山特潮流适应3G时代的UPS产品

一、数字时代的IT设备应匹配数字技术电源
 

第三代移动通信网络的特点就是融合各种语音网络、数据网络和视频网络，能以更快的速度处理语音、数据和视频信息，从而让手机等产品成为功能强大的信息终端和***终端，使人们享受到新技术带来的更多益处。这些都是通过数字技术实现的，即在这个数字时代的机房供电系统，毫无疑问也只有数字技术的电源才可与其匹配与融合，从上个世纪七十年代就开始做贡献的以模拟技术为基础所谓工频机结构的供电电源，比如UPS，其历史使命应该告一段落了。当今以数字技术为基础的所谓高频机UPS正在显露出比工频机更多更好的优越性，比如效率高、体积小、输入功率因数高等等特点。

所谓工频机UPS是指其输入输出电路都工作在50Hz的工业频率，其结构特点是逆变器采用了全桥电路技术，由于其逆变器输出是三根火线，不符合用户要求的三相四线制，必须加输出变压器，如图1（a）所示，一般这个变压器的体积重量几乎占了UPS的三分之二。某200kVA的UPS约1000kg，其输出变压器就是670kg。 
 

图1 工频机结构UPS与工频机结构UPS的主电路比较

    所谓高频机UPS是指其输入输出电路都工作在20kHz或以上的频率，其结构特点是逆变器采用了半桥电路技术，其逆变器输出直接就是满足用户要求的三相四线制，所以就省去了庞大的变压器。全电路采用了数字技术，与3G时代的技术形成了良好的匹配。此高频技术在国内首先由山特公司研制成功并与2000年开始推向市场。国外同期也有此类产品引进。

目前的高频机UPS由于某些原因，单机大都还只能做到100kVA以下。不过采用高频机结构，输入用低于20kHz的IGBT整流器，逆变器也是用低于20kHz的频率调制，可以达到高频机同样的指标，这种中频调制的高频结构UPS单机可以做到1,000kVA以上，比如Eaton9395系列就可做到1,200kVA，为建设大型3G数据中心供电提供了有利条件。

二、节能和小型化是3G时代的重中之重

在3G时代，对于电信企业而言，随着业务规模地急剧增长，机房空间和能源都更加珍贵，因此电信企业对产品和解决方案的性能和节能要求会更加严格。所以节能方案固然重要，但其基础还是节能产品。节能还是首推高频机或高频机结构UPS。根据计算，同样是100kW的UPS，但工频机结构每年要比高频机结构多消耗约50,000度电。一个10,000m2机房如果按5,000kW计算，每年要多消耗2,500,000度电。据有关资料介绍，发一度电就要消耗1kg的煤。工频机结构为何消耗如此大？这是因为在同样输入功率因数为0.99的指标下，工频机产品比高频机产品多了一个输入谐波滤波器（相当于一个同容量的电源）和一个输出变压器，这两项可使它的效率降低5%，或功耗增加5%。

支撑3G网络运转的基础是部署大量设备的3G电信机房，由于需要兼容更多的网络和支持更多的服务，3G时代电信机房的面积将会变得更为紧张与金贵。与现在的2G和2.5G机房相比，未来3G机房的规模会更大，机房中各类设备的功能也会更强，部署会更为密集，所支持的服务也会更为繁多，往往一个机房开始时显得空旷，但很快就会变得拥挤不堪。这就要求设备的集成性要好，供电设备尤其是这样，要一机多用。顺应这种要求就出现了供配电一体化的结构，比如ARRAY系列UPS就是120kVA的具有供配电功能的综合性UPS，不但大大节省了占地面积，而且还提高了供电的可靠性。

三、3G时代的UPS应是无干扰的绿色电源

在3G时代的机房是以各种形式的通信为主要工作。通信***怕的就是干扰，而通常的工频机结构UPS在400kVA以下者多用六脉冲整流，使输入功率因数低到0.8，输入电流谐波占到30%，形成了对外的电干扰。在高密度通信的情况下一旦被这种干扰***，将会造成严重后果。除了电干扰还有声干扰，这是由输出变压器和滤波电抗器的磁致伸缩发出的干扰信号，有的高达75dB以上，搞得工作人员情绪烦躁、工作效率降低甚至出错。

数字化高频机UPS就适应了上述要求。以20kHz或以上频率工作的高频机UPS所发出的电磁波已经超出了人的听觉范围，是一种安静工作的设备；尤其是它大于0.99的输入功率因数已将电流谐波降到5%以下，将干扰减小到***低限度。使通信工作在一个良好的舒适的环境中。

四、模块化结构UPS实现了3G机房容量随需而变的梦想

和一般数据机房的建设相比，3G机房的建设情况更为复杂，除了需要建设部分全新的3G机房外，电信运营商还要对大量的2G和2.5G机房加以改造，这种新建与改造并举的作法对UPS供应商的应变能力提出了更高的要求。首先机房的供电容量在一开始往往是不可预知的，这就要求电源的容量在不停电的情况下可随需而变；另一方面建一个机房很不容易，总希望多用几年、十几年甚至更长。但以往的UPS寿命均不过十年左右，原因是机器内的电解电容器、接插件和带触点的继电器和接触器等影响了设备寿命的延长。某国际***单位就因没有按期更换UPS而造成了重大损失。

模块化结构UPS又应运而起，解决了这个问题。模块化结构UPS具有带电热更换的功能，在冗余供电的情况下可以定期地更换那些接近老化的模块，使供电系统永葆青春。

    目前的模块化结构UPS几乎都是高频机或高频机结构，一般小于50kVA的模块大都是20kHz或以上频率的高频机。实际意义上的模块化结构已做到了300kVA，所谓“实际意义”是指在一个机壳中至少有两个模块，那种把一个机柜说成一个模块而且是直接放在机房地板上的的结构不能算做模块，而且不能方便地热更换。顺应时代的要求，山特推出了120kVA （15 kVA模块） ARRAY系列模块化冗余产品；更有甚者，Eaton9395推出了在一个机柜中有两个300kVA冗余模块的产品，其中任何一个模块都可以带电热拆卸和热更换。这对大型3G机房的可靠供电提供了保障