不間斷電源（UPS）設(shè)計(jì)思路探討

3、兩種 UPS 設(shè)備的比較

對(duì)以上兩種設(shè)計(jì)方案所配置的UPS 設(shè)備，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行比較。

(1) 設(shè)備安裝及機(jī)房占地面積。

其一，模塊化UPS 采用先進(jìn)高頻技術(shù)，提高了功率密度，縮小了UPS 模塊的體積，其模塊本身就是一臺(tái)UPS,UPS 模塊安裝于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架中，相對(duì)于傳統(tǒng)UPS節(jié)省了占地面積與空間，便于安裝與維護(hù)。

其二，模塊化UPS 采用先進(jìn)的整流技術(shù)具有強(qiáng)抗干擾能力及較低的諧波失真度，一般正弦波輸入電流的總諧波失真度(THD)5%,因而可以不必像傳統(tǒng)UPS配置濾波設(shè)備，減少了機(jī)柜數(shù)量。

我們同樣以前面的案例為依據(jù)，采用傳統(tǒng)UPS 設(shè)備占地面積約為13 平方米。

采用模塊化UPS 占地面積約為5 平方米。

(2)建設(shè)投資。

在供電系統(tǒng)建設(shè)初期，傳統(tǒng)UPS 設(shè)備無(wú)法擴(kuò)容，只能按照設(shè)備遠(yuǎn)期負(fù)荷需求考慮，面對(duì)層出不窮新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用，設(shè)備用電需求難以準(zhǔn)確估計(jì)，使得UPS 設(shè)備容量產(chǎn)生過(guò)高的估計(jì)，造成采購(gòu)成本過(guò)高。而模塊化UPS 通過(guò)可擴(kuò)充的模塊結(jié)構(gòu)有效解決了這一問(wèn)題，其模塊化結(jié)構(gòu)能夠很方便地安裝和擴(kuò)容，它可以幫助用戶在未來(lái)發(fā)展不明確的情況下分階段進(jìn)行建設(shè)和投資。即滿足了后期業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，又降低了用戶的初期建設(shè)成本。

我們同樣以前面的案例為依據(jù)，裝機(jī)容量按年增長(zhǎng)20%考慮，投資比較如下表。

表5 投資比較表

以上投資不包括電池配置的考慮，若考慮電池配置，模塊化UPS 的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

(3)并聯(lián)冗余與可靠性。

在機(jī)架式模塊化UPS 中，功率模塊部分是并聯(lián)冗余的，即功率部分是由許多模塊并聯(lián)在一起并均分負(fù)載，它們不分主從，互不依賴，并且均分負(fù)載。即使有一個(gè)功率模塊發(fā)生故障退出，也不影響整個(gè)系統(tǒng)工作。采用傳統(tǒng)UPS 系統(tǒng)，為保證安全需采用1+1或N+1的關(guān)聯(lián)冗余方式，這不僅增加了采購(gòu)、安裝及維護(hù)成本，而且一般情況下只能容錯(cuò)一次。而機(jī)架式模塊化UPS 系統(tǒng)，用戶只需購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的功率模塊，即可實(shí)現(xiàn)N+X的故障冗余，容錯(cuò)率大大提高。

傳統(tǒng)UPS 供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，由于系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，難以準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)，并且受限于維修人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)、備件儲(chǔ)備等客觀原因，造成故障排除時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。而且UPS 維修時(shí)均采取轉(zhuǎn)旁路的方式，在這種情況下負(fù)載完全不受UPS 保護(hù)，此時(shí)如果發(fā)生電源中斷、過(guò)載等故障，將會(huì)造成嚴(yán)重的問(wèn)題。而機(jī)架式模塊化UPS 可以有效解決這些問(wèn)題，因?yàn)槠渌械哪K都是熱插撥，熱插撥技術(shù)可以允許單體功率模塊在不需停電的前提下任意進(jìn)入或退出UPS 系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)需專業(yè)技術(shù)人員到場(chǎng)，無(wú)需專門(mén)的儀器即可進(jìn)行系統(tǒng)在線維修。

(4)節(jié)能與環(huán)保。

綠色環(huán)保已經(jīng)成為社會(huì)各行業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的必要趨勢(shì)。隨著各種政策的出臺(tái)，要求無(wú)污染的綠色電源設(shè)備已成為必然發(fā)展趨勢(shì)，以前各種用電設(shè)備及電源裝置產(chǎn)生的諧波電流嚴(yán)重污染電網(wǎng)，模塊化UPS 采用電子式調(diào)整技術(shù)使輸入諧波失真低于5%,整流器使用IGBT 技術(shù)，可將輸入功率因數(shù)提高到0.99 接近于1,從而大大降低對(duì)電網(wǎng)的污染程度。

節(jié)能減排在當(dāng)今已成為基本國(guó)策，節(jié)約能源已成為企業(yè)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的需要。

節(jié)電也是節(jié)能的一種體現(xiàn)，模塊化UPS 相比傳統(tǒng)UPS 設(shè)備在節(jié)電方面顯得更為突出。

我們可通過(guò)年節(jié)電費(fèi)用做一比較，下面我們根據(jù)設(shè)計(jì)滿載情況來(lái)比較，同樣以上面的案例為依據(jù)，傳統(tǒng)UPS 和模塊化UPS 的輸出功率都為250kVA 即200kW,傳統(tǒng)UPS 的輸入功率因數(shù)為0.9,效率為80%.模塊化UPS 的輸入功率因數(shù)為0.99,效率為95%.通過(guò)計(jì)算，可得出UPS 的輸入功率(輸出功率/效率)。傳統(tǒng)UPS 輸入功率=200/80%=250 kW,模塊化UPS 輸入功率=200/95%=210 kW.這樣就可計(jì)算出UPS 的熱損耗(輸入功率-輸出功率)：傳統(tǒng)UPS 熱損耗=250-200=50 kW,模塊化UPS 熱損耗=210-200=10 kW.

假設(shè)每度電按0.8 元計(jì)算，模塊化UPS 相對(duì)傳統(tǒng)UPS 每年可節(jié)電：

40*8760*0.8=28 萬(wàn)元。

以上是按滿載情況比較得出每年節(jié)電28 萬(wàn)元，如果以初建時(shí)負(fù)載率特別低的實(shí)際情況比較，節(jié)電效果將會(huì)更加明顯。

4、結(jié)論

模塊化UPS 相對(duì)于傳統(tǒng)UPS 系統(tǒng)而言，具有高可用性、高適應(yīng)性、高可管理性的特點(diǎn)，在便于設(shè)備安裝、節(jié)省占地空間、減少初期建設(shè)投資、方便維修、節(jié)能減排等各個(gè)方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，模塊化UPS 設(shè)備將成為新一代的UPS,將會(huì)被越來(lái)越多的企業(yè)用戶所選擇。