数据中心UPS供电系统的设计与应用

第1章数据中心机房供电系统的设计概论1

1.1数据中心基础物理设施NCPI1

1.1.1NCPI概念的提出1

1.1.2数据中心子系统的组成2

1.1.3可用性的影响4

1.2数据中心UPS供电系统当前面临的22个问题5

1.2.1生命周期成本问题5

1.2.2UPS系统的可适应性及可扩展性7

1.2.3UPS系统的可用性问题8

1.2.4UPS系统的可管理性问题10

1.2.5UPS系统的可服务性问题11

1.3数据中心规划设计的事实与误解12

1.3.110个无庸置疑的事实12

1.3.210个最常见的误解17

1.4UPS供电系统设计理念的变化21

1.4.1当前UPS供电系统的现状和普遍存在的问题21

1.4.2UPS供电系统设计理念的变化23

1.4.3IT微环境机架的配电26

1.4.4新的设计理念的最终目标NCPI的模块化与标准化28

1.5正确选用配置UPS供电系统33

1.5.1一般性电性能指标不再是选用UPS设备时关注的重点33

1.5.2用户开始更重视对设备可靠性的考察36

1.5.3可用性是UPS供电系统的最终指标38

1.5.4谐波电流的抑制技术受到重视44

1.5.5“集成化、一体化”成为机房设计建造的基本原则47

第2章数据中心供电系统核心设备UPS52

2.1UPS设备的基本功能52

2.2UPS设备应具备的性能指标55

2.2.1正确科学地规定UPS的电性能指标55

2.2.2UPS应具备哪些电性能指标56

2.3UPS基本电路结构形式分类与性能特点79

2.3.1后备式80

2.3.2线交互式81

2.3.3传统双转换(在线)式83

2.4双转换UPS的新拓扑结构无变压器UPS84

2.4.1逆变电路的演变决定着UPS电路技术的发展过程85

2.4.2无变压器输出UPS电路结构面临的问题89

2.4.3无输出变压器UPS的优势93

2.4.4无变压器UPS的典型实例94

2.5Delta变换技术UPS97

2.5.1Delta变换UPS的电路组成和工作原理97

2.5.2Delta变换器的电压补偿工作过程105

2.5.3Delta变换器是典型的输入功率因数校正电路(PFC)108

2.5.4Delta变换UPS的功率传输过程113

2.6不同结构形式UPS的主要性能比较115

2.6.1不同类型UPS对电网的适应能力115

2.6.2不同类型UPS对电网的污染116

2.6.3不同类型UPS的输出能力和可靠性116

2.6.4不同类型UPS的输出电性能指标117

第3章可用性与UPS供电方案设计119

3.1系统可靠性指标及可靠性设计119

3.1.1可靠性参数及其相互关系120

3.1.2系统可靠性模型125

3.1.3UPS设备的可靠性设计128

3.2系统的可用性分析与状态空间方法132

3.2.1系统可用性(可用度)A(t)132

3.2.2可用性分析状态空间法133

3.2.3系统的可用性模型134

3.2.4系统可用性模型136

3.2.5系统等效的MTBF和MTTR的估算138

3.3UPS供电系统方案的设计141

3.3.1选择配置方案的原则141

3.3.2可用性等级与成本142

3.3.3各种系统的配置方法和比较143

3.3.4UPS供电系统设计中的几个问题153

3.4UPS供电系统方案可用性分析161

3.4.1分析中用到的假设和规定161

3.4.2系统中有关的环节和设备的子系统可用性数据163

3.4.3供电系统类型与可用性计算举例171

3.4.4各类供电系统的可用性的比较与分析183

第4章供电系统谐波的产生与谐波治理186

4.1非线性电子设备是供电系统中的主要谐波源186

4.2谐波的基本概念、特征参数188

4.3谐波对供电系统的影响191

4.3.1谐波电流是UPS输入功率因数低的主要原因191

4.3.2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一192

4.3.3谐波是中线电流大的主要原因193

4.3.4电流峰值因数对供电设备和传输导线容量的影响194

4.3.5谐波电流对供电系统的污染195

4.4UPS供电系统谐波的产生197

4.4.1单相整流输入197

4.4.2三相UPS整流输入6脉冲整流器199

4.4.3三相UPS整流输入12脉冲整流器200

4.5UPS供电系统谐波的治理202

4.5.1电力环境与谐波治理标准202

4.5.2UPS供电系统的谐波治理203

第5章UPS供电系统其他设备的选用与配置225

5.1蓄电池的配置和使用中应注意的问题225

5.1.1电池质量与使用中的常见问题226

5.1.2蓄电池组的实际使用容量与寿命227

5.1.3UPS电源蓄电池容量的选配方法233

5.2柴油发电机的特性与使用中的问题237

5.2.1柴油发电机与UPS的连接及运行中存在的问题238

5.2.2UPS输入特性与发电机组的兼容性240

5.2.3发电机与UPS的配置问题243

5.3隔离变压器的性能及其在UPS供电系统中的作用246

5.3.1隔离变压器在UPS供电系统中的功能246

5.3.2只有超级屏蔽隔离变压器才有较好的抗干扰功能250

5.3.3隔离变压器的“启动冲击”及设计时应注意的问题252

5.4UPS供电系统对机房接地系统的要求256

5.4.1电气设备接地的分类256

5.4.2交流系统接地的常用接法258

5.4.3系统接地的原则261

5.5UPS软件和智能附件267

5.5.1电源监控与管理软件267

5.5.2电源监控与智能附件270

　　本书从系统工程的角度，紧紧围绕数据中心对UPS供电系统的要求，突出系统的可用性、适应性、可管理和可维护性以及节能降耗的新理念，全面分析了当前UPS设备及供电系统技术现状、使用中存在的问题、发展趋势，以及UPS设备应具备的功能特点，并针对数据中心可用性等级要求对供电系统方案进行了全面的分析、计算和比较。本书内容丰富，讲解深入浅出，具有很强的实用性。　　本书从系统工程的角度，紧紧围绕数据中心对UPS供电系统的要求，突出系统的可用性、适应性、可管理和可维护性以及节能降耗的新理念，全面分析了当前UPS设备及供电系统技术现状、使用中存在的问题、发展趋势，以及UPS设备应具备的功能特点，并针对数据中心可用性等级要求对供电系统方案进行了全面的分析、计算和比较。全书共分5章：第1章论述信息网络时代对供电系统的要求；第2章论述不停电供电系统核心设备UPS；第3章论述供电系统可用性科学研究与设计；第4章介绍系统谐波的产生和治理技术；第5章介绍UPS供电系统中的其他设备和接地系统。　　本书结构合理，针对性强，概念清晰，适合于IT企业决策人员，数据中心机房规划设计人员、使用维护人员以及众多的UPS市场营销人员阅读，也可供科研单位及相关企业的产品研制开发人员参考，还可以供大专院校相关专业的师生作为参考用书。