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双路供电系统效率分析
UPS在应用过程中,经常会遇到主路、旁路输入市电不同源的问题。对于UPS不同的运行模式,不同的内部拓扑结构,其接线方式,特别是输入零线、内部零线的接线方式将有所不同。 对于数据中心基础设施,输入的是电能,有效输出是计算设备所消耗的电能。数据中心的模型
为一个电力系统,其“总输入”是其从市电消耗的电能,其“有效输出”是它用于计算的那部分电能,这可以用提供给IT设备的电能来表示。目前数据中心服务器设备大多采用2N/2(N+1)UPS系统供电,市电经变压器降压后,经市油转换、低压配电、谐波治理后,由UPS提供不间断电源,再由PDU分配给IT设备,每个环节都将造成电能的损耗,其中最大的损耗发生在UPS环节和IT设备的电源模块部分。
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依据式(1),提高数据中心效率的方法与供电系统相关的有两个方向:
①提高电源设备(UPS类设备)转换效率,减少其工作时的能耗;
②提高IT设备电源侧的工作效率,减少其工作时的能耗。UPS通常为两路市电输入,其中一路市电接至整流器,另一路市电接至旁路(见图1)。其两路输入市电来自于两个不同的电网,或来自同一个电网的两个不同变压器。这样的两路市电输入,其零线可能不同,那么对于不同工作方式,内部不同拓扑类型的UPS,将会产生不同的影响。 Lapater蓄电池NP65-12，Lapater蓄电池12V65AH，Lapater蓄电池，NP65-12 针对电源变换环节,传统数据中心采用UPS双总线供电系统,系统架构参见图3。每一路UPS系统均为并联冗余系统,在实际应用中,UPS并机系统并机的台数都不会太多,一般1+1并联或者2+1并联情况居多。并联冗余系统中,在一台UPS设备出现故障时系统依然能够供电,这就要使得每台UPS在平时的单机负载率保持较低的水平,如对于一套UPS(1+1)系统单机负荷载最大为50%,(2+1)UPS系统单机负载率最大为66%,如果再考虑到负载的可能突变,系统就必须要保持一定的余度,按系统80%的容量计算,实际上每台UPS的单机负载率最大为40%(1+1系统)～55%(2+1系统)。参见图4典型UPS负载效率曲线,UPS单机设备的运行效率多数在90%～94%左右,此时UPS设备负载率为40%～70%之间。供电系统实际运行中,考虑到设备双路电源均分负荷运行方式,单机负载率区间为20%～40%,UPS设备运行效率多在80%～90%间。
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如采用新的双路供电模式,既采用一路市电、一路高压直流电源为IT设备供电,可有效降低UPS设备的工作损耗。
①工作模式一(均分模式)情况下,市电供电回路侧的电源转换损耗将降低至最低,而高压直流电源侧的工作效率比同负载率的UPS设备高1%～2%左右,因此新的双路供电系统的工作效率比UPS双总线系统高3%～8%;
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