IT设备对UPS供电系统的技术要求.docx

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时间：2021年x月x日
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数据中心机房用IT设备对UPS供电系统的技术要求
为设计和构造一流的数据中心机房，应高度关注IT设备对UPS供电系统的以下关键技术要求和运行特性：允许的瞬间供电中断时间、输入电源的零地电压以及双电源输入的运行特性。与此同时，IT设备所允许的输入电源的电压和频率的波动范围很宽。
鉴于当今安装于信息网络机房内的绝大多数IT设备(服务器、小型机、交换机、光端机、网关、磁盘阵列机和网络通信设备等)均采用带输入功率因数校正(PFC)功能的开关电源作为其CPU／存储芯片的直流辅助电源，以及IT设备供应商为提高IT设备的运算能力而设计出的体积越来越小、功率密度越来越高的IT设备，如在IDC机房中，常用的高功率密度的刀片式服务器和大容量磁盘阵列机的功率密度有可能高达20~30kW／机柜，其IC芯片所使用的直流辅助电源的电压呈现出越来越低的发展趋势，如从DC5V逐渐下降到DC3．3~1．7V，因此，位于信息网络机房内的IT设备对UPS供电系统提出如允许的瞬间供电中断时间、输入电源的零地电压以及双电源输入等的技术要求。
IT设备对UPS输出电源的适应能力很强。
由于当今的IT设备输入电源都采用开关电源的设计方案，因此，它对输入电源的适应能力很强。它所允许的输入电压和频率的波动范围相当宽，其典型值分别为380／220(1±20％)V和50(1±10％)Hz，如图1所示。这意味着只要是正规UPS厂家所生产的产品均能完全满足这些IT设备对输入电源的技术要求。这是因为目前UPS产品的典型输出电压的波动范围为：静态稳压精度<±1％，动态稳压精度<±5％，恢复时间<10~20ms(UPS负载在执行0％-100％-0％的突然加载或突然减载操作时的运行特性)。UPS的典型输出频率为：当输入电源正常时，UPS的逆变器电源同步跟踪于其交流旁路电源的频率。此时的逆变器电源与交流旁路电源之间的相位差不超过1度~2度。当输入电源不正常或出现停电故障时，UPS输出频率的稳频精度为<50(1±0．02％)Hz左右。此外，由于UPS的同步跟踪速率小于1Hz／s，所以UPS的逆变器电源的输出频率不会发生突变。大量运行实践表明：在IDC机房中所实测到的UPS的输入和输出电压失真度仅为2％~3％。如表1所示为GB50174—2008《电子信息系统机房设计规范》中对UPS的技术要求。

图1不允许IT设备的输入电源存在
表1GB50174—2008《电子信息系统机房设计规范》中对UPS的技术要求

上述数据表明：对于当今的UPS而言，其输出电压和频率的波动范围远小于IT设备所允许的输人电压和频率的变化范围。因此，影响信息网络机房能否正常工作的主要因素并不在于UPS供电系统的输出电压和频率是否足够稳定。因此完全没有必要花过多精力去计较UPS电源的某项电压／频率指标是否满足GB50174--2008《电子信息系统机房设计规范》以及YD／T1095——2008《通信用不间断电源》中对UPS供电系统的技术要求：电压稳定度：<±3％(A级和B级机房)、<±5％(C级机房)以及稳频范围<50(1±0．5％)Hz。这是因为对于当今的UPS而言，其稳压和稳频的波动范围远小于在规范中所规定的技术指标。对于IDC机房中的IT设备而言，它所允许的输入电源的电压和频率的波动范围远高于规范中所规定的技术指标。为此，建议将关注焦点转移到UPS电源的输入功率因数、效率、输出功率因数及其抗输出过载能力上。
不允许IT设备的输入电源存在大于8-20ms的瞬间供电中断故障隐患
如图1所示，对于当今的IT设备和工控设备而言，在其运行过程中，它们所允许的输入电源的瞬间供电中断／闪断的时间仅为10—20ms。近期的相关检测信息显示：对于某些新型的IT设备来说，它所允许的瞬间供电中断时间甚至已降至小于8ms。这就意味着对于在重要的数据中心机房中所配置的UPS供电系统而言，运行中如果因故曾经出现过超过0．01s以上瞬间供电中断事故的话，就会造成IT设备执行“先停电、再恢复供电”的所谓的“开机、自检型”误启动操作，从而导致因IT设备所运行的操作程序和应用软件系统崩溃，进而致使整个信息网络进入瘫痪状态，造成用户数据丢失，最终导致正常的运营活动被迫停顿。大量统计资料表明：一旦这种信息网络的瘫痪事故发生，要想让整个信息网络系统重新恢复正常工作，往往需耗时几十分钟甚至几小时。众所周知，当今社会生活中，各种生产操作和商业经营活动对信息资源的依赖程度越深，由信息网络系统的瘫痪事故所可能造成的危害性也就越大。对于这样的关键信息