2、数据中心供电系统现状及存在的问题

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1、现代通信机房（IDC)UPS及供电系统现状主讲人：杜秋18918033303@189.cn12021/6/16一、IDC机房中UPS供电系统现状和值得思考的问题二、当前UPS供电系统设计和配置中存在的若干问题目录22021/6/16市电1市电2ATS柴油发电机ATS交流输入系统UPS主机；输入输出配电；输入输出滤波器；输出STS转换开关；线缆传输；变压器；电池阻；UPS供电系统负载一、UPS供电系统现状和值得思考的问题32021/6/16当前UPS供电系统典型结构示意图逆变器工作波形AC/DC（6脉冲）5、7次无源滤波配电DC/AC全桥或半桥PWC控制配电

2、滤波器变压器UPS输出电压AC220V/50HZ负载电流PF=0.6CF>3UPS输入电流PF=0.7THDI≥30%直流母线电压DC300V±20%计算机负载器件电压：全桥380V半桥760V传统UPS系统结构电池组42021/6/16（1）系统可靠性问题：系统复杂、单路经故障点多、设备可靠性差、维护难度大等。（2）系统电流谐波干扰问题：系统中存在两个谐波源-负载开关电源和UPS。对电网和系统本身形成干扰、增加滤波设备、降低输入功率因数和能源利用率、对地线系统提出苛刻要求等。（3）系统成本和能源消耗问题：能源两次转换降低了效率、系统复杂性提高了购置成本和

3、运行成本、电流谐波的存在增加了滤波设备、输入功率因数的低下降低了系统设备容量利用率。（4）系统标准化问题：系统复杂为标准化带来困难，系统设计建造停留在手工业阶段。（5）系统的灵活性和可扩展、变更问题：以计划容量一次性投入、难以变更和扩展，缩短了生命周期。（6）系统使用维护难度问题：要求较高的维护水平，多供应商和非标准化使故障修复困难。当前UPS供电系统存在的问题52021/6/16与安全有关的两大问题决定了传统UPS技术的发展系统的可用性：可靠性低，造成系统不可预见的突发性故障；谐波干扰：造成系统隐性故障；62021/6/16谐波电流对系统和电网的污染1、

4、谐波电流是UPS输入功率因数低的主要原因：2、输入功率因数低是降低电能利用率和系统工作效率低的原因之一：在电压是正弦波的情况下，所有的谐波电流形成的功率都是无功的3、谐波是中线电流大的主要原因：所有的3次及3的整数倍3n次谐波电流在中线上都是同相位迭加的；4、电流峰值因数对供电设备和传输导线容量的影响：增大传输损耗；5、谐波电流对供电系统的污染：1）、使设备和元件产生附加谐波损耗，降低发电、输电及用电效率；2）、加速电缆绝缘老化，缩短使用寿命；3）、干扰由同一电网供电的其它电气设备的正常工作；4）、引起局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大；5）、导致

5、继电保护和自动装置的误动作，使电气测量仪表计量不准确；6）、对通信和计算机系统产生干扰；72021/6/16UPS供电系统的谐波治理：谐波治理是UPS设备性能改进和供电系统配置研究的重要的课题。治理措施：增大电力系统的供电容量和传输电缆、开关等设备容量；改变变压器的配置和不同的方式联接方式；在系统中和设备内部配置无源滤波器；在UPS设备输入端采用输入功率因数校正电路-PFC在系统或设备输入端配置有源滤波器82021/6/16降低和治理系统谐波电流方法之一：12脉冲整流+无源滤波器逆变器工作波形配电DC/AC全桥或半桥PWC控制配电滤波器变压器UPS输出电

6、压AC220V/50HZ负载电流PF=0.6CF>3直流母线电压AC/DC12脉冲整流11次无源滤波PF=0.95THDI≤10%DC300V±15%计算机负载器件电压：全桥380V半桥760V电池组存在问题：1，增加系统成本；2，负载减轻时，无源滤波效果不好92021/6/16降低治理系统谐波电流方法之二：PFC高频整流逆变器工作波形配电DC/AC全桥或半桥PWC控制配电滤波器变压器UPS输出电压AC220V/50HZ负载电流PF=0.6CF>3直流母线电压PFC整流PF=0.99THDI≤5%DC300V±15%计算机负载器件电压：全桥380V半桥76

7、0V电池组1，与UPS配套2，当前的器件水平可做到120KVA102021/6/16降低治理系统谐波电流方法之三：混合型有源滤波器逆变器工作波形AC/DC（6脉冲）有源滤波配电DC/AC全桥或半桥PWC控制配电滤波器变压器UPS输出电压AC220V/50HZ负载电流PF=0.6CF>3UPS输入电流PF=0.7THDI≥30%直流母线电压PF=0.99THDI≤5%DC300V±15%计算机负载器件电压：全桥380V半桥760VAPF电池组可放在UPS前端，也可放在整个系统前端112021/6/16提高系统可用性方法之一：单机冗余并机系统AC/DC（6脉冲

8、）5、7次无源滤波DC/AC全桥或半桥PWC控制配电配电滤波器变压