請問您知道伊頓 UPS 為什么既靈活、可靠，又節(jié)能嗎？

    憑得是 Eaton 強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力！憑得是 Eaton 1000 多項(xiàng)專利技術(shù)的加持！

    本期伊課堂為大家詳細(xì)介紹  Eaton 熱插拔 UPS 的技術(shù)。

一、一款性能好、功能全的 UPS需要具備哪些特點(diǎn)？

    伊頓熱插拔模塊化 UPS 93P 系列是伊頓三相 UPS 中的優(yōu)等生。伊頓 UPS 型號中的 9 代表 UPS 可以解決九大電能質(zhì)量問題；3 代表輸出是三相；P 代表高級和高能。而 93P 平臺則是伊頓三相 UPS 中性能最好、功能最多的一個平臺，具有很多伊頓優(yōu)秀的技術(shù)基因。

    同時具有全球化的特點(diǎn)，所有的伊頓 93P 系列熱插拔模塊化 UPS 都使用相同的硬件模組、相同的拓?fù)洹⑾嗤能浖⑾嗤慕涌冢子诓僮鳌⒈ＷC性能穩(wěn)定，有利于產(chǎn)品大規(guī)模成熟量產(chǎn)；可以根據(jù)市場需求，進(jìn)行產(chǎn)品的快速升級和迭代開發(fā)，滿足多元化市場需求。

    93P 系列產(chǎn)品 2015 年上市，近期相繼推出了全模塊化 93PR 125kW UPS 和 93PR 600kW UPS 兩大新品，93PR 1200kW UPS 將在今年年底重磅推出，值得期待。

全模塊化設(shè)計(jì)

伊頓模塊化設(shè)計(jì)不僅應(yīng)用于 UPM、STS、通訊模塊、觸摸屏，還包括 PDU、內(nèi)置模塊化電池。將所有的結(jié)構(gòu)按照模塊化設(shè)計(jì)，可以使 UPS 實(shí)現(xiàn) N+X 的內(nèi)部冗余。如果一個模組故障，工程師可以在 UPS 工作模式下實(shí)現(xiàn) UPS 的在線維修維護(hù)，MTTR（平均無故障時間）可以達(dá)到 0。

93PR 125kW UPS 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

安全耐久的熱插拔專利技術(shù)

    93P 系列產(chǎn)品采用了伊頓專利的熱插拔技術(shù)，這類熱插拔的端子能夠很好的配合機(jī)柜后面的軟銅排，表現(xiàn)出了非常耐久的性能。伊頓整個 UPS 的模塊可以保證幾百次甚至上千次的在線熱插拔，插板不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件疲勞。內(nèi)置的所有模塊可以實(shí)現(xiàn)在線的更換，同時其他模塊能夠保持正常的運(yùn)行。熱插拔操作和更換過程非常便捷，可以在 5 分鐘之內(nèi)完成。

93P 的黑科技

    93P 系列產(chǎn)品首次使用了最新的碳化硅技術(shù)，碳化硅作為新型材料應(yīng)用于 93P 系列中不僅效率可以達(dá)到 97.5%，同時使 IGBT 的耐沖擊兼容性更好，使元器件數(shù)量從 100 個左右降至七八個，更好的提升了可靠性。

    具有耐高溫高壓的鋰殼電容，其可視性通過顏色變化形成預(yù)警，具有很高的安全保障性。

整個系列采用了高效能熱學(xué)管理設(shè)計(jì)，讓 UPS 內(nèi)部的關(guān)鍵元器件的壽命得到延長，保證在 40 度的環(huán)境溫度可以實(shí)現(xiàn)十年的壽命。

全球化平臺

    93P 系列為全球化產(chǎn)品，輸出電壓等級有 208 伏、480 伏，380 伏，400 伏、415 伏，適用于美國、歐洲、東南亞等市場。為保證在全球范圍應(yīng)用，93P 系列進(jìn)行了多項(xiàng)認(rèn)證，包括 CE、CB 和 UL 認(rèn)證。在網(wǎng)絡(luò)安全方面也通過了 UL 和 CE 的認(rèn)證。同時，Predict Plus 健康預(yù)測服務(wù)面向客戶全面開放。

    93P 系列內(nèi)部的 PCBA 都是經(jīng)過三防處理，可以適應(yīng)如軌道交通、沿海地區(qū)高鹽霧等特殊環(huán)境。同步并機(jī)、假負(fù)載測試、電子管理、模塊休眠、交流直供、諧波抑制系統(tǒng)以及未來的 UPS 數(shù)字一體化、UPS 儲能等功能，93P 系列都可以實(shí)現(xiàn)。

    除以上伊頓專利技術(shù)外，93P 系列還提供了很多特殊功能，如高彈性可擴(kuò)展、冷啟動、變頻甚至變壓，以滿足用戶不同場景的應(yīng)用需求。

    93PR 600kW 以上 UPS 產(chǎn)品即將推出 3 線配置，使 UPS 在工作時不需要輸入的明線，進(jìn)一步降低客戶布線成本，更好的適配 ATS 的切換。

二、93P 系列為您帶來怎樣的客戶價值？

    93P 系列產(chǎn)品在大中小型數(shù)據(jù)中心都有著廣泛的適用性，除了標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用場景，伊頓還可以基于 93P 平臺進(jìn)行定制化產(chǎn)品來滿足不同行業(yè)客戶需求。例如，針對軌交行業(yè)，UPS 內(nèi)部 PCBA 全部進(jìn)行三防處理，集成的變壓器、防雷模塊能夠更好的滿足軌道交通行業(yè)復(fù)雜惡劣的應(yīng)用環(huán)境；在半導(dǎo)體行業(yè)，提供 208 伏的產(chǎn)品適用于特殊環(huán)境，480 伏的產(chǎn)品適用于通用環(huán)境；伊頓在醫(yī)療領(lǐng)域與西門子也展開了深入合作。其價值遠(yuǎn)不止于此：

卓越高效
    2020 年起，根據(jù)各地相關(guān)法規(guī)規(guī)定，新建大型數(shù)據(jù)中心 PUE 值要確保低于 1.4。UPS 供電系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心能耗大戶，其效率關(guān)乎整個數(shù)據(jù)中心 PUE 值，面臨挑戰(zhàn)。

    全新 93PR UPS 在線雙轉(zhuǎn)換模式下效率高達(dá) 96%，甚至達(dá)到 97.5%。在旁路優(yōu)先模式下，伊頓 UPS 效率得到了有效提升，借助 ESS 交流直供模式效率可達(dá) 99%；VMMS 智能模塊休眠管理技術(shù)調(diào)整 UPS 實(shí)際工作效率，保持系統(tǒng)始終工作在最佳效率區(qū)間，顯著降低電源和制冷成本。

隨需擴(kuò)容，節(jié)省初期投資
    93P 系列模塊化 UPS 產(chǎn)品，根據(jù)空間布局、負(fù)載變化情況、配置升級調(diào)整，利用垂直可擴(kuò)展性降低數(shù)據(jù)中心先期投入成本，緩解未來的意外增長風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)“邊增長邊擴(kuò)展”，以避免浪費(fèi)。當(dāng)然，邊增長邊擴(kuò)展不只是可節(jié)省初期投資，它還有助于提高數(shù)據(jù)中心的能效，并且模塊化結(jié)構(gòu)有利于防止因等待維修造成的工作流程停滯。

高擴(kuò)展性
    伊頓 HotSync 熱同步專利并聯(lián)技術(shù)，結(jié)合關(guān)鍵部件模塊化熱插拔和高度冗余化設(shè)計(jì)，無需依賴模塊之間通訊線，最大支持 8 臺并機(jī)。目前 93PR 系列 UPS 最大可擴(kuò)容到 4.8MW。獨(dú)創(chuàng)的熱插拔集中式靜態(tài)旁路模塊可以讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)初期旁路增容滿配而功率模塊則根據(jù)實(shí)際需求增加，有效提高數(shù)據(jù)中心可擴(kuò)展性。

安全可靠
    UPS 是數(shù)據(jù)中心供電安全可靠性必備核心設(shè)備，改善供電質(zhì)量和提供不間斷的供電保障也是伊頓 UPS 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初心。作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，伊頓 93P 系列從可靠性上采用先進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和全模塊化設(shè)計(jì)，提供高可靠性的 N+X 配電方案，可以實(shí)現(xiàn) 0 MTTR（平均故障修復(fù)時間）。

三、93P 系列如何為客戶降低 CTO？

    我們通常所說的數(shù)據(jù)中心 CTO 指固定設(shè)施、固定資產(chǎn)與運(yùn)營費(fèi)用的總和。因此，用戶在購買 UPS 時，除了要考慮設(shè)備本身的價格，還要考慮 UPS 在后期運(yùn)營過程中廠家所提供的服務(wù)、UPS 的能耗成本。

專利技術(shù)確保高效
從產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)來看，這一系列產(chǎn)品輸出功因都是 1.0，可以實(shí)現(xiàn)視在功率等于有功功率。該系列使用了伊頓專利 3 電平 NPC 結(jié)構(gòu)整流器和逆變器（專利號：PCT/CN2012/085439）、電池變換器專利（專利號：US 2021/0169126A1），全系列 UPS 效率可以達(dá)到 96% 以上，93PR 600kW UPS 峰值效率更是高達(dá) 97.5%。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為三部分，最左邊是整流器、中間是 DCDC 的直流升壓和降壓的變換器，最右邊是逆變器。從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看，可以根據(jù)負(fù)載情況，隨時介入、隨時配合，也可以同時工作，因此可以和發(fā)電機(jī)進(jìn)行 1.2 甚至更小的配比。這與其他品牌 UPS 所使用的的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有本質(zhì)上的區(qū)別。

當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)了一個較大沖擊時，電池模塊，可以隨時根據(jù)負(fù)載的情況，或者根據(jù)輸入電力的情況進(jìn)行介入，讓輸入電壓在很低的范圍繼續(xù)工作。這一拓?fù)溆欣谙乱淮鷶?shù)字化儲能平臺發(fā)揮更大價值，能夠形成整流器雙向流動和電池變化器的雙向 1:1 流動。

一體化集成，節(jié)省配電成本
93P 系列產(chǎn)品具有很好的一體化集成性能，集成了整流開關(guān)、旁路開關(guān)、維修旁路開關(guān)和輸出開關(guān)，滿足了客戶對維修旁路的需求。對于中小客戶來說，在現(xiàn)有應(yīng)用中，可以節(jié)約很大的低壓配電成本。集中式旁路架構(gòu)中內(nèi)置了快速的熔絲保險絲，還可選用防反饋接觸器保護(hù)，防止在旁路開關(guān)旁路沒電的情況下，防止電從輸出回饋到電網(wǎng)，保護(hù)服務(wù)人員的人身安全。所有的平臺從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和內(nèi)部的元器件的選擇都考慮到安全、可靠、高效和彈性。

動態(tài)損耗智能管理

ESS 交流直供供電工作模式

    ESS 模式應(yīng)用可以達(dá)到 99% 的高轉(zhuǎn)換率。在旁路優(yōu)先模式下，伊頓的專利技術(shù)能夠保證 UPS 在任何電力情況中，市電與交流直供模式切換時間可以僅為兩毫秒。在休眠模式中可以讓內(nèi)部元器件得到盡可能的休息，延長使用壽命。同時，休眠模塊可以根據(jù)波形情況主動喚醒，使各模塊功能合理應(yīng)用。模塊間的智能匹配可以形成動態(tài)損耗智能管理，從而實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，進(jìn)行 UPS 合理的成本管控。

將鋰電帶入數(shù)據(jù)中心
    鋰電池應(yīng)用于 UPS 是未來的趨勢，功率密度、電池體積、電池重量，與鉛酸電池相比優(yōu)勢明顯。在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，使用鋰電池的 UPS 可以節(jié)省空間面積、降低承重要求。從使用壽命來看，鉛酸電池的使用壽命是 5-7 年，而 UPS 在實(shí)際應(yīng)用中通常 10 年才為一個更換階段，鋰電池長達(dá) 15 年的應(yīng)用年限與 UPS 組合更為合理，更利于能效轉(zhuǎn)換與成本節(jié)約。

    鋰電池環(huán)境友好特性能夠更好的滿足環(huán)保要求，有利于資源的可持續(xù)循環(huán)，滿足能源的綠色應(yīng)用，這與 UPS 無鉛化發(fā)展相吻合。數(shù)據(jù)中心由于環(huán)境溫度的要求對于空調(diào)具有相當(dāng)?shù)囊蕾嚕囯姵貙挿旱墓ぷ鳒囟裙?jié)省自身對制冷量的損耗。

    伊頓 UPS 和鋰電池 BMS 實(shí)現(xiàn)了完美結(jié)合，用戶只需要通過 UPS 的監(jiān)控就可以實(shí)時了解 UPS 內(nèi)各模塊和內(nèi)置鋰電池的性能與工作狀態(tài)。就后備時間來說，得到了很好的延長改善。

算一筆 CTO 的賬

（Data courtesy of Samsung）

Q:
以 1 臺帶載 50% 的 93PR 600kW UPS 為例，一年最多可節(jié)省多少電費(fèi)？（在線 97% VS 94%，每度電 0.95 元）

A:
每年在線模式約可直接節(jié)省電費(fèi)
（600×0.5/0.94-600×0.5/0.97）×24×365×0.95
≈8.2萬元

每年 ESS 模式約可直接節(jié)省電費(fèi)
（600×0.5/0.94-600×0.5/0.99）×24×365×0.95
≈13.4萬元

    我們可以看出年節(jié)約費(fèi)用分別是 8.2 萬和 13.4 萬人民幣，相當(dāng)于經(jīng)過兩年多的時間，就可以回收購買 UPS 硬件的成本。

    同樣，在鉛酸電池和 UPS 組合、鋰電池和 UPS 組合的整個生命周期中，用戶只要更換一次鉛酸蓄電池，其投資成本就已經(jīng)超過了鋰電池。所以說，從十年運(yùn)行周期看，UPS 的高效設(shè)計(jì)和兼容鋰電池的設(shè)計(jì)是一個趨勢，鋰電池和高效 UPS 組合是客戶的最佳選擇。尤其是在未來數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本需要進(jìn)一步降低時，鋰電池在數(shù)據(jù)中心的春天就會真正到來。

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