许多关于UPS的Eco模式的营销资料里对它的阐述都非常模糊,将其描述为一种只存在极小或根本不存在不利风险的革新性新技术。这是一种误导,因为Eco模式这种运行模式已经存在数十年,实际上,它是离线式UPS所采用的基本运行模式,也称作“后备式”或“在线互动式”。
所有大型双转换在线式UPS都配备了“静态旁路”,它具备多种功能,其中包括作为UPS逆变器的冗余资源。请参见图1。
两条通路都可以承担供电负载,一个是在线(双转换)主回路,一个是旁路。注意当旁路激活时,负载被暴露于未经调节的市电接入。表1显示的是在在线模式和Eco模式下两种电源路径的具体工作情况:
值得注意的是,当处于在线模式下,UPS只有在出现故障时才使用旁路。在UPS的使用周期里,故障属于小概率事件。因此,当在线模式运行时,关键负载并不受制于电力干扰,即使主市电输入出现问题也不例外。而在Eco模式下,任何市电输入异常都会导致UPS在旁路和逆变器之间转换供电通路。
在线模式下,UPS会不间断地提供稳定的输出电压。而在Eco模式下,负载一般由旁路提供电源,并允许市电输入直接为负载供电,同时只有当市电输入消失时才会启用UPS逆变器。在Eco模式下,UPS逆变器处于“后备”状态。原则上来讲,这只是对UPS控制软件的一个简单改动。但是,实际情况更为复杂,本系列文章后面的几期将作具体的介绍。
Eco模式的优点是旁路的效率一般在98%-99%之间,而基本型UPS的效率在94%-97%之间。也就是说,当使用Eco模式时,UPS的效率将提高2%至5%。
采用Eco模式的代价是IT负载接入市电供电,而没有经过UPS调节。UPS必须不断监控市电输入,并在发现问题且当该问题尚未影响到关键负载时,迅速切换到UPS的逆变器。这听起来很简单,但实际操作起来非常复杂并且需要承担很多风险以及一些潜在的负面影响,我们会在之后的系列文章中详细探讨。图2展示的是一台UPS在Eco模式下应对电源故障的输出电压波形。
需要注意的是供应商宣称对电源故障的探测和转换响应时间为1.2毫秒,但是在本示例中显然其表现并没有达到这一性能指标。
图2:Eco模式下运行的275kVA UPS在发生电源故障时的输出电压波形(上方波形为输出电压,下方波形为输出电流)
不同的供应商采用的Eco模式各不相同。系统运作备用逆变器的方式可以有很多种。模式的激活也可以有很多种,可在各种不同的设定情况下返回到UPS正常模式。一些供应商声称拥有特殊专利技术可以控制他们的转换开关。但是他们都采用相同的基本概念,那就是将IT负载暴露在未经调节的市电,发生电力问题时通过切换动作来获得少许的效率提升。
特别需要注意的是,大多数UPS系统提供的Eco模式并没有被实际使用。这种模式由用户选择激活。事实上,当施耐德电气旗下APC在上世纪90年代首次在大型UPS系统上提供Eco模式时,我们就发现实际上并没有客户使用了这项功能。但是,近期数据中心的节能风潮又将UPS系统的Eco模式带回了人们的视线。