Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Источники бесперебойного питания. Что нового?

И. Н. Чепурин

C тех пор как английский ученый У. Гилберт придумал слово “электричество”, прошло уже четыре столетия. За это время человек изобрел массу способов использования электрической энергии для своих нужд, но до конца “укротить” ее так и не смог. Печальная истина: напряжение электрической сети не бывает стабильным. Однако именно сейчас спрос на “чистое” бесперебойное питание высок, как никогда ранее. Взрывной рост информационного трафика, вызванный развитием информационных технологий, неизбежно влечет за собой увеличение числа единиц оборудования. В результате энергопотребление растет, а качество электропитания при этом отнюдь не улучшается, а, наоборот, ухудшается.

Задачи по обработке данных, с которыми раньше успешно справлялся персональный компьютер, теперь зачастую по силам лишь серверному кластеру, решать же подобные задачи становится все сложнее. Это приводит к централизации процессов обработки информации, следствием чего является возрастающая концентрация оборудования и образование большого числа центров обработки данных. С точки зрения надежности использовать распределенные системы защиты подобных структур от неполадок в сети электропитания уже не выгодно (каждый ПК, сервер или стойка с оборудованием защищены персональным устройством). Поэтому все большее распространение получают централизованные схемы защиты электропитания, построенные на базе мощных онлайновых систем.

Не так давно в этом секторе рынка источников бесперебойного питания (ИБП) появился целый ряд новинок от известных мировых производителей. Цель данной статьи — познакомить читателей с новыми технологиями в области ИБП, техническими новшествами и характеристиками самих новинок. В обзоре будут представлены следующие продукты: Best S5000 фирмы Best Power, Galaxy 3000 фирмы MGE UPS Systems, Hipulse фирмы Liebert-Hiross, IMAGE фирмы IMV, Power System фирмы Neuhaus Group, Powerware 9305 фирмы Powerware, Silcon DP300E фирмы APC и Synthesis 3 Twin фирмы Chloride Power Electronics.

Все перечисленные устройства являются трехфазными онлайновыми ИБП с двойным преобразованием, за исключением Silcon DP300E (в дальнейшем для краткости — Silcon), но о нем отдельный разговор.

Технология двойного преобразования заключается в том, что входное синусоидальное напряжение выпрямляется, фильтруется и сглаживается, а затем опять преобразуется в синусоидальное, но уже “чистое”, имеющее стабильные параметры — амплитуду и частоту. ИБП этого класса обеспечивают самую надежную защиту от наиболее часто встречающихся неполадок в электросети: всплесков и скачков напряжения, резкого падения или, наоборот, увеличения его амплитуды, полного пропадания напряжения в сети (табл. 1).

Ценой достижения высокого уровня надежности были сложность электрических схем, повышенное тепловыделение и, как следствие, большие эксплуатационные затраты и высокая стоимость оборудования. По мере развития полупроводниковых технологий ИБП начали понемногу избавляться от этих недостатков. На смену силовым кремниевым тиристорам пришли мощные IGBT-транзисторы (биполярные транзисторы с изолированным затвором), аналоговые дискретные элементы стали заменяться цифровыми схемами. Это позволило упростить схемотехнику за счет снижения числа компонентов и тем самым повысить функциональную надежность оборудования в целом. С появлением новых схемных решений улучшились характеристики систем, увеличился коэффициент мощности, возрос КПД, уменьшились масса и габаритные размеры устройств. Не обошла стороной ИБП и революция в области информационных технологий: “общаться” с ИБП теперь можно посредством практически любого из распространенных сетевых протоколов. Впрочем, обо всем по порядку.

Силовая электроника

Раньше силовые узлы ИБП (выпрямитель, инвертор) строились на базе кремниевых тиристоров. Главные их достоинства — способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия, а также высокая надежность и относительная дешевизна. Возникает вполне закономерный вопрос: почему же все-таки они постепенно начали вытесняться транзисторами?

Во-первых, тиристоры имеют меньшее быстродействие по сравнению с транзисторами, что делает их менее подходящими для работы с нелинейной нагрузкой.

Во-вторых, коммутация тиристоров имеет свои особенности: чтобы его включить, достаточно подать короткий импульс на управляющий вывод, чтобы его выключить, необходимо либо приложить к нему обратное напряжение, либо каким-то образом снизить коммутируемый ток до нуля. Все это делало тиристор как нельзя лучше подходящим для выпрямителей, так как он автоматически выключается входным синусоидальным током, а управляющие схемы включения очень просты и надежны. Другое дело — инвертор, где для включения и выключения тиристора требуются достаточно сложные и громоздкие управляющие схемы, которые к тому же потребляют определенную энергию и не отличаются высокой надежностью.

В-третьих, уровень шума при работе управляющих схем вместе с тиристорами повышается на 5—6 дБ. Поэтому, когда появились мощные IGBT-транзисторы, сочетающие в себе достоинства и биполярных, и полевых транзисторов (малая мощность, требуемая для включения, и низкие потери на проводимость), произошел “естественный отбор”. Хотя, конечно, здесь есть свои тонкости, но тем не менее благодаря применению IGBT-транзисторов эффективность работы всего ИБП в целом возросла.

Схемотехнические решения

Если говорить о схемотехнике силовых узлов ИБП, то за последние годы в этой области мало что изменилось, поскольку сложно придумать что-то новое, да и не стоит, наверное, изобретать велосипед.

Однако развитие цифровой техники совершило настоящую революцию в сфере управления и контроля. Появление новых схемных решений на базе микроконтроллеров позволило значительно упростить управление силовыми ключами; благодаря использованию процессоров для цифровой обработки сигналов (DSP) стал возможен “интеллектуальный” мониторинг батарей, поскольку весь процесс происходит в режиме реального времени. Расширение коммуникационных возможностей тоже результат этих нововведений. Поскольку для цифровых компонентов характерна высокая степень интеграции, с их использованием печатные платы стали гораздо компактнее, уменьшились паразитные связи и улучшилась электромагнитная совместимость узлов ИБП. Снизились также габаритные размеры и масса оборудования.

Подробнее хочется остановиться на технологии коррекции коэффициента мощности (КМ). Функционально ИБП с двойным преобразованием на входе имеет выпрямитель со сглаживающим фильтром, нагрузкой для которого является инвертор. Он потребляет мощность только в те моменты, когда напряжение, подаваемое с выпрямителя на сглаживающий фильтр (в общем случае его роль играет сглаживающий конденсатор), превышает напряжение на нем. В остальное время мощность из сети не забирается, а нагрузка питается от фильтра. Это приводит к тому, что ток потребляется короткими импульсами и содержит гармонические составляющие (гармоники). В результате между гармониками тока и напряжением образуется сдвиг по фазе, причем ток в нейтральном проводе при этом может увеличиваться до критического значения. Коэффициент же мощности, характеризующий степень этих искажений и показывающий равномерность потребления устройством мощности от сети, ухудшается.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Европейская организация по стандартизации в электротехнике приняла стандарты IЕС555 и ЕN60555, устанавливающие ограничения на содержание гармоник во входном токе. Одним из способов, позволяющих выполнять требования этих стандартов, является коррекция КМ.

Существует два способа коррекции КМ: пассивный и активный. Пассивный заключается в фильтрации потребляемого тока с помощью полосового фильтра (как правило, это LC-фильтр). С одной стороны, эти фильтры — весьма громоздкие устройства, поскольку работают в низкочастотном диапазоне — 50/60 Гц. С другой — их компоненты имеют очень большое время наработки на отказ, а сами фильтры создают меньше электромагнитных помех, чем в случае использования активной коррекции КМ.

Активная коррекция КМ осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции. Варьируя под контролем управляющей схемы время нахождения силовых ключей во включенном и выключенном состоянии, можно “заставить” входной ток в каждой фазе следовать форме напряжения. Этот алгоритм достаточно просто реализуется под управлением процессора и имеет следующие преимущества: во-первых, при его использовании расширяется диапазон входного напряжения; во-вторых, такие схемы менее чувствительны к отклонениям электрических параметров сети; в-третьих, само устройство сравнительно невелико. При активной коррекции КМ можно достичь значений 0,95—0,99 при коэффициенте нелинейных искажений THD (Total Harmonie Distortion), равном 0,04—0,08. Важно также отметить, что при организации комплексной системы защиты электропитания высокий коэффициент мощности позволяет подключать к ИБП дизель-генератор с меньшим запасом по мощности.

***

Полную версию данной статьи смотрите в 10-м номере журнала за 2000 год.

Коммуникационные возможности

Много ИБП хороших и разных

Best S5000 фирмы Best Power

Galaxy 3000 фирмы MGE UPS Systems

ИБП Hipulse фирмы Liebert-Hiross

IMAGE фирмы IMV

Power System фирмы Neuhaus

Powerware 9305 фирмы Powerware

Silcon DP300E фирмы American Power Conversion

Synthesys 3 Twin фирмы Chloride Power Electronics

***


Подробная информация дачный ответ у нас.




  
10 '2000
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Борьба за мобильный кошелек

локальные сети

• Linux на рабочем столе

• Серверы печати делают недорогие принтеры сетевыми

• Ограничим использование дискового пространства

• Домашняя кабельная проводка нового тысячелетия

услуги сетей связи

• SDH: от восхода до заката

• Современная техника и технология для бестраншейной прокладки кабельных сетей

• Как с толком потратить деньги на FRAD

• Проблемы внедрения системы спутниковой связи в ТфОП

новые продукты

• Mercury 3600 многофункционален, компактен и недорог; Функциональность и удобство: два в одном; HP SureStore AutoBackup защитит ваши данные

корпоративные сети

• Конкурс проектов сети устройств памяти

• Увидеть слона целиком. Часть I

защита данных

• Источники бесперебойного питания. Что нового?

• Оружие компьютерного подполья

системы учрежденческой связи

• УАТС и IP - уже вместе

только на сервере

• Найдется ли место для ASP в вашем бизнесе?

• Поддержка коллективных работ в Office 2000

• Alpine: широкоплосный доступ для городских сетей

• EtheRx Router - маршрутизатор для малых офисов


• КАЛЕЙДОСКОП



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх