通信用UPS行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定與應(yīng)用
不間斷電源(UPS)實(shí)現(xiàn)電能變換和功率傳遞，是一種技術(shù)含量高、更新?lián)Q代快的產(chǎn)品，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在工業(yè)、能源、交通、金融、信息、航空、國(guó)、教育、文化等領(lǐng)域。隨著電信技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)的智能化改造和IDC(主機(jī)托管)等業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，采用交流供電的設(shè)備大量增加。通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1095《通信用不間斷電源-UPS》版于2000年及時(shí)頒布實(shí)施，為我國(guó)UPS設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試、工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)收和維護(hù)管理提供了技術(shù)依據(jù)。
1、UPS相關(guān)的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) UPS在通信行業(yè)的作用越來(lái)越重要，T將其作為重要課題進(jìn)行研究，與其相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有：——YD/T1095-2008通信用不間斷電源(UPS)；——YD/T1963.4-2009通信局(站)電源設(shè)備維護(hù)技術(shù)要求 第4部分：不間斷電源(UPS)系統(tǒng)；——通信用模塊化不間斷電源技術(shù)條件。 1.1 YD/T1095-2008 YD/T1095的版是2000年頒布實(shí)施的，為運(yùn)營(yíng)商選型提供了重要的質(zhì)量檢驗(yàn)依據(jù)，去年在總結(jié)多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并根據(jù)UPS的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，對(duì)YD/T1095-2000進(jìn)行了修訂，YD/T1095-2008的主要指標(biāo)如表1所示。
從表中可以看出，輸入功率因數(shù)、輸入電流諧波成分及輸出電壓穩(wěn)壓與舊版指標(biāo)相比均有較大，前兩項(xiàng)Ⅰ、Ⅱ類指標(biāo)基本不變，但刪除了Ⅲ類指標(biāo)，因此了合格的門(mén)檻；小功率UPS的效率由80%到82%，增加了≥60kVA機(jī)型半載時(shí)的效率指標(biāo)；輸出電壓波形失真度分別規(guī)定了阻性和非線性兩種負(fù)載條件下的指標(biāo)要求(2000版只規(guī)定線性負(fù)載情況)。這些是比較關(guān)鍵的指標(biāo)，每次運(yùn)營(yíng)商選型測(cè)試都重視，能效指標(biāo)合減排、綠色的發(fā)展方向?！ ?.2 UPS維護(hù)技術(shù)要求 UPS是通信供電連續(xù)性的主要設(shè)備，其運(yùn)行是通信的關(guān)鍵。它和其他通信設(shè)備一樣也存在失效和冗余等問(wèn)題，設(shè)計(jì)、安裝、使用、維護(hù)等各個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品的性能和壽命均有較大影響，尤其在維護(hù)上須及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理各種故障，才能延長(zhǎng)UPS的使用壽命，通信系統(tǒng)的運(yùn)行?！ ?1)UPS的維護(hù)項(xiàng)目與要求 標(biāo)準(zhǔn)中的重點(diǎn)維護(hù)項(xiàng)目有：——UPS和機(jī)房應(yīng)保持清潔，風(fēng)扇、過(guò)濾網(wǎng)的通風(fēng)順暢都是重要的，否則影響散熱效果；——定期測(cè)量元器件和部件、蓄電池連接條的溫升等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患；——定期測(cè)量UPS的輸入線電壓、輸入相電壓、輸入頻率、輸入電流諧波成分、輸入功率因數(shù)、效率、輸出相電壓、輸出頻率、輸出火線-線波形、蓄電池的充電電流等參數(shù)，應(yīng)合相關(guān)要求；——對(duì)于并聯(lián)冗余系統(tǒng)，應(yīng)定期檢查負(fù)載均分性能?！ ?2)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收項(xiàng)目與要求 由于檢測(cè)的局限性，往往無(wú)法考察并機(jī)工作性能，尤其是大功率UPS，樣品準(zhǔn)備困難，因此在UPS維護(hù)要求中強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收項(xiàng)目和要求，先應(yīng)核查前后級(jí)配電開(kāi)關(guān)容量的額定值或整定值、功能等是否滿足負(fù)載的正常要求，輸入/輸出線徑是否合標(biāo)準(zhǔn)、接確且標(biāo)識(shí)清楚，并按照YD/T1095-2008的要求測(cè)試電氣性能和功能。在現(xiàn)場(chǎng)，由于多臺(tái)UPS設(shè)備已安裝到位，連接完成，在正式使用前充分試驗(yàn)并機(jī)功能是很有要也是可行的，方法如下：——UPS并機(jī)工作帶半載，記錄各臺(tái)輸出電流，計(jì)算并機(jī)負(fù)載電流不均衡度；——分別關(guān)閉一臺(tái)或多臺(tái)UPS，再重新投入，檢查輸出電壓波形有無(wú)明顯變化；——UPS并機(jī)工作帶半載，分別關(guān)閉各臺(tái)UPS市電、旁路輸入開(kāi)關(guān)，模擬市電停電，再恢復(fù)市電供電，檢查UPS輸出電壓波形有無(wú)明顯變化；——UPS并機(jī)工作帶半載，然后轉(zhuǎn)到油機(jī)供電，再倒回市電供電，檢查UPS輸出電壓波形有無(wú)明顯變化，測(cè)量UPS的頻率跟蹤速度。 (3)關(guān)鍵器件及其壽命 這部分提示用戶在UPS的工作年限內(nèi)，不能忽視關(guān)鍵器件的維護(hù)和更換：——濾波電解電容的實(shí)際工作壽命一般與環(huán)境溫度、工作電壓、紋波電流或諧波電流等因素有關(guān)，濾波電解電容的建議工作年限為6～7年，5年后或根據(jù)設(shè)備的要求進(jìn)行更換，電容若出現(xiàn)爆閥開(kāi)裂、外表鼓脹或漏液等現(xiàn)象應(yīng)立即更換；——風(fēng)扇的建議工作年限為6年，5年后宜進(jìn)行更換，日常維護(hù)中應(yīng)檢查風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和噪聲，異常時(shí)應(yīng)立即更換?！ ?.3 模塊化UPS (1)模塊化UPS的優(yōu)點(diǎn) 模塊化UPS由于具有以下優(yōu)點(diǎn)，近幾年在通信行業(yè)的應(yīng)用逐步增多：——可擴(kuò)展性：擴(kuò)容升級(jí)方便；——可維護(hù)性：具有在線熱插拔功能，加減功率模塊無(wú)需轉(zhuǎn)旁路；——綠色：效率高、輸入電流諧波成分低；——：降低用戶初期購(gòu)置費(fèi)用、日后擴(kuò)容維護(hù)及設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本；——可用性高：可降低平均時(shí)間MTTR，供電系統(tǒng)的可用性?！ ?2)模塊化UPS的定義 模塊化UPS具有“N+X”的架構(gòu)特性，由輸入配電、輸出配電、功率模塊、監(jiān)控模塊等組成，其率模塊在機(jī)械上具有的框架結(jié)構(gòu)和完整的功率變換功能，系統(tǒng)電路拓?fù)淙鐖D1所示。
(3)關(guān)注問(wèn)題 該標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中考慮了以下重點(diǎn)課題:——熱插拔功能:系統(tǒng)的易維護(hù)性，在冗余允許的情況下可以進(jìn)行在線維護(hù)，實(shí)現(xiàn)“維修時(shí)間”；——各模塊的故障隔離性和沖擊能力：要求具有故障功率模塊自動(dòng)退出功能，系統(tǒng)運(yùn)行中，故障功率模塊應(yīng)自動(dòng)退出運(yùn)行，不影響系統(tǒng)其他部件的正常工作，保障供電；——對(duì)各種電流不均衡度、環(huán)流等參數(shù)進(jìn)行詳盡的規(guī)定：如輸入電流不均衡度、旁路電流不均衡度、輸出電流不均衡度、輸出空載環(huán)流度等?！ ?、UPS測(cè)試情況分析 UPS的輸入功率因數(shù)、輸入電流諧波成分、電壓波形失真度、電源效率是運(yùn)營(yíng)商選型測(cè)試時(shí)都重視的。這些參數(shù)除了與元器件質(zhì)量及匹配有關(guān)外，還與工作原理、電路形式及設(shè)計(jì)有很大關(guān)系?！ ?.1 高頻機(jī)與工頻機(jī)的比較 UPS的整流部分按照設(shè)計(jì)電路工作頻率的不同可分為高頻機(jī)和工頻機(jī)。高頻機(jī)采用較高工作頻率的PWM電路原理及微處理器控制技術(shù)，工頻機(jī)采用傳統(tǒng)的模擬電路原理。兩者除了體積、重量的差異比較明顯外，在指標(biāo)參數(shù)方面也有所不同，圖2示出了兩者在輸入功率因數(shù)、輸入電流諧波成分、輸出波形失真度、電源效率等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，工頻機(jī)的外置濾波器使效率下降1%左右。兩者的選擇要根據(jù)客戶的需求、安裝環(huán)境、負(fù)載情況等條件權(quán)衡考慮。 
2.2 整流模式的比較 UPS整流器的工作原理可分為IGBT整流、6脈波模式為主、12脈波模式為主及可控整流+IGBT升壓電路，圖3中示出了各種整流模式的UPS在滿載、輕載、阻性負(fù)載、非線性負(fù)載條件下的四個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不同工作原理UPS的輸出參數(shù)差異較大。
2.3 濾波方式的比較 UPS的濾波方式對(duì)其技術(shù)指標(biāo)的影響也很大，圖4中示出了無(wú)濾波、只有無(wú)源濾波及無(wú)源濾波+有源濾波等三種模式的UPS在滿載、輕載、阻性負(fù)載、非線性負(fù)載條件下的四個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
2013年中國(guó)光伏逆變器市場(chǎng)現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析
一、2010-2012年中國(guó)光伏逆變器產(chǎn)品市場(chǎng)總規(guī)模1、2010-2012年中國(guó)光伏逆變器產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模分析
2009年是中國(guó)光伏逆變器開(kāi)啟的元年。2010年，市場(chǎng)從無(wú)到有，受市場(chǎng)基數(shù)較小影響，率較大。2011年下半年，受太陽(yáng)能光伏發(fā)電市場(chǎng)的快速，中國(guó)光伏逆變器市場(chǎng)才真正發(fā)展起來(lái)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，涌現(xiàn)出了一批新的市場(chǎng)進(jìn)入者。2012年光伏行業(yè)受經(jīng)濟(jì)低迷及美歐“雙反”雙重壓力，產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)下跌，受此影響，國(guó)內(nèi)積應(yīng)對(duì)，規(guī)模化逐步啟動(dòng)，2012年中國(guó)光伏逆變器市場(chǎng)規(guī)模27.48億元。2011年逆變器產(chǎn)能的擴(kuò)張使得2012年市場(chǎng)整體呈現(xiàn)供大于求的狀態(tài)，同時(shí)，光伏市場(chǎng)低迷，競(jìng)爭(zhēng)激烈，銷售價(jià)格持續(xù)下跌，受價(jià)格跌幅較大拖累，2012年中國(guó)光伏逆變器市場(chǎng)率下降。
二、2012年中國(guó)光伏逆變器產(chǎn)品市場(chǎng)特點(diǎn)
1、鼓勵(lì)政策密集
光伏產(chǎn)能的持續(xù)擴(kuò)張導(dǎo)致光伏產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格整體下跌，上游光伏制造商虧損不斷。2012年中國(guó)光伏行業(yè)遭受歐美“雙反”、歐洲反調(diào)查多重壓力，市場(chǎng)低迷，了多項(xiàng)政囈懈稍?，永@涫?012年下半年，以裝機(jī)量預(yù)期的金太陽(yáng)示范工程為代表的政策對(duì)市場(chǎng)起到了較大刺激作用。
2、分布式成為光伏技術(shù)應(yīng)用推廣的主要?jiǎng)恿?/span>
光伏分布式發(fā)電是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式，它倡導(dǎo)“就近發(fā)電，就近并網(wǎng)，就近轉(zhuǎn)換，就近使用”的原則，不能夠同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，同時(shí)還了電力在升壓及長(zhǎng)途運(yùn)輸中的損耗問(wèn)題。然而分布式發(fā)電對(duì)如何化太陽(yáng)能發(fā)電量、如何也提出了嚴(yán)格要求，這一過(guò)程光伏逆變器的功能性和穩(wěn)定性也顯得異常關(guān)鍵。
由于大型電站并網(wǎng)問(wèn)題尚未得到，分布式將成為我國(guó)光伏技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容。德國(guó)等光伏大國(guó)在分布式發(fā)電應(yīng)用上的成功經(jīng)驗(yàn)，也為我國(guó)發(fā)展光伏發(fā)電提供了很好的借鑒。金太陽(yáng)示范工程作為推廣分布式發(fā)電的重要政策，在我國(guó)每年新增光伏裝機(jī)中占有較高比例；隨著其審批規(guī)模的，國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括逆變器廠商在內(nèi)的各相關(guān)企業(yè)都直接受益。
3、產(chǎn)品價(jià)格繼續(xù)走低
隨著中國(guó)光伏裝機(jī)市場(chǎng)的啟動(dòng)，電氣設(shè)備生產(chǎn)商爭(zhēng)相涌人，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?jǐn)U大生產(chǎn)規(guī)模，致使逆變器銷售價(jià)格下降。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了2011年逆變器價(jià)格下降了20%左右。2012年光伏行業(yè)經(jīng)歷美國(guó)“雙反”、歐洲反調(diào)查、意大利裝機(jī)下滑等重大利空影響，產(chǎn)品價(jià)格延續(xù)201 1年的趨勢(shì)一路下滑，降幅10%-15%，進(jìn)一步降低了廠商的毛利水平。
4、微逆變器快速發(fā)展
根據(jù)并網(wǎng)連接方式的不同，可有集中式逆變器、組串式逆變器和微逆變器之分，因?yàn)榻尤虢M件的數(shù)量不同，一般來(lái)講，集中式逆變器的功率大于組串式逆變器，再大于微逆變器。微逆變器一般是指只連接一個(gè)組件，進(jìn)行交流輸出的裝置，出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代，于近些年快速發(fā)展。
微逆變器多用于小型民用或商用項(xiàng)目。一般對(duì)于大型電站而言，除了云層之外，自然遮擋物較少，并且由于經(jīng)常維護(hù)，陰影遮擋對(duì)輸出功率的影響相對(duì)較少；但對(duì)于小型住宅項(xiàng)目或是商用項(xiàng)目，由于多數(shù)建筑環(huán)境復(fù)雜，容易被樹(shù)陰、建筑或其它雜物遮擋，受影響比例較大。根據(jù)國(guó)外研究機(jī)構(gòu)結(jié)果表明，根據(jù)不同遮擋程度，輸出功率可會(huì)有50%以上的損失。
當(dāng)采用傳統(tǒng)的集中式逆變器或組串式逆變器，因?yàn)閷?duì)接入組件有一致性的要求，當(dāng)某一組件因陰影遮擋降低了輸出功率，則同一串聯(lián)的其它組件也要降這一組件的輸出功率，從而影響了整串組件的輸出。使用微逆變器，因?yàn)槊總€(gè)組件單獨(dú)配置一個(gè)逆變器，所以沒(méi)被遮擋組件可以正常輸出，從而減少了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的損失。
除了實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的系統(tǒng)輸出效率之外，微逆變器還有節(jié)省直流線纜、壽命相對(duì)較長(zhǎng)和可實(shí)現(xiàn)單個(gè)組件監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是目前每瓦價(jià)格相對(duì)較高。但如果考慮在光伏發(fā)電系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，微逆變器對(duì)系統(tǒng)效率的，使用微逆變器的系統(tǒng)已略低于使用傳統(tǒng)組串式或集中式逆變器的系統(tǒng)發(fā)電成本。
如今，逆變器的發(fā)展趨勢(shì)是向兩頭集中：電站型大功率逆變器和微逆變器。隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模，微逆變器的成本有望降低，未來(lái)應(yīng)用前景值得看好。目前，很多企業(yè)都將注意力投向了微逆變器市場(chǎng)。
三、中國(guó)光伏逆變器產(chǎn)品市場(chǎng)整體預(yù)測(cè)分析
1、2013-2017年中國(guó)光伏逆變器產(chǎn)品市場(chǎng)整體預(yù)測(cè)
盡管近期新能源行業(yè)面臨各種各樣的網(wǎng)難，2013年內(nèi)外形勢(shì)可能還比較艱難，還將面臨外部的競(jìng)爭(zhēng)加劇、產(chǎn)品價(jià)格降低、行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩等問(wèn)題。但對(duì)行業(yè)而言，也存在著行業(yè)洗牌、分布式發(fā)電等諸多機(jī)會(huì)。能源局新公布的“十二五”期間光伏發(fā)電的裝機(jī)目標(biāo)確定為21GW，這為國(guó)內(nèi)逆變器企業(yè)提供了廣闊的空間，然而廣闊的市場(chǎng)也將會(huì)吸引更多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)入，產(chǎn)品價(jià)格下跌會(huì)影響整個(gè)市場(chǎng)的銷售規(guī)模。
2、市場(chǎng)整體發(fā)展趨勢(shì)
(1)有利因素
加快開(kāi)發(fā)利用可再生能源已成為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的能源環(huán)境問(wèn)題的由之路
可再生能源是能源體系的重要組成部分，具有資源分布廣、開(kāi)發(fā)大、環(huán)境影響小、可利用的特點(diǎn)，是有利于人與自然和諧發(fā)展的能源資源。當(dāng)前，開(kāi)發(fā)利用可再生能源已成為世界各國(guó)保障能源、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、應(yīng)對(duì)氣候變化的重要措施。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，能源需求持續(xù)，能源資源和環(huán)境問(wèn)題日益突出，加快開(kāi)發(fā)利用可再生能源已成為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的能源環(huán)境問(wèn)題的由之路。未來(lái)，伴隨減排的需要以及傳統(tǒng)石化能源的枯竭，可再生能源在能源供應(yīng)系統(tǒng)中所扮演的角色將越來(lái)越重要。近期，我國(guó)中東部地區(qū)持續(xù)霧霾天氣，顯示出我們正面臨大的環(huán)境壓力，對(duì)綠色、清潔能源提出了更迫切的需求。
光伏發(fā)電成本下降推動(dòng)平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代來(lái)臨，光伏發(fā)電將逐漸具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
2012年發(fā)布的《太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》專門(mén)提出光伏發(fā)電成本目標(biāo)：到2015年，光伏系統(tǒng)成本將下降到1.5萬(wàn)元/kW，發(fā)電成本下降到0.8元／kWh，配電側(cè)平價(jià)上網(wǎng)，到2020年，系統(tǒng)成本下降到l萬(wàn)元／kW，發(fā)電成本0.6元／kWh，在發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，在主要電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)。實(shí)際上，2012年光伏安裝系統(tǒng)成本已經(jīng)降至l萬(wàn)元／kW左右，可以預(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái)，平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)將給太陽(yáng)能光伏發(fā)電帶來(lái)大的發(fā)展空間。
中國(guó)光伏市場(chǎng)啟動(dòng)，并將成為光伏應(yīng)用的重要市場(chǎng)之一
從我國(guó)未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略路徑看，發(fā)展太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)是我國(guó)保障能源供應(yīng)、建設(shè)低碳社會(huì)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要方向?！笆濉逼陂g，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)處于快速發(fā)展階段，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)多次上調(diào)。了光伏產(chǎn)業(yè)扶持力度，也政策大力支持分布式光伏發(fā)電，這些都促使光伏裝機(jī)容量。隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的逐步啟動(dòng)，中國(guó)正逐漸成為重要的光伏市場(chǎng)。
(2)不利因素
政策風(fēng)險(xiǎn)
雖然可再生能源發(fā)電相關(guān)技術(shù)仍處于不斷的進(jìn)步中，但由于現(xiàn)階段的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)均高于常規(guī)化石能源，仍需政策扶持。由于這些扶持政策均由各國(guó)自行制定，盡管減排的趨勢(shì)不變，但如果主要市場(chǎng)的宏觀經(jīng)濟(jì)或相關(guān)的補(bǔ)貼、扶持政策發(fā)生重大變化，將在程度上影響行業(yè)的發(fā)展。
一段時(shí)間內(nèi)仍然依賴行業(yè)政策扶持
太陽(yáng)能光伏、風(fēng)能發(fā)電與傳統(tǒng)能源發(fā)電相比成本較高，目前行業(yè)發(fā)展還有賴于行業(yè)政策的扶持。將來(lái)，隨著太陽(yáng)能光伏、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的不斷完善和傳統(tǒng)化石能源發(fā)電成本的不斷上升，這一劣勢(shì)將逐漸被彌補(bǔ)。
此外，可再生能源發(fā)電的特點(diǎn)之一是分布式接人，太陽(yáng)能、風(fēng)能具有間歇性，對(duì)的接納能力提出新的挑戰(zhàn)。但隨著技術(shù)的發(fā)展，包括智能、電力儲(chǔ)能等技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)可再生能源電力的接納能力。
行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇
光伏逆變器作為一個(gè)在中國(guó)發(fā)展不久的產(chǎn)業(yè)，相對(duì)較低的進(jìn)入門(mén)檻吸引了眾多國(guó)內(nèi)企業(yè)參與研發(fā)生產(chǎn)，光伏逆變器市場(chǎng)將迎來(lái)更為激烈的競(jìng)爭(zhēng)。在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，光伏產(chǎn)業(yè)鏈也趨于整合，對(duì)生產(chǎn)廠商的技術(shù)研發(fā)水平、產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)力等方面都提出了高要求。因此，缺乏自主研發(fā)技術(shù)，以購(gòu)買原器件按圖組裝為主的中水逆變器生產(chǎn)企業(yè)將面臨生存考驗(yàn)，獲得持續(xù)發(fā)展。而注重技術(shù)積累和技術(shù)、具有深厚技術(shù)研發(fā)能力的主流廠商，憑借各方面所擁有的綜合優(yōu)勢(shì)將獲得更大的發(fā)展空間，滿足光伏行業(yè)發(fā)展的應(yīng)用需求。
新一代500kW光伏并網(wǎng)逆變器
1、前言在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局下，對(duì)能源的需求在不斷，能源的可持續(xù)發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視。太陽(yáng)能發(fā)電是通過(guò)太陽(yáng)能電池的光生伏應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化成直流電能，通過(guò)逆變器的作用將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，然后與并網(wǎng)發(fā)電。
光伏并網(wǎng)逆變器作為太陽(yáng)能電池與的接口裝置，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中起著的作用。目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變多采用工作在SPWM狀態(tài)的全橋式逆變方案，逆變器的轉(zhuǎn)化效率、MPPT追蹤能力，對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目的、投入回收周期有決定性影響。本文以性能技術(shù)指標(biāo)、逆變器內(nèi)部設(shè)計(jì)等角度出發(fā)，重點(diǎn)介紹寶士達(dá)高護(hù)等級(jí)型光伏并網(wǎng)逆變器的性能。
2 、寶士達(dá)逆變器介紹
2.1 戶外機(jī)箱設(shè)計(jì)
寶士達(dá)逆變器以提供光伏系統(tǒng)高發(fā)電效率為設(shè)計(jì)原則，合德國(guó)BDEW規(guī)范，轉(zhuǎn)換效率過(guò)98.5%。IP54護(hù)等級(jí)的機(jī)箱設(shè)計(jì)了內(nèi)部器件的穩(wěn)定運(yùn)行。IP54雨／沙保護(hù)設(shè)計(jì)，使逆變器適合室內(nèi)或戶外環(huán)境使用，無(wú)需建造配電機(jī)房，可降低系統(tǒng)額外的土建費(fèi)用。戶外機(jī)箱外形參見(jiàn)圖2。
2.2 卓越的散熱設(shè)計(jì)
寶士達(dá)逆變器采用自然冷風(fēng)循環(huán)降低機(jī)器溫度，既減少了系統(tǒng)散熱造成的能量損失，又增強(qiáng)了整機(jī)的穩(wěn)定性。自然的散熱風(fēng)循環(huán)，將熱風(fēng)從系統(tǒng)上端的出風(fēng)口釋放，使設(shè)備穩(wěn)定工作在要求的溫度范圍之內(nèi)。
機(jī)箱內(nèi)部被分成兩個(gè)隔離的空間，前面的空間安裝了的電子元件，后半部的空間作為自然循環(huán)散熱，參見(jiàn)圖3。安裝電子元件的空間，以IP54的護(hù)等級(jí)使其與后半部的空間隔開(kāi)，避免散熱時(shí)熱空氣對(duì)流或者沙塵的影響，了系統(tǒng)穩(wěn)定工作的效率。整機(jī)IP54護(hù)等級(jí)，大大了內(nèi)部電子器件工作的耐久性，了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和使用。
2.3 智能通訊接口
5寸LCD顯示接口，便于日常的信息查詢與操作設(shè)定，參見(jiàn)圖4。逆變器內(nèi)部的數(shù)據(jù)記錄器會(huì)自動(dòng)儲(chǔ)存太陽(yáng)能系統(tǒng)不同時(shí)段所產(chǎn)生的電力數(shù)據(jù)，重要信息存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10年。
每5min記錄的發(fā)電數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)時(shí)間。每15min記錄的發(fā)電數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)時(shí)間一個(gè)月。太陽(yáng)能系統(tǒng)日發(fā)電數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)時(shí)間一個(gè)月。太陽(yáng)能系統(tǒng)月發(fā)電數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)時(shí)間10年。
2.4 低電壓穿越和無(wú)功補(bǔ)償
寶士達(dá)型逆變器通過(guò)德國(guó)BDEW法規(guī)，合中國(guó)金太陽(yáng)與低電壓穿越技術(shù)規(guī)范要求。LVRT（低電壓穿越）太陽(yáng)能系統(tǒng)在不穩(wěn)定時(shí)提供無(wú)功功率，以保持發(fā)電系統(tǒng)與持續(xù)一致的狀態(tài)，既避免因不穩(wěn)定所造成的系統(tǒng)反復(fù)啟動(dòng)，也有助于太陽(yáng)能系統(tǒng)的發(fā)電效率。
當(dāng)逆變器連接到中壓，低電壓穿越功能會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)并以預(yù)設(shè)的模式工作。低電壓穿越的相關(guān)參數(shù)可依據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)范要求設(shè)定。
2.5 的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
寶士達(dá)逆變器的體積有1600×1950×800mm，重量為1250 kg。與其他公司500kW逆變器相比，體積、重量皆減少三分之一以上，便于運(yùn)輸，方便安裝，逆變器對(duì)安裝空間的要求更具有彈性。故障保護(hù)設(shè)計(jì)：以兩組250kW設(shè)計(jì)推動(dòng)，當(dāng)任一組元器件發(fā)生故障或損壞時(shí)，也仍可維持250kW的效率運(yùn)作，降低及減少停機(jī)損失。
3、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，寶士達(dá)500kW逆變器，采用無(wú)隔離變壓器設(shè)計(jì)，峰值轉(zhuǎn)換效率98.5%，的散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)延長(zhǎng)了內(nèi)部電子元件的使用壽命，故障保護(hù)設(shè)計(jì)將機(jī)器內(nèi)部一組元件發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)的發(fā)電損失降小，減小了使用風(fēng)險(xiǎn)。IP54高護(hù)等級(jí)了設(shè)備具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。寶士達(dá)逆變器將在光伏系統(tǒng)的解決方案中給客戶帶來(lái)更多的期待和驚喜。
IGBT的原理與應(yīng)用——IGBT的選擇及保護(hù)
對(duì)IGBT管，G不加電壓，就不形成導(dǎo)電溝道，C-E電阻很大，因此，應(yīng)用數(shù)字萬(wàn)用表電阻“×10kΩ”檔，測(cè)得C-E電阻近似為“∞”。在理論上C-E電阻等于一個(gè)正向PN結(jié)電阻與一個(gè)反向PN結(jié)電阻串聯(lián)之和。一般IGBT管E-C電阻為續(xù)流二管正向電阻55kQ，C-E電阻RCE≥107Ω。IGBT管的二管測(cè)量
由于緣柵雙晶體管通常與反并聯(lián)的快速二管封裝在一起，制成模塊，因此在數(shù)字萬(wàn)用表二管檔，用紅表筆接“E”，黑表筆接“C”，應(yīng)有0.4V左右的二管正向電壓降（對(duì)于一些沒(méi)有內(nèi)置二管的型號(hào)，如GT40T101則沒(méi)有電壓降）。
對(duì)于IGBT管，若G不加電壓，就不形成導(dǎo)電溝道，C-E電阻很大，因此，將數(shù)字萬(wàn)用表置二管檔時(shí)，測(cè)得C-E為不導(dǎo)通。
E-C二管檔測(cè)量為續(xù)流二管正向壓降0.3V。
1、IGBT的使用
(1)驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)是決定IGBT能否充分發(fā)揮其性能的關(guān)鍵。
保護(hù)電路是IGBT在過(guò)流和過(guò)壓等異常情況下避免受到損壞的重要措施，須在充分了解器件特性的基礎(chǔ)上，配合器件的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(2)作結(jié)溫散熱設(shè)計(jì)
每個(gè)IGBT都有既定的容許結(jié)溫(Tj)，在工作時(shí)需要控制IGBT的結(jié)溫不過(guò)這個(gè)容許結(jié)溫。一般而言，IGBT需要散熱器才能工作，要根據(jù)器件的損耗進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)，結(jié)溫Tj不過(guò)容許值。
先，需要計(jì)算出IGBT在電路中的損耗。IGBT工作時(shí)的損耗包括兩大部分：一個(gè)是IGBT內(nèi)部晶體管的損耗，另外則是IGBT的反并聯(lián)二管上的損耗。
IGBT內(nèi)部晶體管的損耗包括IGBT的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗（開(kāi)關(guān)損耗包括開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗，軟開(kāi)關(guān)電路中這兩個(gè)損耗可能為）。二管上的損耗則包括二管的導(dǎo)通損耗和二管的反向恢復(fù)損耗。把的損耗相加即可得到IGBT工作時(shí)的總損耗，選擇的總損耗進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，IGBT工作時(shí)的結(jié)溫可以由下面的熱方程得到
式中，P∑為IGBT損耗功率；Rthjc為IGBT結(jié)到外殼間的熱阻；Rthcs為外殼到散熱器間的熱阻；Rthsa為散熱器到周圍空間之間的熱阻；Ta為外界溫度。根據(jù)上述公式，確定結(jié)溫Tj在容許值范圍內(nèi)選擇合適的散熱器。
(3)并聯(lián)連接
當(dāng)IGBT模塊用于控制大電流時(shí)，有時(shí)將器件并聯(lián)使用。器件并聯(lián)使用時(shí)，重要的是在設(shè)計(jì)時(shí)要使并聯(lián)連接的器件中通過(guò)等量的電流。一旦電流失去平衡，有可能由于電流集中流過(guò)某單個(gè)器件而使該器件損壞。
(4)保管和使用注意事項(xiàng)
電力電子設(shè)備的保管存放場(chǎng)所，以溫度為5～35℃、相對(duì)濕度為45%～75%為適宜。是IGBT和功率晶體管等，如果處于干燥的區(qū)域中，需要用加濕器加濕。再者，如果使用自來(lái)水，則由于自來(lái)水中所含的氯元素會(huì)使電力電子設(shè)備的導(dǎo)線生銹，因此需注意使用純凈水或蒸餾水。避開(kāi)產(chǎn)生腐蝕性氣體和塵埃多的場(chǎng)所。
在溫度急劇變化的場(chǎng)所，電力電子設(shè)備的表面容易結(jié)露，因此要避開(kāi)此類場(chǎng)所，將其保管在溫度變化小的地方。
臨時(shí)放置半導(dǎo)體電子設(shè)備時(shí)，應(yīng)選擇不易產(chǎn)生靜電的容器。
(5)其他
在模塊的端子部位測(cè)定驅(qū)動(dòng)電壓( UCE)，并確認(rèn)已外加既定的電壓驅(qū)動(dòng)電路端的電壓與實(shí)際作用在IGBT上的電壓，可能有偏差。
通過(guò)產(chǎn)品的端子部位測(cè)定開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)的脈沖電壓。
務(wù)在產(chǎn)品的額定值（電壓、電流、溫度等）范圍內(nèi)使用。一旦出額定值，可能損壞器件。
IGBT應(yīng)在功率周期壽命以內(nèi)使用。
反偏柵電壓-UGE不足時(shí)，可能引起誤觸發(fā)，為了避免誤觸發(fā)，需設(shè)定的-UGE值（推
薦-15V)。
如果開(kāi)通du/dt偏高，則對(duì)偏置支路的IGBT可能發(fā)生誤觸發(fā)。為了避免誤觸發(fā)，需在適當(dāng)?shù)臇庞|發(fā)驅(qū)動(dòng)(+UGE、-UGE., RG等)條件下使用。
2、IGBT的保護(hù)電路
電力電子電路工作時(shí)，由于外部或操作失誤等原因，為了用電設(shè)備和用戶的，同時(shí)將由于非正常運(yùn)行造成的損失降到小，需要在電力電子電路中設(shè)計(jì)保護(hù)電路。
IGBT常用的保護(hù)電路有兩種：過(guò)電流保護(hù)和過(guò)電壓保護(hù)。
2.1 過(guò)電流保護(hù)
IGBT的過(guò)電流往往是由于電路中的短路引起的。當(dāng)電路中發(fā)生短路時(shí)，IGBT集電電流將急劇增加并過(guò)額定值，集電電流增加也引起IGBT集電—發(fā)射電壓UCE的上升，于是IGBT功率損耗增加。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行于這種狀態(tài)，將使IGBT的結(jié)溫過(guò)允許值而燒毀。
發(fā)生短路的原因可能有很多種，下面以一個(gè)三相逆變電路為例，介紹常見(jiàn)的短路狀態(tài)：
(1)支路短路
由于電路中IGBT或其反并聯(lián)二管損壞造成短路，如圖28(a)所示。
(2)橋路直通短路
由于控制電路、驅(qū)動(dòng)電路故障或干擾引起的開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作造成同一橋臂上下兩個(gè)IGBT同時(shí)導(dǎo)通，如圖28(b)所示。
(3)輸出短路
由于裝配失誤或負(fù)載緣損壞造成短路，如圖28(c)所示。
(4)接地短路
由于配線等人為失誤造成接地短路，如圖28(d)所示。
2.2 過(guò)電流保護(hù)方法
為了實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)，需要進(jìn)行過(guò)電流狀態(tài)檢測(cè)。對(duì)IGBT而言，常用的過(guò)電流檢測(cè)方法有兩種：
電流傳感器檢測(cè)法與IGBT的飽和壓降檢測(cè)法。
(1)電流傳感器檢測(cè)法
通過(guò)在電路中加入電流傳感器，通過(guò)檢測(cè)電路中的電流，判斷IGBT是否過(guò)電流。通過(guò)此方法可以對(duì)電路的各種短路狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和區(qū)分，從而根據(jù)不同的短路狀態(tài)采取不同的保護(hù)策略，減小由于電路異常所造成的損失。
另外，如果過(guò)快地關(guān)斷IGBT中的過(guò)電流，將引起集電與發(fā)射之間發(fā)生過(guò)電壓，造成IGBT損壞。因此，在檢測(cè)出過(guò)電流以后，須采取的策略關(guān)斷IGBT，使關(guān)斷過(guò)程落在反向偏置工作區(qū)(RBSOA)內(nèi)，即采取所謂“柔性關(guān)斷”。
(2)IGBT的飽和壓降檢測(cè)法
IGBT過(guò)電流時(shí)的飽和壓降UCE(sat)比正常工作時(shí)要高。
圖29是采用間接電壓法的過(guò)流保護(hù)電路，它是應(yīng)用IGBT過(guò)流時(shí)UCE值的原理來(lái)檢測(cè)IGBT的過(guò)流現(xiàn)象。M57959AL驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路能很好地完成軟關(guān)斷功能。電路中含有過(guò)電流信息的UCE經(jīng)二管VD2檢測(cè)，直接送至M57959AL的集電電壓監(jiān)測(cè)端子l，8腳輸出；通過(guò)U2光電耦合器，送到比較器U1A正相端與反相端的基準(zhǔn)電壓比較后輸出，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如果發(fā)生過(guò)流現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)器M57959AL的低速切斷電路慢速關(guān)斷IGBT，以避免集電因過(guò)大的di/dt形成的過(guò)電壓脈沖損壞IGBT，同時(shí)也降低了干擾噪聲電平。
目前，大多數(shù)IGBT的驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)置了類似的保護(hù)電路。
2.3 過(guò)電壓保護(hù)
這里所講述的過(guò)電壓保護(hù)特指IGBT關(guān)斷時(shí)的浪涌電壓抑制，不涉及具體電路中由于輸入、輸出或操作失誤等引起的過(guò)電壓而需要設(shè)計(jì)的保護(hù)電路。
因?yàn)镮GBT的關(guān)斷速度很快，IGBT關(guān)斷或其反并聯(lián)二管反向恢復(fù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的di/dt，由于IGBT內(nèi)部引線或外部導(dǎo)線寄生電感的存在，引起很高的Ldi/dt電壓，即關(guān)斷浪涌電壓。當(dāng)這個(gè)電壓過(guò)IGBT的正向耐壓值時(shí)，將造成IGBT過(guò)電壓擊穿而損壞。
常用的抑制IGBT關(guān)斷浪涌電壓的方法有以下幾種：
(1)在IGBT上安裝緩沖電路，在緩沖電路中使用可以吸收高頻浪涌電壓的薄膜電容器；
(2)調(diào)整IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的關(guān)斷偏置電壓-UCE和驅(qū)動(dòng)?xùn)烹娮鑂G，減小關(guān)斷時(shí)的di/dt；
(3)降低主電路和緩沖電路中的引線電感，盡量使用更粗、更短的導(dǎo)線；另外，使用平板配線（分層配線）方式也可以地降低引線電感。
IGBT的緩沖電路有兩種配置方法：一種是為每個(gè)IGBT單獨(dú)配置的緩沖電路；另一種是為多個(gè)IGBT安裝一個(gè)集中式的緩沖電路。
常用的單獨(dú)配置緩沖電路有RC緩沖電路、充放電型RC-VD緩沖電路和放電阻止型RC-VD緩沖電路。
RC緩沖電路如圖30所示。在IGBT的集電和發(fā)射之間并聯(lián)一個(gè)RC串聯(lián)支路，適用于斬波電路中。但是RC串聯(lián)支路在IGBT開(kāi)通時(shí)將通過(guò)IGBT進(jìn)行放電，使得IGBT開(kāi)通時(shí)電流增加，額外增加了IGBT負(fù)載；另外，RC緩沖電路中，每次關(guān)斷以后存儲(chǔ)在電容上的電能都將以熱的形式消耗掉，它的損耗較大，不適合高頻應(yīng)用。RC緩沖電路的損耗為
式中：Csunber，為緩沖電路電容；Ud為IGBT截止時(shí)所承受的正向壓降；fs為開(kāi)關(guān)頻率。
式中：L為主電路寄生電感；Ic為IGBT關(guān)斷時(shí)的集電電流；Cs為緩沖電容值；Ud為直流電壓； fs為開(kāi)關(guān)頻率。
放電阻止型RC-VD緩沖電路結(jié)構(gòu)如圖32所示。適合于對(duì)同一個(gè)橋臂兩個(gè)IGBT浪涌電壓的吸收。它能地消除IGBT關(guān)斷時(shí)的浪涌電壓，而且緩沖電路的損耗相對(duì)前面兩種緩沖電路要小，也適合于高頻應(yīng)用場(chǎng)合。它的損耗可以由下面的公式計(jì)算得到
式中：L為主電路寄生電感；Ic為IGBT關(guān)斷時(shí)的集電電流；fs為開(kāi)關(guān)頻率。
集中式緩沖電路適合于多個(gè)IGBT同時(shí)使用的場(chǎng)合，如圖33所示。在該圖中，通過(guò)在一個(gè)全橋逆變器的兩個(gè)輸出端子上并聯(lián)一個(gè)RC電路，可縱對(duì)四個(gè)IGBT關(guān)斷時(shí)的電壓進(jìn)行吸收。
DC240V直流供電系統(tǒng)在模塊化機(jī)房中的應(yīng)用
以電信和金融等行業(yè)為的數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過(guò)近幾年大規(guī)模的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，在基礎(chǔ)配套設(shè)施上陸續(xù)暴露出一些弊端：占地面積大、能源消耗高，維護(hù)管理難，成本居高不下等，如何建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心的，立足現(xiàn)有資源，長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃未來(lái)的理念已成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)。為此，業(yè)界提出了數(shù)據(jù)機(jī)房模塊化的規(guī)劃，很好的解決了上述傳統(tǒng)機(jī)房的弊端。然而，相對(duì)數(shù)據(jù)中心的模塊化發(fā)展，供電保障基本沒(méi)有發(fā)生質(zhì)的變化，還是沿用傳統(tǒng)UPS供電模式。這種傳統(tǒng)的UPS供電模式的牲、性及高耗能等方面凸現(xiàn)的問(wèn)題越來(lái)越多。成為模塊數(shù)據(jù)機(jī)房的發(fā)展中的一個(gè)瓶頸，為了解決這一難題，本文提出一種新的解決方案：模塊化數(shù)據(jù)中心+高壓直流供電，使得數(shù)據(jù)中心建設(shè)限度規(guī)避傳統(tǒng)機(jī)房的弊端。
模塊化機(jī)房是把IT機(jī)柜、空調(diào)、配電柜、布線柜整合在一起并柜，在頂部加蓋天窗，兩側(cè)加裝封閉通道門(mén)，形成密閉通道，解決高密度的散熱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)智能管理、高密部署、綠色、柔性擴(kuò)展的整合方案。
一、傳統(tǒng)的UPS供電
(1)傳統(tǒng)UPS供電方案
服務(wù)器設(shè)備一般采用交流電源輸入，電壓為220V，50Hz的單相交流電源，因此IDC機(jī)房一般采用交流UPS供電方案。UPS供電系統(tǒng)由整流器、逆變器、蓄電池和靜態(tài)開(kāi)關(guān)等組成。在市電正常時(shí)，市電交流電源經(jīng)整流器變換為直流電供給逆變器，同時(shí)給蓄電池充電，逆變器將直流電變換為50Hz交流電供給負(fù)載。在停電時(shí)，蓄電池放出電能，通過(guò)逆變器變換為交流電，供給負(fù)載。UPS供電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1：傳統(tǒng)UPS供電方案
為了設(shè)備供電的性，通常采取多臺(tái)UPS冗余并機(jī)的方式，即N+1系統(tǒng)。對(duì)于一些重要的雙電源負(fù)載，采用兩套(N+1) UPS系統(tǒng)并聯(lián)組成雙系統(tǒng)雙總線冗余供電方案，這種供電方案性相當(dāng)高。
(2) UPS供電系統(tǒng)的缺點(diǎn)
①負(fù)載率低，設(shè)備利用率不高
為了性，多機(jī)并聯(lián)，負(fù)載率低，使設(shè)備的實(shí)際使用率低下。例如1+1冗余的UPS負(fù)載率也不過(guò)是50%，同時(shí)低負(fù)載率也帶來(lái)了低效率。
②系統(tǒng)存在單點(diǎn)故障瓶頸
從圖2可直觀的看出，電池、逆變器、負(fù)載為串聯(lián)關(guān)系，任意一點(diǎn)的蓽點(diǎn)故障都會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)斷電的風(fēng)險(xiǎn)。
③設(shè)備維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)
由于不是模塊化組裝，維護(hù)還處于電路板、元器件的水平，造成維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)。
④電池管理能力差，后備電池壽命短
UPS的部分是逆變器，其充電器是輔助部分，因此，在充電管理上不如專門(mén)設(shè)計(jì)高頻開(kāi)關(guān)電源功能強(qiáng)大。
⑤標(biāo)準(zhǔn)化難度大
是大功率的UPS，生產(chǎn)基本還是手工組裝，使每一臺(tái)設(shè)備的離散性大，現(xiàn)場(chǎng)的每一條設(shè)備都要單獨(dú)調(diào)試。
二、高壓直流供電方案
現(xiàn)在，IT設(shè)備內(nèi)部均使用高頻開(kāi)關(guān)電源，把外部輸入的交流電轉(zhuǎn)化為內(nèi)部電子電路所用的直流電。終變換為12V、SV、3.3V的低壓直流給IT設(shè)備供電，對(duì)于前段是否交流供電并無(wú)直接關(guān)系。IT設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源，在交流供電和直流供電狀態(tài)下的基本工作原理如圖2所示。
圖2：高壓直流供電方案
(1)高壓直流供電的優(yōu)勢(shì)
①性，整流器和電池并聯(lián)為后端負(fù)載供電。
②系統(tǒng)效率，合減排。
③模塊化配置，便于擴(kuò)容和維護(hù)。
④直流輸出，對(duì)后端設(shè)備無(wú)諧波和地電壓?jiǎn)栴}。
⑤輸入輸出隔離，使后端負(fù)載免受不明干擾。
(2)直流供電系統(tǒng)替代交流UPS帶來(lái)的好處
①簡(jiǎn)化了電路的逆變環(huán)節(jié)，了性，取消交流UPS也就取消了逆變器和與之配套的相關(guān)電路，硬件電路簡(jiǎn)化使故障點(diǎn)大大減少，系統(tǒng)供電性得到大幅。
②降低了工程投資和維護(hù)費(fèi)用
同等的直流電源系統(tǒng)，要比中大型交流UPS系統(tǒng)成本相對(duì)較低，維護(hù)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。
③運(yùn)營(yíng)成本大大減少
在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，電源的維護(hù)成本、降耗的貢獻(xiàn)，使機(jī)房的變壓器、空調(diào)、電能質(zhì)量的治理等支出成本和運(yùn)營(yíng)成本大為降低。
④多機(jī)并聯(lián)變得簡(jiǎn)單而容易
直流整流模塊采用（N+M）舊模式，實(shí)現(xiàn)多機(jī)冗余備用，故障模塊可自動(dòng)退出，避免引起電源間斷；多機(jī)并機(jī)時(shí)各模塊單元可自主均流，使系統(tǒng)中的各部件能在負(fù)載均衡條件下工作，從而了系統(tǒng)中各模塊工作的穩(wěn)定性，電源系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。整流模塊可實(shí)現(xiàn)熱插拔操作，對(duì)于系統(tǒng)中故障的模塊可在系統(tǒng)不斷電情況下進(jìn)行故障處理或模塊更換，而不影響系統(tǒng)的供電，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)故障維修過(guò)程，使用戶更容易操作。直流供電系統(tǒng)采用智能分布式功率分配模式，即將輸出功率分配到系統(tǒng)配置的各個(gè)電源模塊。對(duì)比傳統(tǒng)的交流UPS電源將電源輸出功率集中在單臺(tái)設(shè)備的配置模式，直流供電系統(tǒng)供電的性將得到大幅。
⑤系統(tǒng)組態(tài)靈活
整流模塊可實(shí)現(xiàn)靈活的多機(jī)冗余配置模式（N+M），針對(duì)不同規(guī)模的用戶可靈活組建不同容量的直流后備電源系統(tǒng)，按照后備電源系統(tǒng)的容量需要可分步投資、分布建設(shè)。系統(tǒng)可配置為單機(jī)系統(tǒng)模式、多機(jī)冗余熱備用模式、多機(jī)冗余冷備用模式等。由于整流模塊采用模塊化生產(chǎn)，使系統(tǒng)的擴(kuò)容和維護(hù)為方便。
⑥智能化電池管理
對(duì)于后備供電系統(tǒng)中常用的鉛酸蓄電池組，仍是系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，由于酸蓄電池的生產(chǎn)工藝及其自有特性，蓄電池組在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如：電池內(nèi)阻、內(nèi)阻不匹配等，如不能及時(shí)處理這些問(wèn)題，可引起后備電源供電異常，嚴(yán)重時(shí)可造成電池組報(bào)廢。由于目前尚無(wú)更好的產(chǎn)品替代鉛酸蓄電池，所以在以后較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，后備電源系統(tǒng)中仍將以鉛酸蓄電池作為主要電能儲(chǔ)存介質(zhì)。嚴(yán)格按照蓄電池給定參數(shù)使用和定期的維護(hù)，是解決電池組使用壽命的方法，合理、科學(xué)地使用和及時(shí)的維護(hù)可地延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。采用直流供電系統(tǒng)，可對(duì)蓄電池實(shí)施智能化的充、放電管理。按電池組充電曲線對(duì)電池組進(jìn)行智能化的充電管理和放電維櫨，大大了蓄電池組的使用壽命，同時(shí)大大減輕了用戶對(duì)系統(tǒng)維護(hù)的工作量。系統(tǒng)具備的單體電池巡檢功能，可對(duì)電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)落后單體后立即報(bào)警，提醒用戶及時(shí)處理，可避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，如整組電池報(bào)廢等。
三、模塊化機(jī)房應(yīng)用
某機(jī)房在建設(shè)規(guī)劃時(shí)，采用模塊化設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜采用高密度機(jī)柜設(shè)計(jì)，以機(jī)房的利用率，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜功率密度10KW，每個(gè)模塊包含10個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，每個(gè)模塊總功率的功耗折合100KW，后備時(shí)間15min。
(1)規(guī)劃方案
機(jī)房供電方式采用每個(gè)數(shù)據(jù)模塊用一套電源供電，位置布局見(jiàn)圖3，供電原理圖見(jiàn)圖4。
其優(yōu)點(diǎn)如下：
①散供電，降低風(fēng)險(xiǎn)；
②域劃分，便于電源管理；
③應(yīng)性強(qiáng)，電源化整為，容易實(shí)現(xiàn)配置。
圖3：位置布局
圖4：供電原理圖
(2)系統(tǒng)配置
①交流屏一個(gè)：兩路交流輸入，具備總電壓、電流、電量統(tǒng)計(jì)、RS485輸出。
柜體尺寸：200mm（深）×800mm（寬）×2200mm（高）
②整流屏一個(gè)：兩路交流，ATS輸入。整流模塊規(guī)格：6KW模塊配置30個(gè)，容量滿足150KW輸出需要。
柜體尺寸：1200mm（深）×600mm（寬）×2500mm（高）
③直流屏一個(gè)。
柜體尺寸：200mm（深）×400mm（寬）×2200mm（高）
模塊化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方式了系統(tǒng)的性和性，效能解決是目前大多數(shù)數(shù)據(jù)中心面臨的問(wèn)題，這種構(gòu)建方式將會(huì)在新一代數(shù)據(jù)中心整體規(guī)劃中得到廣泛應(yīng)用。2012年2月1日，高壓直流電源的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YDT2378-2011通信用240V直流供電系統(tǒng)》正式發(fā)布實(shí)施，為高壓直流電源在通信行業(yè)的應(yīng)用掃清了后的障礙，而在模塊化數(shù)據(jù)機(jī)房中引進(jìn)DC240V直流供電系統(tǒng)，以其體積小、重量輕、功耗小、效率高、紋波小、噪音低、易擴(kuò)容、替換性好、性能穩(wěn)定、智能化程度高等優(yōu)良特性，將會(huì)為IT行業(yè)的供電保障帶來(lái)一個(gè)質(zhì)的飛躍。
