数据中心UPS电源系统蓄电池组的选型研究

信息通信

INFORMATION & COMMUNICATIONS

2019年第5期

(总第197期)

2019(Sum. No 197)

数据中心UPS 电源系统蓄电池组的选型研究

包哲铭

(上海电信工程有限公司，上海200070)

摘要：文章主要讨论了环境温度与安全系数对蓄电池容量计算结果产生的影响，最后提出基于数据中心UPS 电源系统 蓄电池组容量计算选择与优化方案。

关键词:数据中心;UPS 电源系统;蓄电池组;选型优化

中图分类号:TN86 文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2019)05-0286-02

0引言

近几年来我国移动通信技术与互联网技术获得了迅猛发 展,人们需求日益增加，我国的信息化战略推进速度也在持续

加快。使用数据中心，可以促进通信行业与互联网行业获得

进一步发展。数据中心机房主要由服务器、交换机、路由器等

IT 设备共同组成。这些相关设备通常会釆用220V 交流或直

流电源作为主要的供电方式，从而加强数据中心设备供电的

稳定性。一般来说,机房会配备不间断电源系统，使设备获得

源源不断的电源。对于数据中心供电方式来说，通常会使用

市电双电源供电系统，同时为其配制质量更高的UPS 电池组 供电，如果市电发生故障，可以使用UPS 电源系统使计算机系 统获得正常运行，避免由于断电因素导致的重大损失。由此

可以看出，在供电系统中，UPS 作为核心设备，可以为数据中 心供电系统运行的稳定性与可靠性提供保障。

在UPS 系统中，蓄电池组作为核心部分，其性能会对全部 系统的运行稳定性、可靠性与安全性产生直接影响。蓄电池

组在正常运行过程中，处于浮充备用状态，如果发生事故，会

对每个重要的负荷提供应急的电力。与此同时，由于整体系

统中材料成本会占据很大比例，也会经常出现故障，因此必须 对蓄电池种类进行拓展，提高配套蓄电池的性能，才能使系统

整体获得更加稳定的运行。近几年来，UPS 系统运行环境与 性能指标要求与配套蓄电池选型可行性方面的相关的研究个

更加深入，使UPS 电源的供电持续性加强,同时节省运行成本。

1数据中心UPS 电源系统蓄电池组容量在工程中的

计算方法

本文在进行计算的过程中，主要遵循的相关标准与规范

包括YD/T 5040—2005 «通信电源设备安装设计规范》切与QB

-J - 017-2013(中国移动通信电源系统工程设计规范》等,

基于近一段时间内的实际符合对蓄电池组的容量进行配置， 同时将蓄电池使用期限作为基础,进行适当地长远发展考虑。

UPS 供电系统在运行过程中，每台UPS 中通常都会设置一组 蓄电池，如果发生容量不足的情况可以提供并联。与此同时,

即使某个UPS 接入蓄电池数量为两组，蓄电池为并联状态，但 依然可以将该UPS 认为与一组蓄电池组互相连接。另外，对

于UPS 系统对蓄电池组整体容量的配置选择方面，应符合相 应规范中对相应设备放电时间的规定，放电的实际功率应充 分满足数据中心UPS 供电系统的输出功率需求，还应对供电 系统的日后发展实际需求进行综合考虑。

设蓄电池组的容量为(A • h),其在标准环境温度基础上, 电池在给定时间止点若终止电压，可以为系统提供恒定的电

流A 与持续放电时间h 的乘积。充分明确UPS 系统品牌与 实际后备时间基础上，可以依据蓄电池的品牌样本数据中表

明的恒功率放电数据表，或观察恒流放电曲线的方式,使用功

率法与估算法的计算方式，对蓄电池组的型号的容量进行正

确选择。数据中心UPS 电源系统设计过程中，通常会遵循QB

—J - 017—2013《中国移动通信电源系统工程设计规范》18中

相关内容使用以下两种方式进行计算:第一，理论公式估算计

算方法。将规范中的相关需求作为基础，对蓄电池总容量保

障后备时间不低于0.5小时进行计算。第二，恒功率计算方 法。计算时，应充分明确蓄电池厂商提供的恒功率放电数表、

蓄电池额定放电功率表中的相关信息，从而对蓄电池组提供 的总功率值进行正确计算。

转速，将给定转速信号与实际转速信号或者估计转速作差 之后，通过速度控制器获得给定转矩值，将估计磁链、估计

转矩与相应的给定值作差之后，将两差值分别经过滞环控

制器之后获得磁链、转矩的控制信号,再结合转子位置以及 查找表获得相应的电压空间矢量，最终实现对电机转矩的

直接控制。它有着实现方式简单、转矩响应快、动态性能好

等优点。

由于直接转矩控制中观测定子磁链时需要考虑电机的定

子电阻参数,而在低速运行过程中，定子电阻的改变使得磁通

发生变化，进而产生畸变,影响了系统的性能。进而需要结合 相应的参数辨识方法来解决上述技术问题，而常用的参数辨 识方法有:模糊控制、神经网络控制、遗传算法等等，可通过在 线的方式实现电阻参数的辨识和补偿，进而提高控制系统性 能。在常规的直接转矩控制存在转矩脉动大、稳态性能差等 缺点的情况下，为了提高控制的整体性能，尤其在稳态性能提 高上,也提出了其他如改进的开关表控制、优化的定子磁链观 测、自适应磁链给定等直接转矩控制策略。

2结语

综上所述，不论是矢量控制技术还是直接转矩控制技术 都为永磁同步电机控制提供了不同的控制需求，但在现有控 制技术的基础上，提高控制精度,缩短控制时间仍然是控制的

最终目的。

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