Get best of the week

现代静态和旋转式UPS的比较。静态UPS是否已达到极限？

IT行业市场是不间断电源（UPS）的最大消费者，约占所有已制造UPS的75％。UPS设备在全球所有类型的数据中心（包括公司，商业和超大型）的年销售额为30亿美元。同时，数据中心UPS设备的年销售增长率接近10％，这似乎不是极限。

数据中心变得越来越大，这反过来给能源供应基础架构带来了新的挑战。尽管关于静态UPS如何优于动态UPS的争论一直存在，但大多数工程师都同意，有一件事是功率越高，则越适合使用它的电机：发电机用于发电厂的电能。

所有动态UPS均使用电动发电机，但是它们具有不同的设计，并且当然其特性和特性也不同。这些比较常见的UPS中的一种是采用机械连接的柴油机-柴油旋转式UPS（DRIBP）的解决方案。但是，在数据中心建设的世界中，静态UPS和其他动态UPS技术（旋转UPS）之间存在着真正的竞争，旋转UPS是产生自然形状的正弦电压的电机与电力电子设备的组合。这种旋转式UPS与储能装置电气连通，储能装置可以是电池，也可以是飞轮。

控制技术，可靠性，效率和功率密度的现代进步以及降低UPS电源的单位成本不仅是静态UPS固有的因素。最近推出的Piller UB-V系列是一个值得选择的选择。

接下来，我们考虑一些关键标准，以评估和选择现代大型数据中心的UPS系统，而该技术似乎更可取。

1.资本成本


的确，静态UPS可以为较小的UPS系统提供更低的每1 kW价格，但是对于大功率系统，这种优势会很快消失。模块化的概念不可避免地被静态UPS的制造商所采用，它围绕着大量标称功率较小（例如250 kW）的UPS的并联连接展开，如下例所示。这种方法使您可以在给定的系统输出功率下实现所需的值，但是由于许多重复元素的复杂性，与基于旋转式UPS的解决方案相比，它失去了20-30％的价格优势。而且，即使模块的这种并行连接也限制了一个UPS系统中模块的数量，此后并行模块系统本身必须是并行的，由于增加了开关设备和电缆，这进一步增加了解决方案的成本。

图片

. 1. 48. UB-V .

2.


近年来，数据中心已成为日趋商品化的企业，而可靠性也越来越受到重视。在这方面，人们越来越担心这将在将来导致问题。随着运营商努力争取最大的容错能力（数字“ 9”），并且由于能够快速且“热”地更换UPS模块，维修时间（MTTR）短，因此可以最好地克服静态UPS技术的弊端。但是这种说法可能是自毁的。涉及的模块越多，发生故障的可能性就越高，更重要的是，这种故障将导致整个系统的负载损失的风险也就越高。最好不要有任何故障。

在正常运行期间，设备故障数与MTBF值的关系说明如图1所示。 1和相应的计算。

图片

图。 1.设备事故数量对MTBF的依赖性。

设备正常运行期间的故障概率Q（t），在正常故障曲线图的第（II）部分中，由随机变量Q（t）= e-（λxt）的指数分布定律很好地描述，其中λ= 1 / MTBF是强度故障，t是以小时为单位的运行时间。因此，在时间t之后，在无故障状态下，从所有设备的初始数量N（0）开始将有N（t）个设备：N（t）= Q（t）* N（0）。

静态UPS的平均MTBF为200,000小时，而UB-V Piller系列旋转UPS的平均MTBF为1,300,000小时。计算表明，在运行10年后，将有36％的静态UPS发生事故，而只有7％的旋转式UPS发生事故。考虑到不同数量的UPS设备（表1），这意味着在10年的运行中，同一数据中心上的240个静态UPS模块中有86个故障，而20个Piller旋转式UPS中有2个故障，IT负载为48 MW。

在俄罗斯和世界范围内的数据中心中，使用静态UPS的经验证实了基于开放源故障和维修统计的计算的可靠性。

所有的Piller旋转式UPS，尤其是UB-V系列，都使用电机产生纯正弦波，并且不使用功率电容器和IGBT晶体管，而功率电容器和IGBT晶体管常常会导致所有静态UPS出现故障。此外，静态UPS是电源系统的复杂组成部分。复杂性降低了可靠性。UB-V旋转式UPS具有更少的组件和更强大的系统设计（电动发电机），从而提高了可靠性。

3.能源效率


现代静态UPS的在线能效（或“正常”模式）要比其前任产品好得多。通常，峰值效率为96.3％。通常会给出更大的数字，但是只有当静态UPS通过在在线模式和备用模式（例如，ECO模式）之间切换来工作时才可以实现。但是，当使用替代节能模式时，负载会在没有任何保护的情况下通过外部网络工作。因此，在大多数数据中心中，大多数情况下仅使用联机模式。

Piller UB-V系列旋转式UPS在正常运行期间不会更改状态，而对于100％的负载水平，在线效率最高可达到98％，而在50％的负载水平下，效率高达97％。

能源效率的这种差异使您可以在运行期间节省大量电费（表2）。

图片

标签。2.在数据中心节省48 MW IT负载的能源成本。

4.占用空间


随着向IGBT技术的过渡以及不包括变压器，通用静态UPS已变得更加紧凑。但是，即使考虑到这种情况，UB-V系列的旋转式UPS在单位功率的占用空间方面也可获得20％或更多的增益。节省的空间既可以用于增加电源中心的容量，又可以用于增加建筑物的“白色”有用空间来容纳其他服务器。

图片

图。2. UPS占2兆瓦各种技术的位置。实际规模的安装。

5.可用性


精心设计，构建和运行的数据中心的关键指标之一是其高容错能力。尽管100％的正常运行时间始终是一个目标，但报告显示，全世界超过30％的数据中心每年至少发生一次计划外停机。其中许多是人为错误造成的，但是能源基础设施也发挥着重要作用。UB-V系列多年来一直在单块设计中使用成熟的Piller旋转式UPS技术，其可靠性显着高于所有其他技术。而且，UB-V UPS本身在具有适当控制环境的数据中心中，不需要每年停机以进行维护。

6.灵活性


通常，数据中心的IT系统会在3-5年内进行更新和现代化。因此，电源和冷却系统的基础设施必须具有足够的通用性来满足此要求，并具有足够的未来前景。常规静态UPS和UB-V UPS均可采用多种方式进行配置。

但是，基于后者的解决方案的组成范围更广，并且通常来说，由于这不在本文的讨论范围之内，因此它使人们能够实施平均电压为6-30 kV的不间断电源系统，以便在具有可再生能源和替代能源的网络上进行工作，具有隔离并行总线（IP总线）的经济高效的超可靠系统，对应于配置N + 1中的Tier IV UI级别。

作为结论，可以得出几个结论。数据中心发展的越多，当有必要同时监视经济指标，可靠性，声誉方面以及将对环境的影响降至最低时，对其进行优化就越困难。静态UPS已经并且将来会在数据中心中使用。然而，在电源系统领域中，现有方法的替代方案也无疑是存在的，它们相对于“良好的旧静电性能”具有明显的优势。

More articles:


All Articles