中心机房UPS供电模式可靠性分析

中心机房 UPS供电模式可靠性分析

张晓锋

伊犁新天煤化工有限责任公司电气车间 新疆 伊宁 835000

摘要：信息化机房配置服务器、主机及网络、监控设备等，是计算机信息系统数据运行中心。当市电停电、压降不稳时，使整个信息化机房的设备停机、低负荷运行，导致运行的信息不能及时保存，造成信息丢失，甚至造成通信故障。为保障供电安全，需要设置安全稳定的冗余电源，如增设电源点、UPS不间断电源，其为计算机信息系统提供不间断稳定的运行电源，确保服务器、主机、网络设备等稳定可靠运行。因此，信息化机房选用UPS电源具有十分重要的意义。

关键词：数据中心；UPS；供电；可靠性；分析

引言

随着信息技术的发展，通信网络普遍使用，要确保通信稳定和维护网络顺畅，尤其是核心设备24h正常运转，防止数据丢失，并保障通信设备使用安全，须为通信机房建设UPS电源系统。UPS（UninterruptiblePowerSupply）意为不间断电源系统，在通信机房中使用主要有两个作用：一个是在市电正常时，对输入市电进行稳压处理，为通信设备提供稳定可靠电源，同时为配套蓄电池进行充电；另一个是当市电中断时，将蓄电池的直流电转换为交流电，继续为通信设备提供稳定电源，直至市电恢复，自动切换回市电供电。

1UPS基本结构和工作原理

大型机房中，UPS通讯电源系统一般的设计方式是塔式的设计，分为高频机和工频机，工频机的设计原理为传统的电路设计，组成器件包括逆变器、整流器、变压器及旁路，变压器与整流器的工作频率都是50Hz。高频机的组成器件包括变换器、逆变器、整流器及旁路。高频机的整流器的工作频率要比工频机高很多。UPS的工作原理为通过滤波、全波整流、变压器的降压效果将来自电网的交流电变成直流电，供逆变电路使用。这个过程叫作AC-DC变换，其优点是电网可以通过其软启动的电路来抵挡开机时带来的冲击。通过DC-AC逆变电路的高频限流的技术与快速短路的保护技术，使得不论是在负载冲击或者短路，还是在供电的电压瞬间变化的情况下，逆变器都可以非常安全且可靠地进行工作。该逆变电路使用的是IGBT的逆变电路，功率有很大的富余量，输出阻抗在输出的动态范围内非常小，响应速度非常快。通过控制驱动极大改善逆变器的稳定性与动态特性。控制驱动对整机功能的控制完成起着核心的作用，不仅能够提供检测、同步、保护及显示驱动的信号与多种开关的控制，还能够通过静动态的双重电压的反馈机制很好地控制SPWM正弦脉宽的调制。稳压、滤波和不间断供电是UPS电源的三大基本功能。当市电提供用电时，UPS起到稳压器与滤波器作用，使设备能够正常地工作。当市电突然中断时，UPS又能将直流电完美转化为交流电，保证负载的正常使用，并且这个转化过程是零时间转化的，保证设备真正地做到不间断地运行。

2UPS的主要类型

从当前的UPS的类型能发现，有多样化的类型，一是，在线式类型就是比较显著的。这一类型的UPS工作方式是多样的，有正常方式以及蓄电池方式和旁路方式。不同的工作方式的特征也是不同的，如旁路的方式，UPS超载以及手动和自动的旁路命令时候，采用转换开关的方式把逆变输出转变成旁路输出，这时候会有一个转换的时间，这一时间尽可能短保障不会影响负载正常工作。二是，后备式UPS类型。这一类型的UPS主要是逆变器在市电中断以及欠压等情况下向负载供电的，而平时的时候逆变器是在备用状态的时候不会工作。市电供电发生中断的情况下，蓄电池储存电能采用逆变器转变成交流，通过逆滤波器来负载供电。三是，在线互动UPS类型。这一类型的UPS是在在线式以及后备式间的UPS设备，效率上以及供电的质量上都有着其自身的优势。除此之外，UPS类型还有冗余类型以及并联冗余和分布冗余的类型。

3UPS电源机房选择与配置

一般条件允许，UPS电源机房应该选择阴凉、通风、清洁且干燥的环境，机房温度一般控制在20～25℃，湿度保持在40%～50%，因此需要安装机房空调和温湿度计，监控机房运行环境。如有需要可安装精密空调，更精确的控制机房温湿度。电源机房中UPS电源一定要有相应的防雷装置，还要有稳定可靠的接地措施，进而确保电源系统设备安全。为便于设备散热和人员维护，UPS主机和蓄电池离墙要有一定的距离。同时，一般中心机房负载功率大，后备时间长，所需蓄电池组多，通常一块12V200Ah蓄电池50kg左右，一组蓄电池能达几吨重，因此必须考虑楼层的承重，如有可能尽量选择在一楼或者负楼，否则必须设计合适的电池架来分散蓄电池重量，确保楼层承重安全。

4UPS的主要功能

UPS的类型不同功能也有着不同，如在线式的类型具体的应用过程中，不管市电的正常与否，输出都是逆变器提供，市电供电瞬间UPS输出就不会出现间断，这一类型的输入EMI滤波器以及输出滤波器，和市场交流输入经过整流滤波器成为直流，然后把逆变器转变成交流。而对于后备类型的UPS的运用过程中，市电正常的时候是不工作的，只有发生故障的时候才工作，转换开关通常是继电器，这一转换开关也需要一段动作过程，输出电压稳定度相对来说要比在线式的低。

5提高电源可靠性

（1）UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热。电池使用环境要求温度在0～40℃，避免阳光直射并且保持清洁。延长UPS电源使用寿命提高运行的可靠性，推荐最佳工作环境温度为25℃左右，最佳湿度为50%。一般在室温条件下，正常使用时，密封免维护铅酸电池的浮充使用寿命为3～5年。（2）UPS电源的输出负载控制在60%左右为最佳，可靠性最高。UPS带载过轻有可能造成电池的深度放电，会降低电池的使用寿命，应尽量避免。（3）适当的放电，有助于电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断掉市电用UPS电源带负载放电一次，这样可以延长电池的使用寿命。正常时，电池每隔3～6个月带载充、放电一次，放电后标准机的连续充电时间应不少于10小时。UPS长期闲置不用，应每隔3～6个月充电一次。UPS放电后应及时充电，避免电池因过度自放电而损坏。（4）对于多数小型UPS，上班再开UPS电源，开机时，要避免带载启动，下班时应关闭UPS；对于通讯机房的UPS电源，由于多数网络是24小时工作的，所以UPS也必须全天候运行。

6UPS电源维护

1）放置UPS电源房间应清洁、通风、干燥。工作时环境温度15~25℃为宜，湿度在20%~60%范围，最佳湿度为50%。2）根据实际情况和理论计算确定UPS电源容量，不超负载连接UPS电源，避免其长期重载运行。3）UPS电源设置良好的防雷接地，电阻不大于4Ω。4）为延长UPS电源供电时间和使用寿命，每两月人为中断市电，进行放电试验，放电时间为10min。5）当使用UPS电源时应避免冲击电流给元器件带来的损害。6）加强UPS日常巡检，经常检查UPS机房内设备系统的运行状态及环境温湿度，定期清洁和检查各类设备。检查UPS电源主机柜中的插接件接触牢固可靠，连接排线有无异常，风扇的运转是否正常；检测蓄电池两端电压应符合正常电压值。

7注意人员和设备安全

人员在日常巡查和维护过程中，一定要注意人身安全，在检查主机和蓄电池时，最好要解开手表之类的金属物品，防止发生触电事故，同时要注意使用带绝缘手柄工具，不要将工具或其他金属物放在电池上。如果进行检修，一定要先断电，确保人身及设备信息的安全与稳定。

结束语

总的来说，如今信息化的程度越来越高，在通信机房里打造高效节能的UPS供电系统是必然的选择，我们要做到的不仅仅是提高供电的时间，并且要尽可能将供电的效率和质量都提升上去，创建一个新一代环保节能高效的通信机房。参考文献

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