萬特WANTE蓄電池AT12150 12V150AH報價參數
萬特WANTE蓄電池AT12150 12V150AH報價參數
UPS電源蓄電池的充電方式UPS電源蓄電池的充電方式UPS電源蓄電池的充電方式
在早期的UPS電源中，大都采用恒壓給蓄電池充電，但是由于在蓄電池放電之后，端電壓較低，如采用恒壓充電，在充電初期，造成充電電流較大，可能超過蓄電池所能承受的范圍，損壞蓄電池。而蓄電池是UPS電源中相對比較薄弱的環節，據統計，在UPS電源故障中有30％都是和蓄電池有關系的。
蓄電池在UPS電源的成本當中所占的比重又較大，一般標準配置的UPS電源（10分鐘左右的備用供電）中蓄電池所占成本的比例為20％N25％，如果再延長備用時間，蓄電池的成本將急劇增加，甚至超過整個主機所占的比重。所以針對蓄電池的充放電控制應根據蓄電池本身的物理化學特性合理控制充放電，以的限度的保持蓄電池，延長其使用壽命。對于蓄電池的放電，我們幾乎無法控制其放電速率，因為在市電停電時我們無法預測用戶所帶的負載，我們所能做的只能控制蓄電池的放電電壓，及時的提醒用戶關機切除負載，防止蓄電池的過度放電。所以對蓄電池充電控制的研究就顯得非常有意義，制定合理的充電控制策略可以有效延長蓄電池的使用壽命，提高UPS電源的循環周期。
UPS恒壓充電在充電后期，充電電流逐漸的減小，與其它充電方式相比，更接近于充電曲線。除了恒壓充電方式外，還有很多其它比較常用的充電方式。
UPS恒流充電：顧名思義，恒流充電是指以固定的電流給蓄電池充電，如果充電電流定的較大，在開始充電的時候，與其它充電方式相比，比較接近于充電曲線，然而，隨著充電的時間的增長，充電將由于較大越來越不滿足蓄電池的充電要求。
恒壓限流充電：恒壓限流充電主要是為了補救恒壓充電時初期充電電流過大的缺點（方法同恒壓充電）而出現的充電方法，它用在充電電源和被充蓄電池之間串聯一電阻（限流電阻）的方法來自動調節充電電流。當充電電流過大時，限流電阻上的壓降也大，從而減小了充電電壓；當充電電流小時，限流電阻上的壓降也很小，這樣，就自動調節了充電電流，使之不超過某個限度。然而這降低了能量的利用率，使大量能量消耗在限流電阻上，在能源越來越緊張的今天，不利于節約資源。
UPS快速充電：是最近隨著電動汽車等設施所使用蓄電池需要快速充電而出現的，也更能接近蓄電池的理想充電曲線，最主要的方式有脈沖充電和變電壓間歇充電。
由于在線式UPS電源的蓄電池時刻要掛在直流母線上，這樣就限制了對UPS蓄電池充電有些充電方式是不能使用的，綜合以上各個充電方法的優缺點，本文中對蓄電池充電采用分階段充電方式，在開始階段采用大電流恒流充電，當蓄電池荷電量達到一個階段后，采用小一級的電流恒流充電，最后轉為恒壓充電，將直流母線電壓穩定在浮充電壓值。并檢測環境溫度，根據穩定的變化，對蓄電池的浮充電壓進行溫度補償，防止蓄電池出現過充或者欠充。本文所涉及到的UPS電源采用12伏的閥控式鉛酸蓄電池，設定終止放電電壓為10．5V，浮充電壓為13．5V。在充電過程中，根據蓄電池特性設定初始充電電流，當蓄電池電壓達到標稱值后，降低充電電流，繼續恒流充電，直到到達浮充電壓，切換為恒壓充電，并將直流母線電壓穩定在浮充電壓。
隨著經濟的飛速發展以及企業對互聯網認識的不斷加深,數據中心建設和改造,近幾年如火如荼。但隨之而來的就是日益龐大的電費開銷,如圖1所示,數據中心在建設中的投資比例,其中電氣、電源、制冷等系統設施占了一半以上的投資,僅電氣方面投資就高達26%,高額的電能消耗使得整個數據中心運行成本居高不下,數據中心面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。
降低數據中心的運營成本和節能降耗成了各企業CIO關注的問題,節約能源可以從以下幾方面入手。首先是機房環境的節能,包括制冷環境、供電環境;其次是從IT硬件設備節能,減少IT設備的能耗;最后是IT設備內部各集成電路的節能,比如CPU的節能等。UPS處于交流供電環節的最重要一環，幾乎機房所有的IT設備必須由UPS供電，大型數據中心的UPS裝機總容量均已達到百萬伏安級，提高運行時的能效勢在必行。目前UPS的節能必須從方案、UPS、電池、配電等方面進行。
2 按需擴容的柔性規劃
一般數據中心的建設都不是一步到位,會考慮今后未來幾年的需求,但是UPS一般都是一步到位,一次就安裝了幾套大功率的UPS并機，結果初期負載只有規劃容量的10%～20%，沒等承載所規劃的負載就進入了設備淘汰期，不僅造成投資的浪費，而且也無法使UPS運行在較高的效率點，造成電能的浪費。如何避免這種情況的發生，從UPS供電系統角度考慮,應該包括:
2.1 供電方案設計
目前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電兩種。分散供電的特點是一臺UPS為一臺或多臺負載設備供電。分散供電的好處是分散風險,不會因為一臺UPS供電異常造成大面積停電;缺點是UPS分散布置,不便管理,而且布線不易規劃。另一種是采用集中供電方案,由一套大功率的UPS供電系統直接對機房的所有負載供電。集中供電的好處是便于規劃、管理方便、維護方便;缺點是如果UPS系統異常,容易引起大面積停電事故,此缺點可以通過采用各種并聯構架來避免。因此,以上兩種方案各有優缺點,目前的數據中心一般都采用集中供電方案,也集中了供電的風險。由于UPS并機數量有限制,而且當UPS系統并機數量超過4臺時,其可靠性并不比單機供電系統高多少。當機房UPS裝機總容量超過一定限度時,建議將機房按幾期規劃分成幾個區域進行供電。規劃時可以參考:單機容量不宜超過400kVA,并機數量不宜超過3臺。
2.2 UPS在線并機擴容功能
機房UPS容量的規劃,可以根據不同時期的負載容量要求,采用逐步擴容的方案,使投資方案更經濟,同時也能使UPS工作于較佳的效率點。目前中、大功率段的UPS均已經具備冗余并機功能,不僅提高了系統的可靠性,同時也為機房擴容提供了條件。只要規劃時在UPS前后配電箱預留足量的空氣開關,并在機房規劃相應空間,即可實現UPS并機擴容功能。關鍵是并機的過程處理,多種品牌UPS并機時需要對UPS的設置進行修正,此時要求UPS必須工作在維修旁路狀態,UPS由市電直接帶載,如果此時市電波動較大甚至停電,將造成系統的大面積癱瘓。所以并機擴容必須具備在線并機功能,即UPS并機擴容時,只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統一致后,在不關閉原有UPS系統的情況下,直接將新增UPS并入原有系統即可,擴容前后,UPS均工作于在線模式下,避免切換至旁路供電的高風險操作。
2.3采用模塊化UPS,實現逐步擴容
目前,模塊化UPS已經開始在國內應用,模塊化UPS特點主要包括:可擴容、平均故障修復時間(MTTR)短、可經濟實現“N+X”冗余并機。以臺達C系列UPS為例,每個模塊為20kVA,整個系統可擴容至160kVA,可以根據機房的實際容量需求,逐步擴容,只要在機房初期規劃好配電容量即可。同時,實現“N+X”冗余也比較劃算,以60kVA的容量要實現“N+1”冗余為例,傳統方案必須擴容一臺60kVAUPS,而采用模塊化UPS,則只需擴容一個20kVA的模塊即可,節省大筆資金的投入。
3 提高UPS自身能效,優化負載效率曲線
目前UPS均為在線式雙變換構架,在其工作時整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個容量為400kVA的UPS為例,每度電按0.95元計算,UPS效率每提高1%,一年節省的電費為400×0.8×0.01×24×365×0.95=26630.4元。可見提高UPS的工作效率,可以為數據中心節省一大筆電費,可見提高UPS效率是降低整個機房能耗的最直接方法。因此采購UPS,盡量采購效率更高的UPS。
在使用不間斷電源系統的過程中，人們往往片面地認為蓄電池是免維護的而不加重視。然而有資料顯示，因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見，加強對UPS電池的正確使用與維護，對延長蓄電池的使用壽命，降低UPS系統故障率，有著越來越重要的意義。除了選配正規品牌蓄電池以外，應從以下幾個方面入手正確地使用與維護蓄電池：
一、保持適宜的環境溫度。
影響蓄電池壽命的重要因素是環境溫度，一般電池生產廠家要求的環境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高，但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定，環境溫度一旦超過25℃，每升高10℃，電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護的密封鉛酸蓄電池，設計壽命普遍是5年，這在電池生產廠家要求的環境下才能達到。達不到規定的環境要求，其壽命的長短就有很大的差異。另外，環境溫度的提高，會導致電池內部化學活性增強，從而產生大量的熱能，又會反過來促使周圍環境溫度升高，這種惡性循環，會加速縮短電池的壽命。
二、定期充電放電。
UPS電源中的浮充電壓和放電電壓，在出廠時均已調試到額定值，而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的，使用中應合理調節負載，比如控制微機等電子設備的使用臺數。一般情況下，負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個范圍內，電池的放電電流就不會出現過度放電。
UPS因長期與市電相連，在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中，蓄電池會長期處于浮充電狀態，日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔2-3個月應完全放電一次，放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢后，按規定再充電8小時以上。
三、利用通訊功能。
目前，絕大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作性能。在微機上安裝相應的軟件，通過串/并口連接UPS，運行該程序，就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設置、定時設定、自動關機和報等功能。通過信息查詢，可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息；通過參數設置，可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告等。通過這些智能化的操作，大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
四、及時更換廢/壞電池。
目前大中型UPS電源配備的蓄電池數量，從3只到80只不等，甚至更多。這些單個的電池通過電路連接構成電池組，以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續不斷的運行使用中，因性能和質量上的差別，個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現損壞時，維護人員應當對每只電池進行檢查測試，排除損壞的電池。更換新的電池時，應該力求購買同廠家同型號的電池，禁止防酸電池和密封電池、不同規格的電池混合使用。
五、總結
本文通過對UPS電源過程中如何正確的使用和維護蓄電池的討論，推出了四種解決方法，包括為：保持適宜的環境溫度、定期充電放電、利用通訊功能和及時更換廢/壞電池