Eco режим ибп что это

Обновлено: 06.07.2024

Прежде чем говорить о данном устройстве, следует вспомнить (узнать), что в продаже существует несколько разновидностей ИБП:

Резервные (off-line);
Линейно-интерактивные (line-interactive);
С двойным преобразованием (другое название on-line).

IPPON Innova G2 1000 является ИБП с двойным преобразованием. Устройства данного типа обеспечивают наивысшую степень защиты подключенных к ним электроприборов от неисправностей электросети. В отличии от резервных и линейно-интерактивных ИБП в устройствах с двойным преобразованием нагрузка постоянно питается от инвертора (генератора выходного напряжения). Постоянное напряжение от заряженной батареи подается на вход инвертора, а от выпрямителя постоянное напряжение. Переменное напряжение электросети (220 В) преобразуется в постоянное напряжение благодаря выпрямителю, и, в случае аварии, в электросети напряжение от выпрямителя исчезает, а инвертор продолжает работать, питаясь от батареи.

Основные технические характеристики

Упаковка и комплект поставки

Поставляется ИБП в тяжелой, массивной картонной коробке, на которой присутствует достаточно подробная информация о устройстве, находящемся внутри. Здесь можно найти схематическое изображение ИБП, основные технические характеристики устройства информацию и производителе, и комплекте поставки.

Внутри коробки, в пенопластовом уплотнителе расположен IPPON Innova G2 1000.

После извлечения мы получаем доступ ко всему комплекту поставки, в который вошли:

Источник бесперебойного питания IPPON Innova G2 1000;
Диск с программным обеспечением;
Соединительный кабель RS232;
Соединительный кабель USB;
Соединительный кабель Schuko/IEC-C13;
Два соединительных кабеля IEC-C14/ IEC-C13;
Руководство пользователя на русском языке;
Гарантийный талон.

Комплект поставки достаточно неплохой, однако, несколько огорчил тот факт, что необходимое программное обеспечение поставляется на CD накопителе, которые сейчас встречаются достаточно редко.

Внешний вид

IPPON Innova G2 1000 представляет из себя параллелепипед внушительных размеров (144х228х356 мм), массой в 10 кг. Лицевая панель выполнена из пластика, на ней, в нижней части расположена большая вентиляционная решетка, чуть выше находится LCD дисплей с четырьмя кнопками управления.

Кнопки подписаны и имеют следующее назначение:

LCD дисплей достаточно информативен и на нем отображается следующая информация.

Input Information (Информация о входе) – попеременное отображение входного напряжения и частоты. Отображение информации о подключении и получении питания от внешней сети.
Output Information (Информация о выходе) — попеременное отображение выходного напряжения и частоты.
Load Information (Информация о нагрузке) – поделенная на сектора информация о уровне подключенной нагрузки, каждый сектор равен 20%.
Battery Information (Информация об аккумуляторах) — поделенная на сектора информация о уровне заряда аккумуляторов, каждый сектор равен 20%. При достижении низкого уровня заряда аккумулятора нижний сектор начинает мигать.
Model / Fault / Warning information (Режим/Неисправность/Предупреждение) – отображение режима работы, вида неисправности, различного рода предупреждение, ориентировочное остаточное время работы аккумулятора.

Задняя панель имеет достаточно большое количество разъемов и интерфейсов для подключения.

Данная модель лишена разъема для аккумуляторов, несколько удивило отсутствие механического тумблера включени/отключения.

Сверху и по бокам ИБП накрыт металлическим кожухом, который крепится к корпусу устройства десятью винтами.

На одном из торцов расположено вентиляционное отверстие, способствующее лучшему охлаждению устройства, благодаря правильной схеме прохождения воздушного потока.

Основание имеет металлические ножки. Это несколько удивляет.

Настройка устройства

Казалось бы, что может быть проще разобраться в четырех кнопках управления, но у пользователя, который впервые сталкивается с ИБП могут возникнуть некоторые затруднения.

ON/Silence – в режиме работы от сети длительное (более 1 секунды) нажатие и удержание данной кнопки переводит устройство в режим работы от сети (LINE), повторное удержание кнопки осуществляет запуск теста аккумуляторов (Test). В режиме работы от аккумуляторной батареи (BaT) кратковременное нажатие кнопки осуществляет отключение звукового сигнала (LCD дисплей мигает), повторное нажатие данной кнопки оставляет звуковой сигнал отключенным, LCD дисплей светится постоянно.
OFF – в режиме работы от внешней сети длительное удержание кнопки отключает нагрузку и переводит ИБП в режим ожидания (STbY). В случае активации режима на устройстве режима «Байпас» (bYPA) питание выходных розеток ИБП будет осуществляться по обходной схеме, напрямую от внешней сети электропитания. Также данная кнопка позволяет осуществить выход из режимов «Неисправность» и «ЕРО».
Select – Значения выходного напряжения, частоты, включение/выключение режимов «Байпас» и «Нагрузка отключена», а также кол-во дополнительных батарейных модулей, остаточное время заряда аккумуляторов, настройка зарядки и другие функции и режимы можно задавать нажатием Select-Button, подтверждая выбор нажатием
Select и Enter – длительное удержание кнопки «Enter» осуществляет перевод устройства в режим настроек, после чего длительным удержанием кнопки «Select» можно осуществлять навигацию по меню настроек, осуществляя настройки значения выходного напряжения, частоты, включение/выключение режимов «Байпас» и «Нагрузка отключена» а также осуществлять настройки других функций и режимов. Подтверждение выбранного действия осуществляется длительным нажатием кнопки «Enter».

Дисплей устройства является весьма информативным, и помимо отображения основных сетевых характеристик, уровня заряда аккумуляторов, он способен отображать информацию о возникших неисправностях. Описание данной информации подробно изложено в руководстве по эксплуатации.

Пользователю доступны следующие настройки режимов работы:

«OPV» — установка выходного напряжения из диапазона 220/230/240 В;
«OPF» — установка выходной частоты из диапазона 50/60Hz;
«bYPA» — режим «Байпас» (000 – выключен / 001 — включен);
«MOdE» — настройка режима работы;

«UPS» — ИБП работает в «Режиме от сети»;
«ECO» — ИБП работает в «Экономичном режиме»;
«CVF» — ИБП работает в «Режим конвертера».

«EbPN» — установка подключенных дополнительных батарейных модулей из диапазона 000-009;
«CHG» – настройка зарядного тока из диапазона 3.0/6.0 А.

Помимо стандартного режима работы, предусмотрен режим высокой эффективности «ECO». При активации в настройках меню данного режима и при нормальных показателях сети, питание нагрузки будет осуществляться напрямую от внешней электросети через внутренний фильтр ИБП. В случае, если параметры внешней сети выйдут за допустимые пределы либо исчезнут вовсе ИБП переключится в режим работы от аккумулятора «BaT», и нагрузка будет получать энергию от аккумулятора. Несмотря на то, что переход занимает менее 10 мс, данный скачек может оказаться критичным для некоторых устройств.

В работе устройства также есть предустановленный режим конвертера «CVCF», при котором ИБП будет выдавать на выход переменный ток фиксированной частоты, в зависимости от настроек (50 Гц или 60 Гц). В случае исчезновения питания во внешней сети или нестабильного напряжения, ИБП перейдет в «Режим работы от аккумулятора». Отличительной чертой работы в данном режиме является то, что максимальная мощность подключенной нагрузки должна не должна превышать 60% от номинальной.

Немаловажной функцией является функция аварийного отключения питания (ЕРО). Ее основной задачей является немедленное прекращение подачи выходного напряжение при замыкании либо размыкании контактов, в зависимости от выбранных настроек.

В режиме работы от аккумулятора на дисплее также отображается информация об остаточном заряде аккумулятора.

Автономность

Данный раздел обзора по сути является одним из основных. Данный ИБП используется в домашних условиях, к нему подключается стационарный персональный компьютер, с блоком питания на 650W, плюс LCD дисплей. При полном заряде батарей ИБП IPPON Innova G2 1000, после отключения напряжения сети компьютер отработал 27:17 минут, далее дисплей LCD на ИБП стал оранжевого цвета, ИБП начал издавать звуковой сигнал (который ранее был отключен). Уровень нагрузки отображаемый на LCD дисплее составлял примерно 20%.

Данный показатель автономности был вполне ожидаемый. Все прекрасно знают, что показатель автономности для подобного устройства колеблется в диапазоне от 6 до 20 минут, в зависимости от нагрузки на ИБП.

Весьма порадовал момент переключения на питание от аккумуляторной батареи и наоборот.

Цикл полной зарядки аккумуляторов занимает примерно 4 часа. При этом, если устройство работает от сети в зависимости от выбранного режима, подача выходного напряжение на выходы ИБП может осуществляться (режим «Байпас»), либо прекращаться (режим «Нагрузка отключена»). Отключение устройство осуществляется длительным нажатием кнопки «OFF». Если же устройство работает от аккумуляторных батарей, длительное нажатие кнопки «OFF» завершит работу системы и полностью отключит устройство через 10 секунд.

Достоинства

Звуковое оповещение о низком уровне заряда аккумуляторов, даже при деактивированном звуковом оповещении;
Возможность активации/деактивации звукового оповещения;
Ровное напряжение с двойным преобразованием;
Качество сборки;
Простота сборки/разборки/обслуживания;
Практически идеальная синусоида на выходе, не зависящая от частоты и величины напряжения в электрической сети;
Активное охлаждение;
Нулевое время переключения на работу от батареи;
Выходной сигнал изолирован от шумов и всплесков в электросети;
Возможность подключения SNMP карты;
Информативный, многострочный LCD дисплей, способный оповещать об основных неисправностях в работе устройства.

Недостатки

Отсутствие резиновых ножек у основания;
Низкий КПД;
Высокое тепловыделение;
Отсутствие возможности отключения вентиляторов.

Заключение

Справедливости ради, следует отметить, что низкий КПД и высокое тепловыделение присущи всем ИБП с двойным преобразованием.

Коэффициент полезного действия (далее - КПД) – одна из важнейших характеристик ИБП переменного тока, которую рекомендуется учитывать при подборе подходящей модели «бесперебойника».

В нашей статье мы расскажем о том, что такое коэффициент полезного действия ИБП, какие факторы на него влияют и как данный параметр воздействует на систему электропитания.

Содержание

Что такое КПД ИБП переменного тока?

Коэффициент полезного действия представляет собой величину, характеризующую эффективность работы ИБП. Он показывает соотношение между выходной (полезной) мощностью «бесперебойника» и мощностью, потребляемой им от сети электропитания.

КПД ИБП измеряется в процентах (от нуля до единицы) и чем выше его значение, тем меньше энергии источник бесперебойного питания затрачивает на свои нужды (то есть не доводит до конечной нагрузки). При снижении КПД эффективность работы «бесперебойника» падает и существенное количество энергии расходуется впустую, в частности на выделение тепла.

Важно отметить, что чрезмерное выделение тепла приводит к нагреву внутренних элементов ИБП, а это чревато рядом негативных последствий для устройства. В частности, от этого страдают размещённые на платах силовой части электролитные конденсаторы, а также встроенные аккумуляторы (при их наличии в конструкции устройства).

У современных ИБП топологии онлайн значение КПД может варьироваться от 80 до 99% в зависимости от влияния внешних факторов и режимов работы, которых у данных моделей может быть несколько:

Обратите внимание!
Стопроцентного КПД у ИБП не может быть, поскольку функционирование внутренних компонентов устройства невозможно без потребления электроэнергии. Например, в режиме онлайн выпрямитель и инвертор работают непрерывно и расходуют электричество даже в момент, когда сетевое напряжение находится в норме. Кроме того, определённые потери происходят и при подзарядке аккумуляторов. Обратите внимание!
ИБП в режиме «ECO» может находится только тогда, когда электросеть будет иметь необходимое значение сетевого напряжения (в некоторых моделях такое значение можно настроить вручную). Если же параметры сети выходят за установленные рамки, то ИБП автоматически перейдет в режим «онлайн» и его КПД изменится.

Основные факторы, влияющие на КПД ИБП

На КПД источника бесперебойного питания влияют такие факторы, как мощность подключенной нагрузки, значение входного сетевого напряжения, а также заряд батареи.

Разберем данное влияние на конкретных примерах:

ИБП с выходной мощностью 1000 ВА/900 Вт, мощностью холостого хода 25 Вт и заявленным значением КПД в режиме «онлайн» 96%;
нагрузку с потребляемой мощностью 200 Вт, что примерно 23% от мощности источника питания;
сетевое напряжение 220 В.

В данной ситуации ИБП из сети потребит 225 Вт (мощность нагрузки + мощность ИБП в режиме холостого хода) и фактический КПД в режиме «онлайн» составит 85%.

Отметим, что здесь мы не учли потребление энергии зарядным устройством, которое может забрать из сети дополнительные Ватты и, соответственно, понизить КПД ещё на несколько процентов.

Данные по ИБП и сети аналогичны предыдущему примеру, а нагрузка увеличена до 900 Вт.

Из вышерассмотренных примеров видно, что чем больше мощность нагрузки соответствует номинальной мощности ИБП, тем выше будет значение его КПД. Поэтому подбирать ИБП по мощности необходимо в соответствии с суммарной мощностью подключаемых электроприборов, а рекомендуемый запас не должен превышать 20-30% (выбирать модель совсем без мощностного запаса тоже не следует).

Подробнее о правильном подборе ИБП можно прочитать в статье «Как выбрать ИБП?».

Обратите внимание!
В обоих примерах сетевое напряжение стабильно и имеет номинальное значение, поэтому целесообразно использовать режим работы «ECO» (при его наличии в устройстве), который позволит питать любую нагрузку через ИБП с максимальным КПД.

ИБП аналогичен первомувторому примеру, а нагрузка - второму примеру. Значение сетевого напряжения составляет 180 В.

КПД устройства снизится.

Какой КПД имеют модели ИБП производства ГК «Штиль»?

Российский производитель систем электропитания ГК «Штиль» выпускает широкий модельный ряд однофазных и трехфазных онлайн ИБП мощностью от 0,25 до 500 кВА. Устройства в зависимости от модели представлены в настенном, напольном, стоечном, универсальном (стоечное/напольное), шкафном и модульном исполнении.

ИБП «Штиль» подходят для работы с большинством современных нагрузок и применяются как в быту, так и в коммерческом и промышленном секторах.

Работа ИБП «Штиль» основана на технологии двойного преобразования энергии, которая обеспечивает:

ИБП «Штиль» имеют следующие показатели КПД в разных режимах работы:

в режиме онлайн (то есть во время стабилизации сетевого напряжения) – до 96%;
в режиме работы от аккумуляторных батарей – до 95%;
в режиме байпас или ECO – 99%.

Отметим, что данные показатели КПД являются одними из самых высоких по сравнению с ИБП топологии онлайн других производителей.

Еще вчера многие считали, что поскольку в России электричество дешевое, то и забивать голову всякими изысками, связанными с его экономией, не стоит. Сегодня же вопросы экономии выходят на первый план. Все чаще специалисты интересуются способами энергосбережения при использовании ИБП большой мощности, возможностями оптимизации их КПД и целесообразностью применения экономичных режимов.

Наиболее остро вопросы энергосбережения стоят именно при использовании ИБП большой мощности. Почему? Во-первых, чем больше мощность системы бесперебойного электропитания, тем больше киловаттов (а значит, и рублей) сэкономит компания при повышении КПД на каждый процент. Во-вторых, мощные ИБП, как правило, основаны на онлайновой схеме с двойным преобразованием, которая характеризуется значительно большими потерями, чем офлайновая и линейно-интерактивная схемы, применяемые в ИБП малой мощности.

Напомню, что офлайновые ИБП в штатном режиме работы (когда характеристики входного напряжения укладываются в заданные пределы) подключают нагрузку через фильтр непосредственно к внешней электросети. Как только характеристики выходят за допустимые пределы, нагрузка переключается на питание от аккумуляторной батареи. Линейно-интерактивные ИБП отличаются от офлайновых наличием стабилизатора входного напряжения. Он обеспечивает корректировку напряжения в сторону его повышения или понижения и потому гарантирует нормальное питание нагрузки без привлечения батареи при более значительных просадках и всплесках напряжения внешней электросети.

Онлайновые ИБП работают принципиально по-иному: они преобразуют поступающее на вход переменное напряжение в постоянное (это делает выпрямитель), а затем постоянное напряжение – снова в переменное (инвертор). Такое двойное преобразование, с одной стороны, практически полностью ограждает нагрузку от любых искажений, имеющих место во внешней сети, но с другой – снижает КПД.

Несколько процентов до идеала

Последним значимым шагом в области совершенствования элементной базы ИБП, приведшим к существенному увеличению КПД онлайновых систем, стал состоявшийся несколько лет назад переход на IGBT-транзисторы. До этого основные силовые узлы ИБП (выпрямитель и инвертор) строились на базе кремниевых тиристоров. Эти надежные и относительно дешевые полупроводниковые элементы способны работать с большими токами и напряжениями, выдерживая продолжительную нагрузку и импульсные воздействия. Однако они обладают меньшим быстродействием по сравнению с IGBT-транзисторами, а значит, хуже приспособлены к работе с нелинейной нагрузкой. Особенности коммутации тиристоров таковы, что они очень хорошо подходят для построения выпрямителей, но инверторы на тиристорах требуют сложных схем управления для включения и выключения этих элементов. Кроме того, силовые узлы на тиристорах, как правило, более громоздкие и шумные, чем узлы, построенные на IGBT-транзисторах.

На рынке еще представлены старые модели ИБП с тиристорными выпрямителями. КПД таких устройств в среднем находится в диапазоне от 90 до 92%. Что же касается КПД современных систем, построенных на базе IGBT-транзисторов, то он составляет 93–96%. Однако какого-либо дальнейшего его увеличения за счет улучшения схемотехники ИБП в ближайшее время не предвидится.

«До абсолютного (недостижимого!) значения – 100% – осталось не так много: около 4%. Думаю, серьезного прорыва здесь не будет, хотя, несомненно, все производители продолжат борьбу за повышение КПД, ведь высокий КПД – это не только снижение прямых потерь, но и экономия средств, которые тратятся на дополнительное охлаждение источников», – говорит Сергей Щербаков, руководитель системных инженеров московского офиса компании APC by Schneider Electric.

«Сегодня практически все производители ИБП строят свои решения на сходной элементной базе, и каждый элемент имеет собственный КПД. Поэтому “изобрести вечный двигатель” при текущей элементной базе и наработанных схемотехнических решениях или “выдавить” еще пару процентов весьма затруднительно», – считает Олег Соколов, специалист компании Powercom.

При первом взгляде на любой ИБП большой мощности кажется, что софта тут немного, главное – железо. Однако сегодня, когда многие «железные» способы повышения КПД исчерпаны, важнее становится оптимизация программного обеспечения. Константин Соколов из компании «Абитех», представляющей в России ИБП фирмы GE Digital Energy, среди возможностей повышения КПД называет доработку управляющего ПО и повышение эффективности алгоритмов управления. Касаясь же аппаратной части, он отмечает изменение компоновки силового блока современных ИБП, который оптимизируется для улучшения теплового режима. В мощных устройствах начинают применять системы водяного охлаждения транзисторов инвертора, что позволяет сохранить компактность блоков, снизить потери на переключение и уменьшить акустический шум.

Когда загрузка невелика

КПД источников бесперебойного питания зависит от многих факторов, один из основных – уровень загрузки. Понятно, что на практике ИБП почти никогда не загружены на 100%. Источники предыдущих поколений характеризовались существенным снижением КПД при уменьшении уровня загруженности. Ряд последних моделей мощных ИБП ведущих производителей построен таким образом, что КПД достигает максимума при работе в диапазоне загрузки 0,5–0,75 (см. таблицу). Это обеспечивается оптимизацией режимов работы транзисторов инвертора (в основном благодаря применению более совершенных алгоритмов управления) и регулированием производительности различных систем ИБП (снижением скорости вращения вентиляторов охлаждения или их частичным отключением и т.п.).

**Минимальное гарантированное значение, соответствующее самой неблагоприятной комбинации случайных факторов.

Чем меньше КПД источника зависит от уровня загрузки, тем гибче возможности его применения при сохранении высокой эффективности. Особенно это важно при построении параллельной системы. Как отмечает Андрей Вотановский, технический специалист компании Emerson Network Power/Liebert, для создания максимально эффективной параллельной системы необходимо очень точно выбирать мощности составляющих ее подсистем: чем лучше будет подобрана мощность, тем выше эффективность системы в целом. Он считает, что КПД при изменении загрузки снижается меньше у источников бесперебойного питания, построенных по бестрансформаторной технологии с выпрямителем на IGBT-транзисторах.

Ряд производителей предлагают специальные средства для повышения эффективности работы параллельных систем. Так, например, программный комплекс Argus компании GE Digital Energy позволяет реализовать параллельную систему на базе ИБП серии SitePro или SG с автоматическим отключением ИБП при снижении нагрузки с сохранением заданного уровня резервирования. За данную технологию энергосбережения – IEM (Intelligent Energy Management) – разработчики были удостоены премии ETA от Швейцарского союза по потреблению электроэнергии (Verband Schweizerische Elektrizitatswerke).

Специалисты компании Socomec предлагают для комплексов из нескольких включенных в параллель ИБП режим Energy Saver. При его использовании в каждый конкретный момент времени работают только те ИБП, которые нужны для питания нагрузки, а остальные находятся в режиме ожидания. Когда потребляемая нагрузкой мощность возрастает, необходимый для выдачи дополнительных киловаттов ИБП мгновенно включается в работу. В Socomec считают, что этот режим идеально подходит для нагрузок, подверженных частым изменениям потребляемой мощности.

Еще один вариант, который позволяет добиться высокого КПД системы, – применение модульных ИБП. В этом случае максимальная загрузка ИБП обеспечивается путем поэтапного увеличения числа модулей. Например, как поясняет С. Щербаков из АРС, в модульной системе на 144 кВА в качестве избыточного может служить силовой модуль мощностью 16 кВА – это немногим более 10% мощности системы и не оказывает существенного влияния на КПД. Если же устанавливать в параллель две системы по 144 кВА, то для обеспечения резервирования необходимо, чтобы нагрузка каждой из них составляла порядка 70 кВА – 50% максимальной нагрузки. Если используемые ИБП не гарантируют высокий КПД при такой, половинной, загрузке, то эффективность комплекса существенно снизится.

Экорежим

Большинство современных онлайновых ИБП поддерживают экономичный режим, когда электроэнергия с входа ИБП через электронный байпас поступает непосредственно на выход (в этом случае источник работает фактически по офлайновой схеме). Но на практике его используют довольно редко, опасаясь возможной потери нагрузки при переключении с экорежима в режим двойного преобразования.

По мнению А. Вотановского из Emerson/Liebert, эти опасения во многом преувеличены, но небеспочвенны. Главная их причина – низкое качество питающих сетей, в результате чего ИБП может очень часто переключаться из экорежима в режим двойного преобразования и обратно. Каждое такое переключение связано хотя и с минимальным, но переходным процессом, поэтому многие заказчики отказываются от экономии, чтобы не подвергать ценную нагрузку даже гипотетической опасности. С технической точки зрения блоки питания ИТ-нагрузки, соответствующие европейским стандартам, должны компенсировать столь малые переходные процессы без каких-либо последствий для нагрузки.

При работе в экорежиме ИБП Emerson/Liebert подают питание на нагрузку через статический (электронный) байпас. Пока параметры сети находятся в заданных пределах, сетевое напряжение в этом режиме фильтруется пассивными фильтрами, а аккумуляторные батареи имеют возможность заряжаться. При возникновении каких-либо проблем с питанием источник немедленно возвращается в режим двойного преобразования. Быстрота переключения гарантируется высокоскоростным DSP-процессором, отвечающим за работу системы.

Частое переключение режимов ИБП при сильных колебаниях напряжения в сети называет в качестве причины отказа от использования экорежима и К. Соколов из компании «Абитех». Он считает, что этот режим не представляет опасности для работы нагрузки, допускающей колебания величины напряжения ± 10% и частоты ± (4–6)%. Специалист «Абитеха» приводит характеристики ИБП фирмы GE Digital Energy серий SitePro и SG: в них длительность переходного процесса в момент переключения с байпаса на инвертор составляет менее 2 мс, а прерывания питания нагрузки не происходит вообще, поэтому при их использовании опасения потери нагрузки неоправданны.

Об отсутствии какого-либо перерыва в питании нагрузки при переключении между режимами ИБП компании Chloride говорит ее менеджер Анатолий Маслов. Эта компания предлагает запатентованный адаптивный алгоритм, который учитывает множество параметров отказов входной сети за большой период времени (периодичность отказов, их длительность и др.). ИБП работает по байпасной или по инверторной линии в зависимости от результатов анализа качества сетевого питания, однако даже при работе по байпасной линии инвертор не выключается. Но, несмотря на эффективность данного алгоритма, в случае сильно искажающих нагрузок А. Маслов рекомендует использовать режим с двойным преобразованием.

В ИБП компании Socomec для экономичной работы реализовано несколько режимов. При работе в экорежиме время переключения в режим двойного преобразования – около 15 мс. Экорежим оправдан при подключении менее требовательных потребителей или в периоды, когда не требуется постоянное электропитание, например ночью. КПД источника в данном режиме – порядка 98%, а его недостатки – уже упомянутое время переключения и прохождение высших гармоник, генерируемых в питающей сети нелинейными нагрузками. Эти недостатки отсутствуют при работе в режиме Always on: в этом случае инвертор продолжает работать (значит, перерыва при переключении не возникает), выступая также в роли активного компенсатора гармоник. В результате на нагрузку поступает синусоидальный ток.

Покупать дорогостоящий ИБП для того, чтобы использовать его затем в режиме электронного байпаса, не совсем разумно, считает С. Щербаков из АРС. Связано это, в частности, с тем, что при работе через электронный байпас не будет осуществляться полная «очистка» входного напряжения, как это происходит при двойном преобразовании. Специалист АРС объясняет, что переключение ИБП этой компании из режима электронного байпаса в режим двойного преобразования означает включение инвертора, которое может сопровождаться пусть небольшим, измеряемым миллисекундами, но перерывом в электропитании. Более того, инвертор моментально загружается с 0 на 80–90% (если загрузка ИБП полная), что чревато провалом напряжения (до 5%) и может повлиять на работу нагрузки. В некоторых моделях ИБП компании АРС (MGE Galaxy) непрерывность переключения из обычного режима в режим электронного байпаса и обратно обеспечивается специальным алгоритмом синхронизации совместной работы байпасного и инверторного статических переключателей.

По словам Дениса Андреева, руководителя департамента ИБП компании Landata – дистрибьютора оборудования фирмы Eaton, выпускаемые ею в настоящее время ИБП имеют очень высокий КПД, поэтому не нуждаются в экорежиме. «Ранее ИБП Eaton серии 9150 (мощностью 8–15 кВА) и 9305 (8–80 кВА) поддерживали такой режим, но сегодня в российских условиях мы его практически не используем. Одна из главных причин – отсутствие полной защиты нагрузки в этом режиме. Да и качество напряжения в России довольно низкое, поэтому частые переключения между режимами способны привести к досрочному выходу из строя ИБП», – отмечает он.

К числу производителей, не поддерживающих экорежим, относится иизраильская компания Gamatronic. Учитывая тот факт, что большинство блоков питания современного оборудования имеют время удержания (hold up time) не менее 15 мс, Арье Зафранский, инженер-разработчик Gamatronic, допускает возможность применения этого режима. Но поскольку на практике встречается и более чувствительное оборудование, компания предлагает ориентироваться на схему с двойным преобразованием.

Производители ИБП уже предлагают немало энергосберегающих опций, и есть все основания полагать, что в ближайшее время развитие этих возможностей станет основным направлением их НИОКР. Выбор и грамотное использование экономичных функций во многом зависит от четкого ранжирования возможностей и потребностей разного оборудования. Скажем, низкоприоритетные системы вполне можно «посадить» на экорежим, тогда как критически важные оставить только на двойном преобразовании, запретив обслуживающим их ИБП переходить на экономичный вариант. Такой подход позволит сэкономить средства, гарантировав высокую степень готовности наиболее важной аппаратуры.

07 мая 2015 г. | МакФарлейн Роберт | Категория: Обсуждаем статью

Установки эко-ИБП помогут повысить энергоэффективность ЦОДа, а также имеют новую архитектуру, позволяющую быстро реагировать на отключения.

Дата-центры форсируют задачи повышения энергоэффективности без ущерба надежности. Вы хотите узнать, в какой области предстоит самая большая работа? В энергоснабжении.

Источники бесперебойного питания (ИБП) значительно усовершенствованы. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ) повышают энергетическую эффективность до уровня 90% и выше, а бестрансформаторная схема добавляет еще 2%. Согласование нагрузки, синфазность и более высокое напряжение, подаваемое на IT-оборудование, также работают на эту задачу.

Любой был бы рад сэкономить $25 000 в год на счетах за электричество с помощью высокоэффективных ИБП, но для многих операторов сроки возврата инвестиций представляют собой проблему. Если взять ИБП на 500 кВт, то повышение эффективности на 2 или 3% будет означать, что окупиться такое вложение сможет в течение двух, если не трех десятилетий. Новые топологии ИБП обещают высокую энергоэффективность, снижая потребления электричества и делая более привлекательной идею модернизации парка ИБП.

Экономичные системы ИБП – также их называют энергосберегающие системы, с режимом экономии или эко-режимом – питают IT-оборудование от сети общего пользования до тех пор, пока этот источник не прекращает снабжение, либо пока напряжение не падает ниже установленного предела. И только тогда включаются в работу аккумуляторы. Звучит устрашающе? Не обязательно.

«Если работа в эко-режиме не ставит под угрозу выполнение требований к питанию критической нагрузки в то время, как входная мощность на ИБП находится за пределами допустимых значений, и мы можем продемонстрировать немедленный переход из эко-режима к аккумулятору (инвертору), то эта система оправдает наши ожидания от работы ИБП», - говорит Эд Рафтер, вице-президент по технологиям Uptime Institute, организации, которая занимается сертификацией надежности и резервирования дата-центров. Он добавляет, что «есть и другие нюансы, которые необходимо принять во внимание».

Опции эко-ИБП

Существует три общепризнанных технологии ИБП: источники с двойным преобразованием энергии, линейно-интерактивные ИБП, не зависящие от напряжения (VI) и ИБП резервного типа (standby). Системы ИБП с двойным преобразованием, не зависящие от напряжения и частоты, считаются наиболее надежными, но в лучшем случае их эффективность достигает 96%.

Многие эко-ИБП представляют собой довольно сложные адаптации вариантов линейно-интерактивных ИБП или ИБП резервного типа. Некоторые эко-ИБП конфигурируются как VI-системы с двойным преобразованием энергии, у которых переключатель байпаса обычно выключен.

Линейно-интерактивные VI-ИБП имеют контролируемое выходное напряжение, но ту же частоту на выходе, что и на входе. В результате их эффективность достигает 98%.

ИБП резервного типа имеет инвертор, который не работает до тех пор, пока не прекратится подача энергии от внешнего источника. Эко-система ИБП, зависящая от напряжения и частоты (VDF), или ИБП резервного типа держат биполярные транзисторы с изолированным затвором наготове, чтобы инвертор мог начать подавать мощность через 2 мс после активации. Эти архитектуры позволяют достичь эффективности 99%.

Риски и проблемы

Пользователи сталкиваются с двумя проблемами при работе с эко-ИБП: аномалии внешней линии энергоснабжения достигают IT-оборудования, а стабильная подача энергии начинается достаточно быстро, чтобы обеспечить бесперебойную работу серверов при сбое энергоснабжения. Проектировщики ИБП предприняли значительные шаги на пути к устранению рисков.

Аномалии не должны волновать, когда система работает в режиме «эко», особенно если у вас развитая, зрелая энергетическая инфраструктура. Эко-ИБП имеют фильтры и должны использовать устройства защиты от колебаний на контуре байпаса для предотвращения резких скачков и провалов напряжения на линии. ИБП, основанные на топологии VI, дают более надежную защиту от проблем линии, нежели VDF- системы. Для местности с ненадежным энергоснабжением вряд ли подойдет эко-ИБП. В других местах при хорошо спроектированной системе подверженность колебаниям должна быть минимальной, и потенциальная экономия будет весьма существенна.

Трансформаторы теряют около 2% своей мощности, поэтому эко-ИБП не используют трансформаторы. Без трансформатора электрическая схема должна включать защиту от тока короткого замыкания: короткие цепи, которые заставляют ток (амперность) внезапно повышаться.

Время восстановления системы ИБП включает множество вариаций. Конденсаторы питания IT-нагрузки накапливают мощность, которая идет с короткими перерывами (в среднем 8,3 мс). Контуры датчика должны выявлять проблемы во входящем энергоснабжении и открывать переключатель байпаса – и включать инвертор в VDF- системе - до того, как полная мощность пойдет на IT-оборудование. Если ИБП быстро восстанавливает стабильную подачу питания, IT-оборудование должно продолжить работу в нормальном режиме – однако гарантии нет. Всем электрическим системам требуются время для стабилизации, когда они неожиданно подвергаются ударной нагрузке полной мощности, и это добавляет миллисекунды (и более) к общему времени восстановления.

Старые конденсаторы могут оказаться не полностью заряженными, что уменьшит время работы в переходный период. Эко-ИБП переключается на аккумулятор, когда напряжение выйдет за рамки допустимого, и это может быть от +10% до -15%, поэтому VDF-ИБП дают пониженное напряжение до тех пор, пока оно не вернется в пределы нормы. Даже новые конденсаторы могут не зарядится полностью при снижении напряжения, например, при провалах подаваемой мощности, и это также уменьшит время автономной работы.

В редких случаях, когда совпадут сразу несколько факторов, применение эко-ИБП может вполне объяснимо вызвать разрушение серверов. Это – плата за достижение максимальной энергоэффективности.

«Опытным путем мы поняли, что использование этих эко-конфигураций действительно представляет некоторый риск», - говорит Рафтер. «И если смотреть непредвзято – они и должны представлять риск. Ничего не дается даром, даже эко-режим».

Восстановление магистрального энергоснабжения

Нагрузка на аккумулятор – проблема любого ИБП, ведь использование и повторная зарядка укорачивает срок службы батареи. Топология VDF не подвергает аккумулятор стрессу до тех пор, пока не случается переключение, но системы VI могут, потому что инвертор всегда задействован. Хорошо спроектированная система VI получает дополнительную мощность от выпрямителя без разрядки батареи до тех пор, пока не прекратится собственно подача энергии.

Когда подача энергии возобновляется (от магистрали или от генератора), система, как правило, остается нестабильной в течение нескольких секунд. Магистраль может отключаться и включаться по нескольку раз. Эко-ИБП должна сама решить, когда переключиться обратно на байпас, поэтому она обычно имеет встроенное логическое устройство задержки и мониторинга для предотвращения возврата к магистральному питанию раньше срока. Пока аккумулятор не разрядится, это мало чем отличается от ИБП с двойным преобразованием.

Увеличение времени работы аккумулятора не поможет. Без наличия генератора, который будет поддерживать системы охлаждения, и аккумуляторы, и ИБП перегреются.

Действительная эксплуатационная эффективность

Реальная эффективность эко-ИБП доказана статистически и учитывает топологию ИБП, надежность магистрального энергоснабжения и условия эксплуатации ЦОДа. Поэтому производители на самом деле не могут указать точную цифру. Эффективность системы, построенной на топологии VDF, зависящих от напряжения и частоты, может достигать 99% в эко-режиме. Другая система, на архитектуре VI покажет чуть меньшую эффективность из-за незначительного потребления инвертора. Один производитель ИБП заявляет о 98.3% независящих систем – всего на 0.7% ниже.

Реальный критерий – это фактическое время работы в эко-режиме. Одна установка показала работу 1050 часов в режиме двойного преобразования из общего числа работы 21 000 часов – то есть, 95% работы в эко-режиме. Если эко-режим эффективен на 99%, а двойное преобразование – на 95%, то фактическая эффективность составила 98,79%.

Один дата-центр из сферы финансового сектора работает на двойном преобразовании в течение критических дневных часов и в эко-режиме по ночам. Такая конфигурация сокращает экономию, но максимизирует надежность в течение наиболее критического времени суток.

Скоро вы увидите эко-режим на любом новом ИБП. Разберитесь, когда и как его использовать в вашем дата-центре: сколько он реально экономит, вы сможете узнать лишь по факту использования спустя некоторое время.

Чтобы оставить свой отзыв, вам необходимо авторизоваться или зарегистрироваться

Читайте также: