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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
通过前面的介绍我们可以看到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。