目前，在線式APC UPS使用得較為普遍。無論市電正常與否，在線式APC UPS的逆變器始終處于工作狀態。逆變器具有穩壓和調壓作用，因此在線式APC UPS能對電網供電起到"凈化"作用，同時具有過載保護功能和較強的抗干擾能力，供電質量穩定可靠，但其價格較貴。
所謂在線式是指不管電網電壓是否正常，負載所用的交流電壓都要經過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態，APC在線式UPS一般為雙變換結構。所謂雙變換是指UPS正常工作時，電能經過了AC/DC、DC/AC兩次變換后再供給負載。
當然為了提高系統的可靠性，在線式雙變換APCUPS一般增加了自動旁路電路。小功率采用繼電器轉換便能滿足要求，而大功率一般為采用晶閘管(SCR)方式的靜態開關，在過載或雙變換電路部分故障時負載由旁路供電，這是非正常工作狀態，這種情況出現的概率比電網不正常概率要小得多。功率較大的APC UPS在此基礎上還增加了手動旁路(維 修開關)，用于維修時保證負載繼續運行。 目前，在線式UPS使用得較為普遍。無論市電正常與否，在線式UPS的逆變器始終處于工作狀態。逆變器具有穩壓和調壓作用，因此在線式APC UPS能對電網供電起到"凈化"作用，同時具有過載保護功能和較強的抗干擾能力，供電質量穩定可靠，但其價格較貴。在線式APC UPS從根本上完全消除了來自市電的任何電壓波動和干擾對負載工作的影響，真正實現了對負載的無干擾、穩壓、穩頻供電。在線式APC UPS輸出的正弦波的波形失真系數小。目前，一般市售產品的波形失真系數均在3%以內。
當市電供電中斷時，APC UPS的輸出不需要一個開關轉換時間，因此其負載電能的供應是平滑穩定的。在線式APC UPS能實現對負載的真正的不間斷供電，因此從市電供電到市電中斷的過程中，APC UPS對負載供電的轉換時間為零。
APC UPS三相大功率UPS的五大新技術
三相大功率APC UPS電源主要運行在數據中心與關鍵電源兩種場景,目前在IDC、Colo、金融、電信、醫療、半導體、石油石化、機場、軌道交通、電力等各行業得到廣泛應用。經過近三十年的市場推廣與實際使用,用戶對工頻機、高頻機、固定功率一體機、模塊化UPS等概念已經有了深刻的理解。
近十年來,在大型及超大型數據中心、半導體等行業需求的推動下,三相大功率UPS電源出現了很多新的理念與創新。本文對其中重要的五大新技術做簡單介紹。
三種運行模式
一、逆變器優先運行模式(雙變換)
工頻機高頻機從電氣變換技術角度來看,都是采用的雙變換在線式技術,即能量經過整流器逆變器兩次能量變換后,由逆變器提供電壓精度為1%、諧波含量小于5%的正弦波交流電給負載供電。這種運行模式也可以稱為:逆變器優先運行模式(雙變換)。
逆變器優先模式的優勢是輸出電壓精度高達1%。劣勢是由于能量的兩次全轉換,在正常15%～60%負荷下,UPS整機效率較低僅88%～95%。同時電流每秒鐘都流經整流器逆變器的功率器件,元器件疲勞老化嚴重,壽命降低,導致UPS可用性降低。而可用性才是用戶對UPS的 重要需求。
逆變器優先模式(雙變換)本身就是一種低可用性的運行模式。這是這么多年以來才痛苦認識到的一個事實。有沒有新的思路?小功率的后備式UPS和在線互動式UPS正常情況下是旁路市電輸出供電,不是也保護了IT負荷嗎?
仔細研究我們會發現兩點:
1、IT負荷其實對交流電的要求不高,允許電壓-20%/+10%,頻率40～70Hz,允許中斷時間10～20ms。逆變器優先模式最為驕傲的1%輸出精度其實沒有意義。
2、今天市電電網的可用性得到了很大提高,城市10kV電網可用性達到99.94%。這兩個因素促使我們認識到三相中大功率APC UPS其實也可以和小功率APC UPS一樣選擇旁路優先運行模式。事實上早在2010年,各廠家三相APC UPS就允許用戶選擇工作在旁路優先模式,即ECO模式(經濟模式)。
二、旁路優先運行模式(ECO模式)
在正常情況下,APC UPS優先運行在靜態旁路,由市電直接給負載供電。當旁路電壓超出設定窗口范圍時,會切換到逆變器輸出模式。該模式的優勢是效率高達99%。劣勢是由于市電直供,會產生雙向*,輸入功率因數輸入諧波電流指標較差。更重要的是,當旁路故障需要切換回逆變器模式時,會出現4～20ms的切換時間,某些情況下會造成負載運行中斷,極大地降低了UPS的可用性。
在這種情況下,能否找到一種運行模式,既有高可用性,還能提高運行效率,同時性能指標參數也能滿足負載要求,就成為各廠家研發的重要目標。
三、 旁路優先運行模式(E變換模式)
正常情況下,逆變器與旁路市電并聯工作,相當于有源濾波器,逆變器提供諧波電流和無功功率,旁路市電回路提供基波電流和有功功率。輸出電壓由旁路決定。這種模式的優勢是整流器和逆變器的功率器件流過的電流較小,元器件疲勞老化輕微,壽命延長,APC UPS可用性提高。由于逆變器一直在并聯運行,當旁路市電超出窗口范圍時,系統會0ms切換回逆變器工作,不存在切換失敗切換時間長的問題。該種模式效率高達98.8%,僅次于ECO模式。另外,由于可控制旁路回路只提供基波電流和有功功率,因此輸入功率因數0.99,輸入諧波電流<5%。
目前主流一線品牌廠家在三相大功率UPS系列上均與E變換技術類似的運行模式,供用戶選擇使用。
多電平逆變器技術
工頻機采用變壓器交流升壓技術。工頻機一般配置32只12V電池,浮充狀態下直流母線電壓432V,較低,只能逆變出160V交流電,只好在逆變器后端采用升壓工頻變壓器,輸出220/380V交流電。逆變器功率器件的承壓為432V,較低,選用800V耐壓值的IGBT即可滿足要求。
高頻機采用DC/DC直流升壓技術。高頻機一般配置40～64只電池,為取消變壓器,保證逆變器可以直接逆變出220V/380V交流電,高頻機在整流器后增加了一個IGBT的DC/DC升壓環節,使得兩電平逆變器前端的直流母線電壓達到800V,這樣逆變器功率器件的承壓為800V,需要選用1500V耐壓值的IGBT才能滿足要求。
通過研究場效應管和IGBT等功率器件的失效率曲線,發現1500V耐壓值的功率器件其失效率數倍于800V耐壓值的功率器件。這樣,研發人員意到降低功率器件的承壓從而選擇低耐壓值的功率器件理論上可以提高逆變器的可用性。用戶體驗實踐也證明工頻機逆變器比兩電平高頻機的逆變器可用性高。為改善高頻機的可用性,業內研發了三電平四電平逆變器。
新型物理架構的大功率并機系統
大型及超大型數據中心及半導體行業的用戶,經常會搭建功率為1500kW及以上的APC UPS系統,這就需要采用多臺APC UPS并聯的系統架構。并機電氣架構大家都知道有兩種,多臺UPS直接并機,和公用靜態旁路的多臺APC UPS并機。
APCups電源技術特點介紹 APC UPS電源智慧機房的解決方案
綠色節能
APC UPS電源數據機房規模的劇增帶來了運營成本的大幅提高，其中電力成本是主要的因數之一，如何提升電源利用效率（降低PUE）成為各大數據機房的一大難題。目前這領域 在內的數據中心企業，都在積極引入各種綠色節能技術以降低PUE。水冷、自然冷卻、冷熱封閉通道、高溫運行等方式都運用于數據機房建設，新能源技術也在逐步引入數據機房中。
快速部署、擴容
在數據機房的建設上，模塊化的概念已經逐步的被大眾接受，并必然成為應用趨勢。模塊化數據機房實現了在工廠預制，大大縮短了工期時間。同時模塊化UPS相比于傳統的UPS實現快速擴容。按市場研究機構數據顯示，目前數據中心的平均壽命在3~5年，互聯網企業更短。云計算和移動互聯網的發展給數據機房的部署就緒時間提出了高要求。整機柜、微模塊及集裝箱式部署可將數據機房的建設周期大幅縮短。
安全智能
隨著單數據機房規模的不斷擴大，傳統模式所需的運維力量大幅增加，成本也不斷增加。對此，數據機房制造商很早就引入軟件方式實現數據機房的自動化運維，提升運維效率，提高客戶體驗，這也將成為未來的一大趨勢。安全性不僅是指防火墻、IPS/IDS、入侵檢測、防病毒等 防范措施 。因此，數據機房建設在初始階段就應該構建 恢復方案，或建立異地的 備份 。這是當前以及未來數據機房建設需要重視的一大熱點問題。
APCups電源技術特點介紹 蓄電池在APC UPS供電系統中的作用和意義 
