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　　摘要介绍了目前UPS节能的意义,以及目前常见UPS绿色节能技术的应用。主要包括UPS、电池等方面的节能技术,还有UPS供电方案规划、谐波治理方案、共用电池组方案、智能电池管理、智能配电等。

4 低输入电流谐波􀉼提高功率因数
　　
　　谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗,等效为电阻、电感和电容构成的无源网络,由于非线性负载产生的非正弦电流,造成电路中电流和电压畸变,称为谐波。谐波的危害包括:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温升高、效率低、加速绝缘老化、降低使用寿命;干扰设备正常工作;无功功率增加,电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振,特别是柴油发电机发电时更严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对于电网而言是一个非线性负载,在工作的时候会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例,其输入功率因数一般为0.75左右,谐波大于30%。降低UPS工作谐波的主要方法有:
　　
　　(1)采用12脉冲整流器。其原理是在原有6脉冲整流器基础上,在输入侧增加一个移相变压器和6脉冲整流器。采用该技术方案后,可以将谐波降低至10%左右。优点是较为简单,谐波改善明显;缺点是对功率因数改善有限,价格略高。
　　
　　(2)采用无源滤波器。依据LC滤波电路原理,对UPS产生的谐波进行滤除,并对功率因数进行补偿。优点是技术简单,成本较低;缺点是只能补偿特点阶次的谐波,同时受负载阻抗影响较大,无法适用于全功率段。
　　
　　(3)采用有源滤波器。原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波,且不受负载阻抗大小的影响;缺点是购置成本较高。
　　
　　(4)采用高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器。原理是采用高频率PWM控制IGBT导通,对输入电压波形进行分割,使输入电流波形尽量接近正弦波,并对输入电压和电流相位差进行补偿。优点是体积轻,价格便宜,效果好;缺点是技术结构复杂,不易维护,受功率器件影响,目前容量大小受到限制。
　　
　　以上几种技术,性能及投资对比如表1所示,可以根据实际需求选择合适的方案。

　　
　　5 池管理及配电管理技术
　　
　　UPS都配备了电池,用户在电池组上的投资往往占整个UPS供电系统投资的很大比例,甚至超过UPS本身的投资,而电池的使用年限明显低于UPS主机。由于电池主要材料是重金属铅、硫酸和不易分解的塑料,都会对环境造成严重的污染。因此减少电池使用数量,延长电池循环使用寿命,不仅节省直接和间接的电池投资,而且还减少整个机房设备对环境的污染。所以UPS可以通过以下几个技术实现电池的节能。
　　
　　(1)并机共用电池组功能。共用电池组原理是通过特殊的整流器控制及故障隔离技术,使并机系统中的两台或多台UPS的整流同步、母线均流,使系统中的各台UPS母线直接并联,然后将满足系统后备时间要求的电池并联后接入并联母线系统中,实现电池的共享,减少电池投资。以“1+1”为例,传统的UPS方案,系统后备一小时,考虑其中一台UPS故障时,UPS2的电池不能为UPS1使用,所以UPS1和UPS2必须各配置一套一小时的电池组,才能保障系统在断电后还能备用一小时。采用共用电池组方案后,因为UPS1故障后,系统中的电池仍能为UPS2提供能量,所以整个系统仅需配置1套1小时电池即可。不仅节省了电池直接投资,同时也节约机房在空间、承重及空调等方面的投资,也降低了对环境的污染。
　　
　　(2)智能电池管理技术。影响电池寿命的因素有很多,主要包括温度、充电、放电、循环次数等。如果能够对上述几个因素进行综合处理,可以大大延长电池的使用寿命,延长电池更换周期,节约电池投资。UPS的智能电池管理技术主要包括:电池均浮充管理(均浮充控制)、充电温度补偿、智能放电终止电压控制，除此之外还应具备电池定期自动检测和电池漏液检测功能。另外还可以选择输入电压范围较宽的UPS，减少电池放电次数。通过上述几种技术,可大幅度延长电池寿命2～3年。
　　
　　(3)智能UPS配电管理技术。原理是通过侦测UPS电池电压或者管理设备供电时间,实现对机房中不同等级负载的多次下电保护功能,减少电池投资、提高电池使用率。智能UPS配电管理技术主要有两种方案:包括软件实现方式及硬件实现方式。以台达UPS为例,其软件方式是在UPS监控网络中,在负载服务器安装DeltaShutdownAgent关机代理程序，当市电异常并满足电池电压或者定时条件时，关机代理会自动保存系统程序，然后关闭服务器。
　　
　　硬件方式是UPS输出配置一个智能配电屏,通过PLC侦测UPS电池电压或定时要求,当满足上述条件时,智能配电屏根据设定分时关断某路输出。目前此方案已经在国内多条地铁的UPS供电系统中应用。
　　
　　6结束语
　　
　　数据中心节能必须从上至下,或者从基础设施到核心设备全方位抓起,UPS是整个交流供电环节的核心所在,做好UPS的节能不仅可以节约大笔的设备投资和维护费用,同时也大幅度降低了后期的运行成本。当然,UPS节能需要用户和厂家共同推进,目前UPS厂家已经纷纷推出了各自的产品或方案,客户只需量身规划即可。

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