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发布时间:2014-2-28
来自: 现代数据中心

APC绿色联盟新成员 Smart UPS小维护大能量

    APC旗下有众多的UPS产品,这些UPS产品不但在关键应用领域发挥作用,而且对于一些家庭用户来说也是不可或缺的产品。UPS全称是Uninterruptible Power System或者Uninterruptible Power Supply,不管是哪种,翻译过来都是不间断电源的意思。这种设备内置电池,平时由市电将电池充满,在市电断电的时候通过逆变器将直流电转换成交流电输出,可以继续维持设备正常工作。如今在此基础上,UPS又具备了稳压、过流保护等功能,同时在适用范围上也不再仅限于电脑,而是可以支持很多设备。

  

APC绿色联盟新成员 Smart UPS小维护大能量

 

  APC推出的SMART-UPS是该品牌众多UPS产品中的一类,在全球销售已经有3年,目前在中国处于刚刚上市阶段。这类UPS产品主要针对十平米左右的小型服务器机房、类似银行网点这样的网络布线间、超市和机场的安检点等,根据容量划分有750VA/1000VA/1500VA/2200VA/3000VA规格,适合不同应用环境,这次我们拿到的是1000VA的产品。

  

APC绿色联盟新成员 Smart UPS小维护大能量

 

  与同类产品相比,APC的SMART-UPS由于在国外已经积累了3年的经验,因此产品的技术相对来说非常成熟,同时APC有针对性的打出了节能环保的理念。在节能环保方面,这款产品通过特殊设计,在市电供应相对稳定的情况下可以大幅度降低UPS自身对电力的消耗,APC将这种工作模式称作“双转换在线式”。

    技术篇

  说到APC SMART-UPS的节能,还是在这里先科普一下比较好。传统的UPS分为在线式UPS和后备式UPS两种,在线式UPS可以实现市电和电池之间的无缝切换,而后备式UPS在市电切断之后会切换成电池工作状态。那么APC的新技术又是什么样的呢?

  我们可以通过施耐德电气信息事业部Smart-UPS RT生产线的首席工程师Jeffrey Samstad的描述来了解这类产品。首先是一张在线式UPS的拓扑图,此图基于ISO IEC 62040:1999规范。从拓扑图我们可以了解在线式UPS的工作原理。

  

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  这种传统的在线式UPS在“电源接口”部分通过无源器件为输入电流滤波,在逆变器部分会对输入功率进行分流,以确保电池能够完全充电。

  在工作状态下,如果供电相对稳定,会有约10%的额定功率被占用,比如1000W的在线互动式UPS中,从逆变器分流走的功率是不到100W。如果市电的电压波动,上升或下降到额定输入以外时,逆变器部分会启动,将电池中的直流电转换成交流电输出,以确保输出端的状态基本达到正常值。

  简单的说,这种设计有值得商榷的地方:在正常供电状态下,UPS自身会造成接近10%的电能损耗,因此UPS的总体转换效率相对偏低,想要提升转换效率就要被从逆变器分走的部分里做文章,但这样会影响电池充电。而在供电不稳定的状态下通过逆变器补偿的方式,又相当于将逆变器作为稳压设备使用,这样的结果是电池会因为频繁无序的充放电而白白损耗使用寿命,这种现象在发展中国家或者基础设施不发达的国家地区相当明显。另外接口部分的无源器件功能也非常有限,比如不能做PFC校正。

  因此APC的SMART-UPS产品采用了另一种叫做双转换在线式的设计方案,以下是电路图。

  

APC绿色联盟新成员 Smart UPS小维护大能量

 

  从图中可以看到从输入端到输出端分成三路,由旁路开关根据限制条件决定采用哪一路输出。一组电路是通过旁路开关将输入电流直接送到输出端,这是在供电稳定的情况下运作的电路,几乎不经过任何元器件,也就把供电损失降到了最低。第二组电路应对供电不稳的情况,输入端会先通过整流器整流并将交流电转换成直流电,这样整流器到逆变器之间的供电直流电路稳定的,因此单纯的电压波动不会触发电池部分工作,也就没有了频繁充放电的问题。第三组电路则是从输入端直接连入电池与AC-DC转换器之间,同时承担电流输出和为电池充电两项工作。这就是同类产品中独有的双转换在线式UPS的工作原理。

  做出这样的设计之后,UPS在供电稳定的状态下,通过旁路实现了与供电设备直连,这样UPS输入端到输出端之间的效率高达99%,并且UPS的可靠性也得到了全面增强,输出的质量也更好。严格的说这样设计的UPS并不属于在线式UPS,但是它已经具备了在线式的全部优点。

  

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  由于SMART-UPS与在线式产品仍然有一些区别,因此有些用户可能会关注它的响应时间。从我们了解的数据来看,SMART-UPS的从交流电切换到电池的响应时间是4ms,远远低于PC设备20ms以内的响应要求,即使是对于一些有PFC的设备,行业内的规范也只是要求10ms以内,对于这种作业环境,SMART UPS是可以轻松应对的。

  而在成本方面,则是互有取舍了。单从采购上看,传统的在线式UPS价格会有一定优势。但从总拥有成本上来说,在日常工作环境下传统在线式UPS 会拥有一定优势,但产品寿命和可靠性上双转换在线式UPS更胜一筹。另外在尺寸和重量方面,双转换在线式UPS会比传统的在线式UPS更小和更轻,这在大容量产品上会表现的非常明显。

   外观篇

  说完了理论部分,该继续拆解了。目前在天极网的这款是SMART-UPS 1000,顾名思义是一款1000VA的产品。以现在主流电脑的功耗水平计算可以维持供电30分钟以上。对于这款UPS的目标用户来说,不论是10平米左右的小型机房,银行、超市网点还是安检设备来说,都是绰绰有余的。因为这些地方的共同特征就是有供电故障都会被快速清除。

  

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  另外,在同档次的产品中,SMART-UPS率先配备了LED液晶显示屏,这样不但能够显示UPS当前的工作状态,还可以显示电池使用时间等关键信息,让用户能够实时了解整个UPS的工作状态,以便于随时调整工作进度。

  

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  在背部可以看到UPS配备了网线接口、USB接口、8组输出接口、1组输入接口。属于UPS产品的标准配置。

  

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  需要注意的是APC的UPS都有一个电池连接端子。在工作时需要将其装上,否则电池是处于物理切断状态的。这样设计保障了设备安全也保障了人身安全。在进行运输、维修等操作时,需要将电池连接端子切断。

  

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  另外这款UPS上面的过载保护采用了可恢复式的设计,在出现过载之后,先将过载设备移除,无需更换任何元件,只要再轻点开关,UPS就又恢复到了正常工作状态。

  

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  另外在UPS上还提供了USB接口以及网络接口便于对UPS进行管理和监控。

  

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  SMART-UPS可供管理的内容有很多,比如UPS上的插孔是分成两组的,同时每个插孔都能够独立设置参数。在不开关UPS的情况下,可以通过软件控制UPS上的插孔负载,通过人工干预让UPS达到最佳工作状态。

    拆解篇

  介绍过外观之后我们要对这个设备进行拆解。幸好使用的都是普通螺丝,拆解并不费事。不过我们发现了一个现象,就是这款UPS上没有易碎签之类的东西,究竟是怎么保证用户不会私自对UPS进行拆装呢?

  

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  玄机就在螺丝上,经过验证,每一个螺丝上面都安装了这样的防反旋垫片。在安装过程中并不起什么作用,但是拆解的话就大有学问了。当螺丝向反方向旋转被拧开时,垫片会在外壳上留下极为明显的划痕,即证明该UPS被拆开过。同时我们也在这里提醒,UPS内置电池和逆变器可以输出220V交流电,有伤人或者致命的危险,非专业人士不要私自拆卸。

  

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  整个UPS侧面是半包围结构的箱体,三面被外壳包裹住。拆开外壳之后,内部基本的结构就可以看的一清二楚了,看起来像是一台PC。

  

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  拆开侧板有一定难度,但是前面板拆卸却是十分容易的事情,因为SMART-UPS采用了独特的设计,只要将前面板打开,就可以轻松的自行更换电池,这也是正常情况下用户唯一能够触及UPS内部的地方。同时这种设计也非常人性化,因为电池部分和电路部分完全分离,用户不必担心自己会触电。

  

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  侧面的螺丝是拆解过程中第二处需要打开的地方。将这里的螺丝拧开之后,外箱、电路部分和电池部分就完全分离了,也就基本实现了“大卸八块”。

  

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  将上层电路部分去掉之后,可以看到位于UPS前端的电池?。也就是前面说的用户唯一能够触及到的设备内部区域。

  

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  我们没有做实际演示,可能有人会怀疑:真的允许用户自行更换电池吗?对于这个问题其实只要看一下电池连线就知道答案了。APC为SMART-UPS配备了非常长的连线,即图中的红线和黑线,长度足以让用户把整块电池从前端抽出。同时在电线的接口部分还用颜色做了标记防止插错接口。

    内部构成

  简单拆解之后可以根据之前的电路图“围观”UPS的内部了。里面体积最大的是电池组,这个电池组是由2个500VA的电池组成,采用双面胶将两个电池牢牢的固定在了一起,并采用?榛牧呓辛。

  

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  接下来是电路部分,可以看到PFC电路以及两层设计的电路板。电路板固定在UPS的顶部和后端,采用了大量连线将不同的?榻辛。

  

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  换成另一个角度看,近处的是控制电路和电源主板,远处的部分是接口、过载保护电路和电池连接段子。整个UPS一共有8个输出接口,一体化的铜片相连。旁边是PFC部分。

  

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  PFC电路和半开放式的电池仓在这里,前面板除了电池之外,似乎还可以容纳其他?。

  

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  通过产品拆解我们可以对这款APC SMART-UPS有了一个大致的了解,但是单纯的拆解和讲解还远远不够展现这款产品的卖点,限于篇幅原因,SMART-UPS的易用性还没有充分展示。稍后的文章中我们将介绍这部分——包括电池更换实战,以及管理工具使用。另外说一下,与其他的同类UPS相比,APC在这款UPS上还有一个“杀手锏”:它提供了功能全面的管理软件,并且是免费提供给用户的。免费软件为SMART-UPS提供了足够的竞争力,那么免费的管理工具究竟怎样?让我们拭目以待。

    管理软件安装篇

  接下来是这款UPS的软件部分安装实战。软件部分是这款UPS的一个重要卖点,因为同类产品并没有直接提供相应的管理软件,即使有提供也是要额外付费,而管理软件在UPS的使用中是能够发挥到重要作用的。APC这款UPS免费赠送了Power Chute Business Edition,无疑能够大幅度提升产品的性价比。

  首先我们来看管理工具的安装。

  

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  从安装界面可以看到,整个软件分成了三个部分,代理、服务器、控制台。三个部分是需要分别安装的,但总体上来说安装过程大同小异。

  

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  可能有人会问,代理、服务器和控制台分别都是做什么用的?对于这个问题,在官方的帮助文档里有比较明确的回答,大致上来说,只要看如下拓扑图,就明白该如何安装全套软件了。

  

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  软件配置

  对UPS的PowerChute Business Edition代理进行配置,完成设置可以实现一些基本功能。比如在断电的情况下是尽量延长设备的使用时间还是让设备安全关闭,再比如遇到电力故障时以何种方式通知运维人员。这些都会被创建成配置文件。这部分完成之后,其余的对于UPS的操作都在控制台进行,再没有什么需要在代理和服务器上进行的操作了。

  

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  软件控制台介绍(1)

  PowerChute Business Edition控制台包含了几乎全部对UPS的控制功能,因此也是非常重要的。虽然功能很多,但并不繁杂,APC设计的图形化界面能够全面简化运维操作,下面我们就针对一些功能进行演示。

  

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  软件控制台介绍(2)

  控制台的功能主要分成三类,第一类是管理策略,与配置文件比较相似,比如为供电输出接口分组,设置每组的使用规则等。第二类是信息日志,主要是对所有发生的事情进行记录,以供运维人员检查和处理。第三类是图表,对一段时间内的使用情况进行统计,并自动生成图表,运维人员能够有针对性的做一些规划。

  

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  通过拆解和介绍可以看到Smart UPS的几个特点:

  第一是率先采用了双转换在线式的设计,这在同类产品中目前是没有的,它的好处是在供电质量较好的环境中能够最大限度减少UPS对于供电的干扰,以此提升了供电效能,减少设备自身的用电损耗。

  第二个特点在我们的评测中没有突出出来,但是也很重要,那就是能够非常简单方便的更换电池。作为一般用户,如果需要更换电池,只需要将前面板拆下,就可以直接从UPS前端将电池部分抽出来进行更换,这样对于UPS自身维护可以由运维人员承担一部分,在UPS使用出现异常时最大限度减少设备送修带来的麻烦。

  第三个特点是具备了液晶显示屏,能够让用户轻易了解UPS的一些关键信息,这些信息可以帮助运维人员掌控基本的环境和设备状况,并且能够针对UPS进行一些简单控制。

  第四个特点是免费赠送了功能强大的管理软件。类似的软件在同类产品中是需要另外付费购买的,而其中有些产品甚至连付费购买的可能性都没有,因为设备不支持。但APC Smart UPS上不但支持了软件,还免费为用户提供,这样UPS就轻易实现了一些非常高级的功能,也降低了运维人员的维护压力。

  整体上看,这款UPS比较贴近当前行业的主题,那就是环保和易于维护。不管从哪个角度来看,这样的主旋律都全面提升了UPS的性价比,相对于纯粹的价格战而言,将产品设计的更好用,让APC Smart UPS更具竞争力。

 
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