全性的同时,减少了能源的消耗和IDCPUE值。”

UPS的发展方向

1.一个智能化的UPS的硬件部分,基本上是由普通的UPS加上一台微机系统组成。微机系统通过各类信息的分析综合,除完成UPS相应部分正常运行的控制功能外,还应完成以下功能(德国AEGSVSProtect系列UPS已经实现这一点);

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2.完全数字化

AEGSVSProtect系列UPS采用最新的数字信号器DSP,实现了UPS系统的100%数字化运行。在此系列UPS中,AEGSVS公司还采用了三重微处理器冗余系统,用三个有独立供应电源的微处理器来控制整流器、逆变器和静态电子旁路,因而更高地提高了系统的数字化程度和可靠性。

3脉冲整流技术

AEGSVSProtect系列机型采用12脉冲整流器。采用12脉冲整流器的明显好处是:将UPS的输入功率因数有效值PF提高到0.95以上,将UPS的总输入偕波电流分量下降到8%以下,因而也降低了输入电压偕波失真度;12脉冲整流器,再加上内置输入隔离变压器,大大提高了UPS电源对外界瞬态尖峰干扰的保护能力。

输入直流电源所包含的交流纹波分量少,有利于延长电池的寿命。(比较:6脉冲整流器需要在前端加上L-C输入滤波器后才可以将UPS的输入功率因数有效值PF到0.95以上,但其总的电流偕波分量只是从原来的30%下降为10%左右,而且如此以来将大大增加UPS的总体成本。

4.高频化

第一代UPS的功率开关为可控硅,第二代为功率晶体管,第三代为场控型器件(MOSFET和IGBT)。功率晶体管开关速度比可控硅要高一个数量级,场效应晶体管MOS-FET比功率晶体管要高一个数量级,而IGBT功率器件电流容量比MOSFET大得多,且导通电阻小,工作频率比MOSFET低,但也可以使功率变换电率的载波频率高达50KHz。变换电率频率的提高,使得用于滤波的电感、电容大大减少,UPS效率、噪音、体积、动态响应特性和精度大大提高。

5.冗余并机技术

德国AEGSVS公司开发新的应用技术,目前其并机技术可说是处于业界领先地位。通过几个UPS冗余并机运行,可以更进一步提高系统的供电可靠性。冗余运行意味着在负载基本需求之外至少再安装一台UPS。通过CAN总线技术,可组成UPS系统(至少两台UPS)

AEGUPS并机运行模式不需另外加设中央控制部件,负载均分。如果某一台UPS单机发生故障,则被立刻关闭,其他的UPS系统会自动承担全部载,对负载不会产生任何影响。AEG通过独一无二的灵活多主机技术(FMMT)来保证系统安全可靠万无一失。AEG的CAN总线高速、有效的通讯实现了FMMT技术。如果两个主机的任意一个出现故障,另一台机将会即刻自动地接管主控功能。

6.绿色化

各种用电设备及电源装置产生的偕波电流及滞后电流严重污染电网,随着各种政策法规的出台,对无污染的绿色电源装置的呼声俞来育高。UPS除加装高效输入滤波器外,还应在电网输入端采用功率因数校正技术,这样既可消除本身由于整流滤波器电路产生的偕波电流,又可补偿功率因数,使UPS的输入功率因数达0.98以上。

UPS的未来市场展望

在计算机网络以及通信事业迅猛发展的推动下,当今UPS已在大量引进微处理监控技术的基础上发展成为一种能在UPS网络和计算机网络之间建立起双向通信调控管理功能。UPS网络化有两方面的含义。一是UPS及其监控系统与其所保护的负载——计算机或局域网络间的交互作用。当电源出现异常时,UPS内部的微控制器会及时把异常信息发送给它所保护的计算机或局域网,并发出告警信息,提醒操作员或网络管理员及时处理,并在UPS供电时间结束前自动中止计算机或局域网的运行,并将现场信息自动存盘。通过MODEM向有关人员发出EMAIL、BP-CALL等,在这个意义上UPS是其保护网络的几个节点。另一方面的含义是把UPS当做广义网络的一个独立节点并装上通信适配器,给UPS分配独立的IP地址。这样,网管员或被授权人可在网络的任何地方通过网络像管理计算机一样对UPS的情况进行实时远程监控,利用这种控制功能用户可在计算机网络终端上实时监控UPS的运行参数。此外,用户还可以在计算机网络终端上对UPS的输出执行定时的自动开机、自动关机操作。在自动完成将程序和数据转入磁盘操作之后,再自动“关闭操作系统”。这样有序的关机操作,将确保用户的软件和数据的安全可靠。

近十年来,随着电信产业的大发展和信息技术水平的飞速提升,大功率UPS电源得到了广泛的应用。作为不可或缺的通信领域的“守护神”,大功率UPS不仅能够防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害,保障通信运营商的业务连续性,更可以有效消除电网杂波,保持电网电压和频率的稳定,从而为不断更新的通信设备和网络设备系统提供高质量的电源供应。

技术创新,一直是高端UPS市场竞争的核心。从应用上来看,包括UPS在内的动力平台是网络平台正常运行的强大基础,信息网络技术的跃升必然反映到动力平台之上,并对动力系统提出了更为苛刻的要求。比如,如何最大程度地提升可靠性与可用性,如何尽可能地消除谐波污染,如何做到能效的最大化,同时又不牺牲系统的可靠性等等。UPS产品提供商必须立足客户需求,不断寻求技术上的突破,很好地解答这些问题。

另外,整个行业继续沿着提供整体解决方案的方向发展。随着网络应用的深入,用户需求的个性化差异更大,不但要求UPS产品具备相当的可靠性与稳定性,而且更加关心整个供电系统甚至支持整个数据中心业务的物理基础设施的可靠性和稳定性,要求厂商能够提供电源系统的全方位解决方案、工程施工建议及完善的售后服务,以降低系统的维护管理成本。

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