高效可靠兼得 施耐德电气Galaxy VX体验评测

  引言

  高风险通常意味着高收益。所以，玩金融的人一直在找高风险与高收益可以兼得的平衡点，而玩赛车的人一直在找高速度与高安全性的平衡点。3月23日，笔者参加了施耐德电气在厦门召开的厦门工厂客户体验日活动，在这次活动上，施耐德发布了其面向大中型数据中心的Galaxy V系列新家族成员--Galaxy VX，致力于寻找高效与高可靠性之间的平衡。在体验日上，笔者跟随施耐德电气的工程师一起，对这款新品进行了评测，亲自验证了其多项专利技术是如何应用到产品上的，下面我们一起来看一下这款不间断电源的实际表现如何。

  初识Galaxy VX

  施耐德电气最新推出的Galaxy VX，顾名思义，是超大功率的意思，它是施耐德Galaxy V家族目前最顶配的产品，市场定位于大中型的数据中心，例如Colo、互联网巨头、企业云以及半导体等大型工业制造。

  由于当前的云计算、大数据等技术趋势呈现爆发性增长，全球中大功率UPS市场得以快速发展，如图，根据IHS 2015的分析报告显示，近几年和未来三年>500 KVA的UPS市场增速基本达到两位数以上，中国的平均增长可达13.6%。

  据天极网了解，大功率UPS的用户，首要关注的是可靠性，其次是能效节省。而Galaxy VX在设计的时候，采用了几项专利技术，一个是四电平技术，另外一个是E变换技术，而这两个技术，也是贯穿施耐德电气所有V系列家族的关键性技术。

  Galaxy VX采用经典的双变换在线拓扑结构，并且拥有多项专利技术下面做逐一介绍：

  1、四电平技术原理介绍

  四电平技术全称为4电平逆变器技术，是施耐德专利的技术。这个新技术的原理是什么样的呢？根据施耐德电气IT业务部高级产品经理张学文的描述， 施耐德Galaxy VX 可在元器件承压最低的前提下，提供高达 96.4% 的整机效率。简单来说，就是在高可靠性的同时，达到高效率。

  首先，我们来看一下传统的2电平和3电平逆变器是如何工作的？

  最近比较普遍流行的三电平逆变器与传统的两电平逆变器相比较 ,主要优点是 :器件具有 2倍的正向阻断电压能力 ,并能减少谐波和降低开关频率 ,从而使系统损耗减小。

  4电平的好处在于，它可以让每一个IGBT单管的承压进一步降低，而IGBT承压降低的一个重要好处在于，可以消除导致IGBT过压故障来大幅提高可靠性：这些故障包括开关瞬态电压 、辐射压力(单点烧毁)、由于电网涌流造成的母线电压过高 。此外，还进一步缩小了电感尺寸，减少开关损耗，从而减少了散热，提高了效率。

  2、E变换原理介绍

  E变换模式，即结合了ECO模式和双变换模式。市电的电能质量在直通的模式下，有时会有谐波影响，或者直接影响到负载，通过E变换模式，能够过滤处理90%以上的谐波，同时可以将UPS输入功率因数补偿为1。虽然ECO模式能效也很高，但ECO模式在市电中断时会有几毫秒到十毫秒的闪断，这是用户无法接收的。而E变化模式可以做到没有任何闪断。据施耐德电气工程师介绍，该模式效率高达99.02%以上， 同时电能质量与双变换模式几乎一致。E变换模式能够在高能效状态下提供双转换模式所具有的保护特性。

  其工作原理如下：

  如上图所示，供电通路是通过静态旁路开关，逆变器与静态开关同时导通工作，双向逆变器给直流母线充电，当市电中断时，可以零中断切换到逆变器继续供电 ，旁路开关SCR可以像二极管一样控制。

  3、模块化设计

  众所周知，用户在选购UPS的时候，对于UPS容量时常会出现低估或高预计等情况，模块化UPS可以有效的解决以上问题，帮助用户在未来发展方向尚不明确的情况下分阶段进行建设和投资。其系统结构极具弹性，功率模块的设计概念是在系统运行时可随意移除和安装而不影响系统的运行及输出，使投资规划实现“随需扩展”，让用户随业务发展实现“动态成长”，既满足了后期设备的随需扩展，又降低了初期购置成本。

  Galaxy VX采用了模块化设计理念，通过250KW功率柜体扩容系统，在初始安装后，可通过增加功率柜体扩容或提高冗余度。此外，每一个功率柜体都能够平均分担负载，并且当发生故障时能够与系统隔离，因而即使一个或多个功率柜体故障后系统仍然能够继续正常运行。

  4、用户界面友好度

  Galaxy VX采用了7英寸LCD+LED彩色触摸屏，提供系统布局、状态、报警和历史事件的直观概览 。通过可视化的操作模式指示 ，可以提高可靠性，降低人为错误 。

  5、兼容多种前瞻储能技术

  在储能方面，由于各种储能技术有各自的优缺点，Galaxy VX则兼容了铅酸电池 、Ni-Cd电池、锂离子电池和飞轮四种储能技术。笔者对这四种储能技术原理不再过多叙述。

 

Galaxy VX外观篇

  通过上一部分，相信各位对于其技术优势和产品优势有了一定的了解，下面我们来通过几张图片来看一下Galaxy VX的产品外观。

  在整体外观方面，Galaxy VX采用了白色的传统设计，视觉上干净简洁。在机柜把手等细节位置，采用了施耐德的主题绿色，和绿色节能的产品理念相互呼应。在顶部底部采用双线入口，没有额外的硬件配置。

  在单个机柜的内部，分为功率柜和I/O柜，在功率柜部分，可以看到主控制器和网络接口，风扇整齐排列，并配有风扇故障指示灯，同时，风扇支持热插拔，风扇一旦出现故障，可以实现灵活简单地更换。

  

实际测试篇

  在实测环节，笔者跟随施耐德电气工程师一起，通过对Galaxy V系列产品进行了稳态测试和动态测试。

 

  测试平台：1台显示器、YOKOGAWA波形记录仪、YOKOGAWA功率分析仪、Tuner 软件平台

 准备测试

  UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得。UPS的效率主要决定于逆变器的设计。大多数UPS只有在50%-100%负载时才有比较高的效率，当低于50%负载的时候，其效率就急剧下降，UPS厂商所提供的效率指标也多是在额定直流电压，额定负载条件下的效率。

  1、低负载测试：

  根据测试可以看到，在20%较低负载的时候，就可以达到96%的效率。

 

  2、Eco模式

  在ECO模式下，通过旁路为负载提供与市电相同的电源，实测的效率高达99.4%。

  3、E变换模式

  E变换模式可以在达到接近双变换模式的性能和ECO模式的效率。E变换模式可在效率99%的条件下提供高电能质量保护。 通过这种方式，能够保证停电的时候，电池能够真正不间断的功率负载，切换时间始终是零，保证了平稳供电。VX在接近满载时的实测整机效率高达99.02%。

  4.SPOT智能负载测试模式

  通过VX的通讯接口连接到一台笔记本电脑，通过电脑设置并发送指令，即可实现UPS整机的满载测试，施耐德称之为SPOT智能负载测试模式。这种测试并非软件虚拟，而是真正在UPS整机内部产生了高达数千安培的真实电流，可以模拟满负载和过载测试。

 

  评测总结：

  作为在数据中心基础设计建设领域的领导厂商，施耐德电气深刻地洞察了客户需求和面临的挑战，Galaxy VX在风险管理、运行成本、可靠性等方面达成了一个最佳平衡点。

  施耐德电气在创新的道路上从未止步，Galaxy VX凭借其模块化设计理念、E变换和四电平逆变技术等首创技术，同时，通过施耐德电气工程师的讲解和实际测试，笔者认为，Galaxy VX将会刷新三相大功率UPS的新高度和未来发展的方向。