Статьи и публикации

ИБП GE Digital Energy VH2000: компактнее, интеллектуальнее и надежнее

ИБП, источников бесперебойного питания, надежность, однофазных «розеточных» ИБП, ИБП серии VH, сквозная нейтраль, VH2000, серверы

Здоровый консерватизм, сопровождающий порой незаметную для рядового покупателя шлифовку вендорами класса A отдельных качественных показателей выпускаемых ими чуть ли не десятилетиями моделей ИБП, неспешная модернизация применяемых в них компонентов и осторожное внедрение новых функций, востребованных рынком, – вот основное поле для деятельности производителей источников бесперебойного питания. Поэтому факт выхода новых моделей, а тем более линеек, принципиально отличающихся от старых, – в этом мире событие из ряда вон выходящее. И вдвойне интересно, если данное семейство ИБП разработано корпорацией, ставящей во главу угла такой параметр устройств, как надежность .

Поводом для данного материала послужило появление на отечественном рынке новой линейки однофазных «розеточных» ИБП серии VH мощностью 700/1000/1500/ 2000/3000 В•А, пришедших на смену одному из ветеранов мира ИБП этого же вендора – серии NetPro. По топологии устройства относятся к классу двойного преобразования (VFI, Voltage Frequency Independent – выходные частота и напряжение не зависят от входных). Однако в отличие от предшественников в них реализована так называемая «сквозная нейтраль».

Задавшись вопросом, что, кроме востребованного рынком унифицированного дизайна для стоечного и башенного применения, подтолкнуло GE к созданию ИБП серии VH, мы на примере VH2000 обнаружили ряд новых возможностей или оригинальных способов их реализации в своем классе устройств.

ИБП, источников бесперебойного питания, надежность, однофазных «розеточных» ИБП, ИБП серии VH, сквозная нейтраль, VH2000, серверыОдной из основных особенностей данных ИБП является широкий диапазон допустимых для работы от сети амплитуды (130–280 В при нагрузке 70% максимума) и частоты (45–66 Гц) входного напряжения питания. Выходное напряжение, устанавливаемое из ряда значений 220, 230 или 240 В, кнопками управления на лицевой панели выдерживается с погрешностью не хуже ±2%. Выходная частота (также может задаваться) составляет 50 или 60 Гц. Расчетный коэффициент мощности нагрузки – 0,7.

Несколько забегая вперед, следует отметить, что традиционно высокие для ИБП данного вендора значения перегрузочной способности и пик-фактора сохранились и в данной серии. При этом предложенная на тесты модель VH2000 четко отслеживала разницу между возникновением короткого замыкания на выходе и кратковременной перегрузкой, причина которой – существенное (в сравнении со средним) возрастание стартового тока, потребляемого нагрузкой.

Упомянутая ранее «сквозная нейтраль» появилась, вероятно, как отклик на пожелания рынка обеспечить применение онлайн- ИБП (практически все резервные и линейно-интерактивные устройства этим свойством обладают) для питания нагрузок, требующих заземления корпуса. Для пояснения сделаем небольшое отступление, связанное со схемотехникой продуктов данного класса и типами доминирующих в Украине систем питания.

Известно, что однофазные ИБП, выполненные по мостовой схеме без гальванически развязывающего трансформатора, хотя и имеют на выходе проводники, помеченные как L (фазный) и N (нейтральный), но ни один из них не тождественен по потенциалу одноименным входам.

С другой стороны, при двухпроводной разводке до розеток, сплошь и рядом сохранившейся в наших домах и на ряде старых предприятий (т. е. в терминах новых «Правил улаштування електроустановок», действующих в Украине, несколько похожей на систему TN-C), нам вроде как практически все равно, гальванически связана нейтраль или нет. Но это лишь до того момента, пока, например, правила техники безопасности не вынудят нас «заземлить» корпус устройства.

В процессе дальнейшей поступательной «европеизации» сетей при трехпроводной разводке зачастую производится лишь подключение дополнительного провода на корпус распределительного квартирного щитка или этажного распределительного щита предприятия (система приближается к классифицированной в ПУЕ-2006 как модели TN-C-S). Фактически это – расщепление на щитке подводящего провода PEN в проводники N и PE (от англ. «protective earthing» – защитное заземление). Несложно представить, что соединение корпуса нагрузки такого ИБП с PE-проводником (или качественно исполненным наружным заземляющим контуром), по сути, означает замыкание соответствующего выхода ИБП на «нейтраль». Повторное заземление нагрузки в этом случае приводит как минимум к срабатыванию защитных систем высококачественных потребителей, препятствующих появлению на корпусе опасных для жизни потенциалов. В худшем случае токи, близкие к токам КЗ, будут течь через цепи входного выпрямителя и инвертора ИБП и могут привести к выходу его из строя.

ИБП, источников бесперебойного питания, надежность, однофазных «розеточных» ИБП, ИБП серии VH, сквозная нейтраль, VH2000, серверыТаким образом, схемотехнические изменения в реализации «сквозной нейтрали», обеспечиваемой в данной серии, расширяют сферу применения ИБП в быту и на производстве. Соответственно, в устройстве имеется схема анализа, защищающая от неправильного включения фазы и нейтрали. В случае ее срабатывания для запуска ИБП необходимо всего лишь развернуть в розетке сетевую вилку ИБП.

Следующим вектором для разработчиков стало дальнейшее повышение надежности: при ускоренном тестировании с коэффициентом 1:100 для испытываемых серийных образцов получено значение MTBF более 730 000 ч. Оно было достигнуто, в том числе, и за счет уменьшения количества силовых полупроводников одновременно с заменой мощных полевых транзисторов на современные IGBT, обеспечения гальванической изоляции цепей управления, а также более точной диагностики (путем смены типа применяемых в моделях линейки датчиков тока).

Кроме того, в устройстве для обеспечения максимальной надежности и защищенности нагрузки реализован новый тип отказоустойчивого байпаса (рисунок). Теперь даже полное выгорание основной платы ИБП не приводит к аварийному отключению нагрузки. В одном из экспериментов, документально зафиксированном и выложенном в виде ролика в Интернет, дабы убедиться в этом, отчаянные исследователи в процессе работы ИБП просто выдернули управляющую плату. Подключенная в качестве нагрузки лампочка практически не успела на это отреагировать – время аварийного срабатывания байпаса до момента завершения переходных процессов составило менее 10% длительности периода сетевого напряжения (до 2 мс). Самое примечательное, что, преследуя одну цель (доказать жизнеспособность устройства), данный трюк продемонстрировал еще и то, что по скорости реакции устройства класса OnLine с электронными ключами (static switch) обеспечивают существенно лучшее время реакции, чем традиционно применяемые в остальных топологиях ИБП релейные схемы.

Разумеется, прицел на защиту критичного оборудования вынудил создателей обеспечить безопасную и без отключения потребителей процедуру замены АКБ в три несложные операции без необходимости выемки ИБП из шкафа. Широкий диапазон допустимых колебаний входного напряжения снижает количество переключений на батареи. Увеличить эксплуатационные характеристики и продлить срок их службы призвана фирменная технология интеллектуального управления батареями SBM (Superior Battery Management), включающая также функцию обеспечения термокомпенсированного заряда.

ИБП, источников бесперебойного питания, надежность, однофазных «розеточных» ИБП, ИБП серии VH, сквозная нейтраль, VH2000, серверыКроме того, избежать сюрпризов с падением их фактической емкости, помимо ускоренного (автоматического или ручного) теста, позволяет периодически проводимая глубокая калибровка батарей, запускаемая с помощью ПО. Зарядить до 90% емкости полностью разряженные АКБ получается за время от 1,5 до 2 ч. Для увеличения срока работы от них (в тесте VH2000 подтвердил способность автономно питать активную нагрузку около 750 Вт в течение более чем 17 мин) к ИБП от 1 кВ•А может подключаться один либо (каскадом) несколько дополнительных батарейных модулей. Для всего указанного диапазона мощностей в серии VH используются два типа унифицированных блоков емкостью 14 А/ч, отличающиеся только выходным напряжением (36 В либо 72 В).

Для обмена данными с ПК ИБП оснащается USB-интерфейсом и «сухими» контактами или, при необходимости, платой с портами RS-232 и USB, а также релейным интерфейсом. Кроме них, для сетевого мониторинга в централизованных корпоративных средах будет востребована опциональная плата интерфейса SNMP, обеспечивающая возможность удаленного контроля.

В зависимости от того, как используется ИБП – в стоечном (вне зависимости от мощности они занимают 2U в шкафу 19" и различаются только глубиной) или башенно-напольном варианте (все конструктивные элементы входят в комплект поставки), положение лицевой панели можно менять на 90°.

Завершая рассказ о новой линейке, будет уместным перечислить основные области применения моделей серии VH. Ими, по мнению GE, в первую очередь считаются различного рода серверы, телекоммуникационное и технологическое оборудование. Причем расширенный в сторону отрицательных значений температурный диапазон (без конденсации влаги) позволяет эксплуатировать данные устройства в плохо отапливаемых помещениях либо в составе подвижных объектов.

 

Источник: Автор - Юрий Кученко, Журнал "Компьютерное обозрение", № 45 (613)