UPS电源简介:
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不间断电源,是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接,通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS 将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS就是一台交流式电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时, UPS 立即将电池的直流电能,通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护
常见问题一、有市电时UPS输出正常,而无市电时蜂鸣器长鸣,无输出。
故障分析:从现象判断为蓄电池和逆变器部分故障,可按以下程序检查:
1)检查蓄电池电压,看蓄电池是否充电不足,若蓄电池充电不足,则要检查是蓄电池本身的故障还是充电电路故障。
2)若蓄电池工作电压正常,检查逆变器驱动电路工作是否正常,若驱动电路输出正常,说明逆变器损坏。
3)若逆变器驱动电路工作不正常,则检查波形产生电路有无PWM控制信号输出,若有控制信号输出,说明故障在逆变器驱动电路。
4)若波形产生电路无PWM控制信号输出,则检查其输出是否因保护电路工作而封锁,若有则查明保护原因;
5)若保护电路没有工作且工作电压正常,而波形产生电路无PWM波形输出则说明波形产生电路损坏。
上述排故顺序也可以倒过来进行,有时能更快发现故障。
常见问题二、蓄电池电压偏低,但开机充电十多小时,蓄电池电压仍充不上去。
故障分析:从现象判断为蓄电池或充电电路故障,可按以下步骤检查:
1)检查充电电路输入输出电压是否正常;
2)若充电电路输入正常,输出不正常,断开蓄电池再测,若仍不正常则为充电电路故障;
3)若断开蓄电池后充电电路输入、输出均正常,则说明蓄电池已因长期未充电、过放或已到寿命期等原因而损坏。
常见问题三、逆变器功率级一对功放晶体管损坏,更换同型号晶体管后,运行一段时间又烧坏的原因是电流过大,而引起电流过大的原因有:
1)过流保护失效。当逆变器输出发生过电流时,过流保护电路不起作用;
2)脉宽调制(PWM)组件故障,输出的两路互补波形不对称,一个导通时间长,而另一个导通时间短,使两臂工作不平衡,甚至两臂同时导通,造成两管损坏;
3)功率管参数相差较大,此时即使输入对称波形,输出也会不对称,该波形经输出变压器,造成偏磁,即磁通不平衡,积累下去导致变压器饱和而电流骤增,烧坏功率管,而一只烧坏,另一只也随之烧坏。
常见问题四、UPS开机后,面板上无任何显示,UPS不工作。
故障分析:从故障现象判断,其故障在市电输入、蓄电池及市电检测部分及蓄电池电压检测回路:
1)检查市电输入保险丝是否烧毁;
2)若市电输入保险丝完好,检查蓄电池保险是否烧毁,因为某些UPS当自检不到蓄电池电压时,会将UPS的所有输出及显示关闭;
3)若蓄电池保险完好,检查市电检测电路工作是否正常,若市电检测电路工作不正常且UPS不具备无市电启动功能时,UPS同样会关闭所有输出及显示。 ——若市检测电路工作正常,再检查蓄电池电压检测电路是否正常。
常见问题五、在接入市电的情况下,每次打开UPS,便听到继电器反复的动作声,UPS面板电池电压过低指示灯长亮且蜂鸣器长鸣。
故障分析:该故障是由蓄电池电压过低,从而导致UPS启动不成功而造成的。拆下蓄电池,行均衡充电(所有蓄电池并联进行充电),若仍不成功,则只有更换蓄电池。
常见问题六、一台后备UPS有市电时工作正常,无市电时逆变器有输出,但输出电压偏低,同时变压器发出较大的噪音。
故障分析:逆变器有输出说明末级驱动电路基本正常,变压器有噪音说明推挽电路的两臂工作不对称,检测步骤如下:
1)检查功率是否正常;
2)若功率正常,再检查脉宽输出电路输出信号是否正常;
3)若脉宽输出电路输出正常,再检查驱动电路的输出是否正常。
常见问题七、在市电供电正常时开启UPS,逆变器工作指示灯闪烁,蜂鸣器发出间断叫声,UPS只能工作在逆变状态,不能转换到市电工作状态。
故障分析:不能进行逆变供电向市电供电转换,说明逆变供电向市电供电转换部分出现了故障,要重点检测:
1)市电输入保险丝是否损坏;
2)若市电输入保险丝完好,检查市电整流滤波电路输出是否正常;
3)若市电整流滤波电路输出正常,检查市电检测电路是否正常;
4)若市电检测电路正常,再检查逆变供电向市电供电转换控制输出是否正常。
常见问题八、后备式UPS当负载接近满载时,市电供电正常,而蓄电池供电时蓄电池保险丝熔断。
故障分析:蓄电池保险丝熔断,说明蓄电池供电流过大,检测步骤如下:
1) 逆变器是否击穿;
2) 蓄电池电压是否过低;
3)若蓄电池电压过低,再检测蓄电池充电电路是否正常;
4)若蓄电池充电电路正常,再检测蓄电池电压检测电路工作是否正常。
常见问题九、UPS只能由市电供电而不能转为逆变供电。
故障分析:不能进行市电向逆变供电转换,说明市电向逆变供电转换部分出现故障,要重点检测:
1)蓄电池电压是否过低,蓄电池保险丝是否完好;
2)若蓄电池部分正常,检查蓄电池电压检测电路是否正常;
3)若蓄电池电压检测电路正常,再检查市电向逆变供电转换控制输出是否正常。
UPS是“电力保护神”,它能够通过市电整流,然后给蓄电池充电,再通过蓄电池给逆变器供电,以此达到在市电断电之后,能为负载提供洁净、不间断的供电等目的,避免因市电中断、杂讯干扰、谐波干扰、三相不平衡、雷击或突波、电压过高或过低、频率异常而带来的资料流失、设备故障、硬件损毁、系统宕机等安全隐患。
企业级数据中心对UPS电源系统的一般要求
基于服务器自身工作的特点及其重要性,数据中心对电源的要求特别高,一般要用冗余的纯在线式UPS系统才能满足要求。高可用度是对整个UPS电源系统的要求,但并不是要求,随着数据中心建设的发展,人们对UPS电源系统的要求也更加全面和合理。从整体角度用发展的眼光来看,企业级数据中心对UPS电源系统的要求有以下几个方面:
1.安全可靠,一般要求UPS电源系统的可用度A≥99.999%。“5 个 9”相当于每年有5 分钟的宕机时间。这个指标是非常高的,首先,可用度是在系统运行寿命期内的连续测量值,它是用总的正常运行时间除以总的运行时间得出的。A=MTBF/(MTBF+MTTR), 1 小时的断电时间会使该电源系统的可用度在 12 年内达不到 5 个 9 的目标。其次,在公式中还要考虑系统重新启动和恢复的时间。一次 3秒钟的断电可能会使服务器宕机 30分钟,不考虑这些影响因素所计算出的可用度结果意义不大。再者,这个可用度指的是整个UPS供电系统,不是UPS本身。有些企业的数据中心,UPS的容错能力很强,可用度很高,但是跟它相连的各级断路器、变压器、转换开关等环节存在多个单点故障点,这种设计就出现了可用度“瓶颈”,可用度不高的环节始终会妨碍整个电源系统达到优的可用度。据统计显示,全国数据中心的UPS供电系统,有超过70%的故障跟UPS本身无关,而是跟配电系统中其它环节或其它设备的质量、安装、操作、维护等问题有关,或者由于这些问题导致了UPS误动作或者故障。可见,UPS设备仅仅是涉及整个供电系统可用度问题的因素之一,实现各环节的可靠均衡对于获得整个UPS电源系统的佳可用度来说是至关重要的。
2.可提供双路电源,以满足双电源服务器的需求。目前市场上的服务器一般都要求双电源输入,任何一路电源出错都不影响服务器的正常工作,从而使服务器对电源问题的容错能力大幅提升。
3.UPS电源系统可陆续扩容,并且扩容过程中不能影响负载的正常运行,以满足服务器不断扩容和不可中断的需求。这样既能有效节省系统建设初期的投用,又能使UPS在整个数据中心的建设过程中始终保持在安全而又的工作状态下,提高了系统性价比。
4.系统零地电压要低,一般不高于1V,以确保服务器数据传输的稳定可靠,免受干扰。系统中零地电压过高的原因有:电网进线本身的零地电压就偏高,系统接地系统不符合标准,或者系统中谐波电流大﹑地线长﹑线径小等。UPS本身并不会降低零地电压,降低零地电压要通过改善配电系统来实现。
5.绿色环保,节能降耗,顺应时代潮流。在能源紧缺﹑重视环保的今天,绿色﹑节能的电源系统备受关注,有的企业已将节能做了量化规定,作为企业每年必须完成的硬性指标去执行。UPS在绿色﹑节能方面的表现主要体现在输入功率因数﹑输入电流谐波以及整机效率等方面。表现好的UPS可以减少设备对电网或者油机的干扰,也可以节省电费,降低运营成本。
6.UPS供电系统应维护方便,便于管理。这样不但可以节省系统的维护成本,更为重要的是可以尽量避免因人为维护或者管理不当而引发的系统故障。
为了满足上述要求,必须选用合适的UPS产品,制定合理的UPS供电方案。下面以山特模块化A系列UPS为例加以介绍。
山特模块化A系列UPS在企业级数据中心的应用
山特模块化A系列UPS是一款基于DSP控制技术的模块化UPS,每个模块容量为20KVA。该机体积小、重量轻,输入电压范围宽,过载能力强,同时具有高输入功率因数(>0.99),低输入电流谐波(<3%),高整机效率(>94%)等特性,并且这些特性在30%左右的负载时就能达到,是一款名副其实的绿色环保型UPS。
山特模块化A系列UPS可并可串,能够实现多种电源组合方案,这里介绍一种山特模块化A系列UPS在企业级数据中心的应用方案。
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