浅谈电量传感器在数据中心不间断电源中的应用

跟着互联网技能与应用的快速成长，云计较，云存储，大数据等相干新型互联网营业局限一日千里，数据中心进入局限化建树阶段。数据中心庞大局限的建树与应用，导致数据中心对供电需求快速增添，按照ICT Research 机构猜测，2016年的中国数据中心耗电量已逾1000亿千瓦时，相等于三峡水电站年发电总量。于此同时，环球数据中心用电量也已高出10000亿千瓦时。据美国媒体观测，环球各大网站仅数据中心的用电功率，就相等于30个核电站的供电功率，庞大的用电容量给数据中心的建树和运营都带来了全新的挑衅。

今朝在数据中心运营进程中，因为电力妨碍，装备妨碍，雷击变乱等导致的数据中心用电安详事情时有产生。究竟上，数据中心的用电妨碍带来的丧失不只仅是数百上万万美元的直接经济丧失，对付浩瀚国际知名品牌与上市公司来说，品牌和股价等隐形代价的负面影响无法计算。

跟着新型功率半导体器件的成长，新型电力电子电能变革拓扑的发现与应用，以及当代节制理论与数字节制技能的成长，数据中心不中断供电技能获得了明显的晋升，对供电体系的靠得住性，本钱与手艺，设置机动性和可扩展性等提供了有用的技能支撑。

大型数据中心供电的任何妨碍都也许给业主和客户带来重大的经济丧失可能劫难性的效果。因此，数据中心可否靠得住运营的要害之一是IT装备的不中断供电。在担保不中断供电的条件下，不绝晋升不中断供电架构的靠得住性，是数据中心用户一向以来的焦点需求。

凡是数据中心不中断供电系同一样平常包罗高压配电体系，变压器，柴油发电机组，低压配电体系，防雷器，UPS，电池组，列头柜，机架分派单位（PDU），毗连器等构成环节。个中UPS作为不中断供电体系的焦点部件，起到举足轻重的浸染。为了使不中断供电体系始终保持高效的运作，在特定情形下，选择双转换在线式也许更为吻合。出格是在 AC 电源高度失真和/或具有极大电压变革的地理地区，双转换在线式 UPS 无需频仍转换到电池供电即可维持正常输出。较低的电池行使率可以生涯电池容量以应对长时刻的断电事情，并延迟电池行使寿命。另外，低落电池改换本钱可以抵消在线互动式 UPS 低初始本钱和低运营本钱的上风。在某些非凡的环境下也许必要行使双转换在线式 UPS，好比对付某些医疗装备或仪器，必要举办功率因数校正(PFC)、要求较小的物理尺寸或必要举办频率转换等等。前文提到的高效包罗：

 转换服从高(Po/Pin>96%)

 输入电流波形的正弦波畸变率小（<5%）

 优秀的动态负载跟从响应

 N+X的冗余事变模式

为使UPS事变在上述的高效模式，这个中离不开电量传感器对一些要害位置的电压和电流信息的量测。

凡是环境下，一个典范的双调动在线式UPS的拓扑布局如下：

正如其名称所示，双转换在线式 UPS 会举办两次电源转换。起首，将 AC 输入（包罗全部电压尖峰脉冲、失真和其他非常）转换为 DC。然后，在 UPS 的慎密调控下将 DC 从头转换为 AC。这种 AC 输出乃至可以具有与AC 输入差异的频率。在存在 AC 输入时，为负载装备提供的全部电源都颠末这种双转换进程。当 AC 输入超出指定范畴时，UPS 会从电池获取电能，这样 UPS 输出就不会受到影响。在大大都双转换在线式计划方案中，这种产生在 UPS 内部的 AC 输入和电池之间的转换必要数毫秒的时刻。同样，在这些转换进程中，也是由“DC 链路”（请参考上图）中的电容将存储的能量提供应逆变器。因此，纵然进入“DC 链路”的电源呈现短暂间断，UPS 输出电压也不会受到影响，可以一连供电。

在上述电能转换进程中，在AC输入和DC 链路以及最后的AC输出等诸多环节上城市必要电量传感器去监测输入输出的电压可能电流，首要身分如下：

1. 按照监测的电压值可能电流值去判定当前电网可能负载的状态然后抉择UPS必要哪种模式事变

2. 按照监测的电压值可能电流值去举办精准的闭环节制，以满意苛刻负载的要求。

其它，必要出格留意的是,在UPS AC输入和AC输出端，针对付电传播感器的选型必要按照差异的应用特征加以区分。

用在UPS AC输入端的电传播感器在选型时首要依照原边电流为正弦波去思量，再凭证计划的过载系数和纹波系数去确定电传播感器的最大可量测峰值范畴即可。

用于UPS AC 输出端的电传播感器在选型时必要存眷到UPS带非线性负载的另一个要害指标—谐波因子（CF=Crest Factor），凡是UPS的CF值范畴选取按照差异的负载选择也有所差异，凡是会设定在2.1-3.0之间，因此在选择电传播感器的可量测范畴时必要出格留意到这一点，不然就会导致因采样量程不足而造成节制上的盲区使得最终UPS AC输出电压产生畸变。

尚有一点必要留意的是：凡是作为电压源输出的UPS装备城市具备抗瞬时的输出短路手段，这必要UPS的节制单位可以或许对输出电流的检测做出快速相应，因此作为检测环节的电传播感器，对付相应时刻的参数要求，也该当在思量范畴之内，不然就也许造成掩护的耽误失调。

以是，选择一款吻合的电量传感器对付数据中心不中断电源的整体机能晋升至关重要，从而担保装备的高效运行。

（编辑：河北网）

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