Выпуск источников бесперебойного питания (ИБП) серии Galaxy V производства компании Schneider Electric стартовал в 2015 году. Первым таким устройством стал ИБП Galaxy VM, отличающийся целым рядом возможностей от аналогичной продукции, предлагаемой рынком.
Действительно, серия Galaxy V предлагает заказчикам три уникальные «фишки», ценность которых может стать решающей при выборе ИБП промышленного уровня. Как нетрудно догадаться, речь идёт о средствах, повышающих надёжность и снижающих стоимость.
Из всех качеств ИБП важнейшим для корпоративного пользователя является надёжность. Неэффективное во всех отношениях устройство свои базовые функции худо-бедно выполняет, а если оно отключится совсем, то польза от него будет равна даже не нулю, а отрицательной величине. По крайней мере полагаться на источник бесперебойного питания, который может отказать при повышении температуры на несколько градусов выше нормы, явно не стоит.
Несмотря на то что наиболее уязвимой частью ИБП принято считать батарею, на её долю приходится примерно половина всех отказов. Остальное — «на совести» электроники.
Один из ключевых элементов электронной начинки ИБП — инвертор, служащий для преобразования постоянного тока в переменный; в онлайн-устройствах он постоянно находится в работе. При его отказе ИБП не способен обеспечивать энергией подключённое к нему оборудование, поэтому разработчики из компании Schneider Electric уделили особое внимание повышению надёжности именно этого узла.
Основная часть инвертора — полупроводниковое устройство, построенное на базе IGBT-транзисторов. Зависимость количества отказов транзисторов от рабочей температуры и напряжения носит нелинейный характер: чем напряжение ближе к предельно допустимому значению, тем больше вероятность отказа. Повышенные температуры корпуса (до 100 °С), возникающие при работе ИБП, например, в комнате с отказавшим кондиционером, равно как и переключаемые напряжения, близкие к номинальным характеристикам транзистора, увеличивают вероятность отказов на порядок. Логичный вариант — поставить транзистор с запасом по рабочему напряжению – не всегда может решить проблему: при серийном изготовлении изделий важно смотреть не только на техническую возможность решения поставленной задачи, но и на ее финансовую целесообразность.
В ИБП серии Galaxy V используется 4-уровневый инвертор. Его основная задача заключается в снижении нагрузки на каждый элемент, для чего в схеме формируются дополнительные уровни напряжения. Это позволяет получить перед выходными фильтрами инвертора сигнал, значительно более близкий к чистой синусоиде, нежели чем при 2-уровневой и 3-уровневой схемах инвертора.
Первое достоинство такого подхода заключается в минимизации ресурсов, необходимых для последующей обработки сигнала. Если на выходе и так почти синусоида, то требуется меньше дополнительных фильтров. А это, в свою очередь, благотворно сказывается на габаритах и тепловыделении всего ИБП.
Второе преимущество 4-уровневой схемы — снижение амплитуды переключаемого напряжения, приходящейся на транзисторы, что обеспечивает больший запас и снижает требования к транзисторам. Разница с 3-уровневой схемой составляет примерно 20%, а учитывая нелинейную зависимость между напряжением и надёжностью, последняя возрастает на порядок.
На первый взгляд в этом есть некий парадокс, ведь известно, что увеличение числа элементов, являющихся потенциальными точками отказа, на общую надёжность системы может влиять только негативно. Однако тонкость заключается в том, что вероятность отказа каждого элемента снижается из-за разделения нагрузки между группами транзисторов.
Впрочем, мерило истины — практика. Для определения возможностей силовой части ИБП проводились тесты ускоренного устаревания. Для этого силовая часть помещалась на вибростол, который находился в термокамере, где на блок в момент работы воздействовали знакопеременные температуры от -40 °C до +100 °C, и совершал колебания, создающие ускорение до 40 G.
После экспериментов с отдельными модулями в термокамере проводили испытания ИБП в сборе. Температуру доводили до +80 °C, после чего ИБП сам отключался по перегреву, а после снижения температуры снова приходил в работоспособное состояние.
Таким образом, если в маркетинговых документах Schneider Electric декларируется, что ИБП серии Galaxy нормально функционирует при температуре до +40 °C без снижения рабочих характеристик и ухудшения перегрузочной способности, то эти данные подтверждены экспериментально, причём с двукратным запасом. Стало быть, верить им можно.
Одна из статей капитальных расходов — затраты на приёмо-сдаточные испытания (не путать с опытно-промышленной эксплуатацией). В процессе тестирования заказчик проверяет работу ИБП под реальной нагрузкой, что требует довольно внушительных затрат.
Заказчику потребуется:
Для снижения этих расходов в ИБП Galaxy VM и Galaxy VX мощностью от 160 кВт реализован режим Smart Power Test (SPoT), позволяющий провести приёмо-сдаточные испытания без каких-либо предварительных подготовительных мероприятий, а главное – бесплатно.
Любой трёхфазный ИБП имеет два входа: один для выпрямителя, второй для байпаса. В режиме SPoT сигнал с выхода поступает напрямую на байпас, создавая тем самым на устройстве управляемое короткое замыкание. При этом из сети забирается энергия, необходимая только для компенсации внутренних потерь ИБП.
Таким образом, в этом режиме ИБП потребляет из сети довольно мало (4—5%), что с успехом позволяет испытать его даже на объекте, запитанном по обычной строительной временной схеме.
При этом проверяющей стороне совершенно не обязательно верить инженерам из Schneider Electric на слово — если подключить на выходные шины ИБП токовые клещи, то можно измерить именно тот ток, который должен быть при требуемом уровне нагрузки. Нагрев устройства также полностью соответствует штатному и позволяет оценить тепловыделение ИБП при такой нагрузке. Кстати, уровень этой «виртуальной» нагрузки может быть выбран в размере 100% (на неограниченно долгое время) или с перегрузкой (например, 125% на 10 минут) для ускоренной проверки.
Все ИБП, поддерживающие режим SPoT, проходят такую проверку ещё на заводе-изготовителе в расширенном формате – с принудительно отключенными вентиляторами (!) и последовательными циклами нагрева-охлаждения, поэтому заказчик может быть твёрдо уверен в качестве приобретаемого им оборудования.
В современных дата-центрах больше всего на операционные расходы влияет система охлаждения, а не система бесперебойного электроснабжения; корпоративный заказчик считает, что дополнительными затратами на вторую можно пренебречь. Однако копейка рубль бережёт, поэтому рачительный хозяин использует любую возможность экономии.
В ИБП серии Galaxy V существует функция ECOnversion, позволяющая снизить расходы на электропитание. Она основана на уже давно известном энергосберегающем режиме и представляет собой его улучшение, устраняющее ряд существенных недостатков, которые сдерживали широкое применение устройства в сетях с плохим качеством электропитания.
Идея экономичного режима заключается в том, что допустимое по ГОСТу сетевое питание подаётся подключённым к ИБП потребителям напрямую. Двойное преобразование подключается только тогда, когда это действительно необходимо.
Однако практические реализации этой идеи обладают рядом особенностей, которые препятствуют её широкому распространению. Прежде всего при частом переключении в экономичный режим подзарядка батареи производится циклически, поскольку при прямой подаче питания процесс зарядки приостанавливается. Это приводит к уменьшению срока службы аккумулятора, и вместо снижения затрат может получиться обратный эффект.
Во-вторых, все помехи от запитываемых устройств при экономичном режиме беспрепятственно пропускаются в сеть. А в рабочем режиме благодаря функции коррекции коэффициента мощности ИБП с подключённым к нему оборудованием извне выглядит как устройство с обычной резистивной нагрузкой типа кипятильника.
В-третьих, при переключении из экономичного режима в обычный возникают переходные процессы, длительность которых может составлять до 10 мс. На подключённое оборудование они влияют не самым лучшим образом – от зависания до отключений.
В режиме ECOnversion на нагрузку подаётся то же самое «грязное» питание, как и при типичном экономичном режиме. Однако инвертор при этом работает как активный корректор коэффициента мощности нагрузки — он контролирует потребление и формирует сигнал, компенсирующий несколько первых нечётных гармоник. Сигнал при этом получается максимально приближённым по форме к правильной синусоиде.
Благодаря тому, что инвертор работает «в обратную сторону», батареи заряжаются непрерывно через линию байпаса. Мощность при этом составляет 10% от номинала ИБП, что соответствует среднеотраслевым значениям. При этом в режиме двойного преобразования ИБП способен отдавать до 40% на эти нужды.
Таким образом, инвертор постоянно находится в рабочем состоянии, поэтому переходные процессы при переключении в режим двойного преобразования отсутствуют. КПД работающего в режиме ECOnversion ИБП составляет до 99%, что позволяет владельцу экономить на электроэнергии и таким образом окупить вложения в ИБП за несколько лет эксплуатации.
Заполните эту форму, чтобы наши эксперты смогли ответить на ваши вопросы. Для получения дополнительной информации по различным вопросам, касающимся технической поддержки, посетите наш Центр поддержки клиентов.
* обязательно для заполнения
Заполните эту форму, чтобы наши эксперты смогли ответить на ваши вопросы. Для получения дополнительной информации по различным вопросам, касающимся технической поддержки, посетите наш Центр поддержки клиентов.
* обязательно для заполнения