與雙變換在線工作模式剛好相反，綠色休眠在線模式的工作原理是在輸入市電品質(zhì)較好的情況下，將市電通過(guò)UPS旁路直接供電給數(shù)據(jù)中心的IT負(fù)載，而UPS內(nèi)部的逆變器處于在線備份狀態(tài)，從而使整個(gè)UPS系統(tǒng)的供電效率高達(dá)驚人的99%，而且這一休眠效率不受UPS負(fù)載率的影響，實(shí)現(xiàn)了“UPS基本不耗能”的節(jié)能降耗總目標(biāo)；同時(shí)通過(guò)微秒級(jí)的快速跟蹤及DSP技術(shù)，始終保持逆變器在線備份的電壓、頻率、相位參數(shù)完全與旁路輸入同步，保證了分級(jí)切換的“不間斷”。

根據(jù)輸入市電的品質(zhì)情況，此UPS系統(tǒng)的工作可分成下列三級(jí)：

第一級(jí)——綠色休眠在線模式。如圖3所示，當(dāng)UPS檢測(cè)到市電的電壓與頻率落在最里邊的圓內(nèi)時(shí)（圓的大小即第一級(jí)模式時(shí)的電壓U1與頻率f1，可依據(jù)負(fù)載的性質(zhì)及輸入市電的狀況改變與設(shè)置），UPS自動(dòng)進(jìn)入綠色休眠節(jié)能模式運(yùn)行。在這一模式下，UPS內(nèi)部的整流器、逆變器、充電器均處于在線休眠狀態(tài)，不僅基本上不損耗電能，而且使主功率器件也處于電休眠狀態(tài)，提高了這些UPS內(nèi)部核心部件工作的可靠性并延長(zhǎng)其使用壽命。

第二級(jí)——雙變換在線模式。當(dāng)市電的電壓與頻率波動(dòng)加劇，超出最內(nèi)部的圓形界限落在圖3中間的圓環(huán)形帶區(qū)時(shí)，UPS立刻轉(zhuǎn)換到整流、逆變的雙變換模式，此時(shí)的UPS40%負(fù)載工作效率通常在85%～94%，與目前數(shù)據(jù)機(jī)房UPS的工作模式完全相同。

第三級(jí)——電池放電逆變模式。當(dāng)市電的電壓與頻率越出中間的圓時(shí)或者停電時(shí)，即超出了UPS整流輸入所允許的電壓與頻率范圍時(shí)，UPS將關(guān)斷整流器，進(jìn)入電池放電工作模式，此模式下UPS的滿載工作效率為86%～95%.

根據(jù)國(guó)內(nèi)典型數(shù)據(jù)中心實(shí)際電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于進(jìn)行上述分級(jí)運(yùn)行的UPS系統(tǒng)，如果設(shè)定U=240V，f =50Hz，其一年的95%時(shí)間將運(yùn)行在休眠模式，小于5%的時(shí)間工作在雙變換模式，不到1%的時(shí)間工作在電池放電模式。如果以一個(gè)負(fù)載容量為5000kW的中等規(guī)模IDC機(jī)房采用傳統(tǒng)12脈沖相控整流UPS為例，假設(shè)其40%負(fù)載率下的效率為達(dá)到了國(guó)家能效III級(jí)UPS標(biāo)準(zhǔn)的87%為計(jì)算依據(jù)，其每年的電費(fèi)節(jié)約將高達(dá)460多萬(wàn)元，如表1所示。

4 綠色休眠在線模式的安全切換問(wèn)題

采用UPS綠色休眠在線模式對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的節(jié)能效果是非常顯著的，但是很多用戶擔(dān)心分級(jí)轉(zhuǎn)換的時(shí)間間隙問(wèn)題，是否會(huì)因切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致負(fù)載斷電呢？

實(shí)際上這種擔(dān)心對(duì)于伊頓公司的產(chǎn)品與技術(shù)而言是多余的，以伊頓公司的最新一代UPS9395為例，由于采用了專利的休眠技術(shù)、同步跟蹤技術(shù)及多DSP數(shù)字鎖相技術(shù)等諸多業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)，不僅保證了分級(jí)的安全性和穩(wěn)定性，也保證了切換時(shí)間的快速性。

首先是分級(jí)切換時(shí)的電壓變動(dòng)數(shù)據(jù)，其實(shí)測(cè)的三相電壓變動(dòng)曲線如圖4所示，UPS輸出三相電壓動(dòng)態(tài)偏離值遠(yuǎn)小于UPS標(biāo)準(zhǔn)CLASS1及計(jì)算機(jī)安全標(biāo)準(zhǔn)ITIC曲線的輸入電源安全要求，標(biāo)明切換瞬間的電壓波動(dòng)很小，完全優(yōu)于IT負(fù)載對(duì)輸入電壓波動(dòng)的容差。

其次是切換間隙時(shí)間，實(shí)際測(cè)量的三相電壓波動(dòng)的切換時(shí)間最大為1.6ms，單相電壓波動(dòng)的切換時(shí)間最大也為1.6ms，如圖5所示，這一時(shí)間不僅遠(yuǎn)小于機(jī)房IT負(fù)載所要求的安全轉(zhuǎn)換間隙，還遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)中心機(jī)房常用的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)STS所能達(dá)到的最快4～5ms的轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而確保了機(jī)房負(fù)載在轉(zhuǎn)換過(guò)程中的供電安全性。

5 綠色休眠在線模式提升了UPS

系統(tǒng)的安全可靠性

與雙變換在線工作模式相比，工作在綠色休眠在線模式的可靠性也得以明顯提高。

傳統(tǒng)的雙變換在線模式在95%的時(shí)間內(nèi)，工作在整流器和逆變器頻繁開關(guān)工作及承受負(fù)載電流沖擊的工作狀態(tài)，其功率管不斷地在開通、關(guān)斷狀態(tài)變換，導(dǎo)致了大量的開關(guān)損耗和器件的溫升，并加速了器件的疲勞與老化，其系統(tǒng)的故障率相對(duì)較高，這也是為什么長(zhǎng)期以來(lái)行業(yè)用戶總是對(duì)UPS可靠性不放心的根源所在。

而采用綠色休眠工作模式的UPS在95%的工作時(shí)間內(nèi)，UPS內(nèi)部的整流器、逆變器均處于在線休眠狀態(tài)，沒(méi)有任何負(fù)載電流流過(guò)，也不需要功率管狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，不僅基本上不損耗電能，而且使主功率器件完全處于“休息”狀態(tài)，提高了這些UPS內(nèi)部核心部件工作的可靠性并延長(zhǎng)了使用壽命。

在切換狀態(tài)時(shí)，雙變換工作模式下，當(dāng)UPS出現(xiàn)故障時(shí)需要一次切換轉(zhuǎn)到靜態(tài)旁路系統(tǒng)工作；而休眠工作模式，當(dāng)出現(xiàn)市電故障時(shí)，需要一次切換到雙變換工作。切換的可靠性基本等價(jià)。

所以相對(duì)而言，綠色休眠技術(shù)在節(jié)約大量能源的同時(shí)，也提高了UPS系統(tǒng)的工作可靠性。

6 與早期的“效率優(yōu)化”或“旁路優(yōu)先”的技術(shù)

差異

伊頓9395的綠色休眠在線模式在節(jié)能效果與轉(zhuǎn)換安全性上完全不同于一些廠商及原伊頓愛克賽自身在上世紀(jì)90年代中期推出的所謂“效率優(yōu)化”或“旁路優(yōu)先”等傳統(tǒng)技術(shù)。長(zhǎng)期以來(lái)，“效率優(yōu)化”或“旁路優(yōu)先”技術(shù)一直無(wú)法解決“效率優(yōu)化了”但轉(zhuǎn)換時(shí)間太長(zhǎng)（超過(guò)10ms）或轉(zhuǎn)換時(shí)間改進(jìn)了但“效率不夠優(yōu)化，僅為96%～97%”的矛盾，由此導(dǎo)致了工作在這一模式的UPS工作可靠性和穩(wěn)定性不高，機(jī)房負(fù)載始終處在供電中斷風(fēng)險(xiǎn)的隱憂之中。如一些廠家采用“旁路優(yōu)先”的在線互動(dòng)工作模式，效率通常小于97%，由于跟蹤精度差經(jīng)常導(dǎo)致需要切換時(shí)無(wú)法安全切換的致命問(wèn)題；而另一些廠家則采用“后備式”工作模式，轉(zhuǎn)換時(shí)間太長(zhǎng)，通常約需10ms，這是高端IT負(fù)載所無(wú)法承受的。而伊頓9395綠色休眠技術(shù)，通過(guò)多DSP技術(shù)架構(gòu)并引入現(xiàn)代最先進(jìn)的“云”計(jì)算技術(shù)理念，融合當(dāng)代電力電子技術(shù)的最新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)效率、轉(zhuǎn)換時(shí)間及轉(zhuǎn)換安全性三者的有機(jī)統(tǒng)一，大幅度提高了UPS在休眠狀態(tài)及“休眠”到“喚醒”工作轉(zhuǎn)換過(guò)程中的節(jié)能效率，并確保了極高的工作可靠性。

這一在線休眠模式不僅能輕易地實(shí)現(xiàn)UPS單機(jī)的休眠，而且能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)并機(jī)系統(tǒng)的休眠，所以它非常適合擁有大容量UPS的數(shù)據(jù)中心機(jī)房。即使與最近在通信行業(yè)正在嘗試的高壓直流電源相比，其效率與可靠性也明顯優(yōu)于后者。在國(guó)外，這一技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用，帶來(lái)了數(shù)據(jù)中心電源安全與節(jié)能和諧統(tǒng)一的革命性變革；在國(guó)內(nèi)最大的IC制造業(yè)中，已有70多臺(tái)伊頓9395 200～800kVA全部成功地工作在在線休眠模式。

7 結(jié)束語(yǔ)

由于IT負(fù)載電源自身的四級(jí)變換對(duì)輸入電源的高精度凈化、穩(wěn)壓功能以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)通常具有的較好電能品質(zhì)，在絕大部分市電品質(zhì)良好的工作時(shí)間內(nèi)繼續(xù)讓UPS工作在雙變換模式不僅是能源的無(wú)端浪費(fèi)，而且這一多余的重復(fù)變換還導(dǎo)致了UPS事故的高發(fā)和可靠性的大幅度下降，因此轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)技術(shù)觀念，在數(shù)據(jù)中心機(jī)房廣泛采用UPS綠色休眠在線技術(shù)作為主要的工作模式是大勢(shì)所趨。

同時(shí)由于UPS技術(shù)的飛速進(jìn)步和多年的成功應(yīng)用，UPS綠色休眠在線技術(shù)在提高能效、保證輸出電能的切換穩(wěn)定性、切換快速性及切換的可靠性方面得到了可靠的技術(shù)保障和長(zhǎng)期的實(shí)踐驗(yàn)證，從而為綠色休眠技術(shù)在數(shù)據(jù)機(jī)房的廣泛應(yīng)用消除了不必要的技術(shù)顧慮。

采用效率高達(dá)99%的綠色休眠技術(shù)UPS，可大幅度提高數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的節(jié)能降耗水平，從而為提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房的PUE指標(biāo)踏上一個(gè)全新的臺(tái)階，因此它應(yīng)該成為當(dāng)今數(shù)據(jù)中心UPS必備的功能和首推的工作模式。