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Infrastruktur

Eco-Mode

10. September 2013, 12:44 Uhr | Ingo Müller, Application Engineer USV-Projektmanagement, Eaton

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Halbleiter-Technik beseitigt Sicherheitsmängel

Einsparungen im Normalbetrieb wurden durch Einbußen bei der Verfügbarkeit erkauft. Ursache war, dass sich mit der bislang verfügbaren Schalttechnik keine adäquate Umschaltzeit erreichen ließen. Maßgeblich hierfür ist die vom Information Technology Industry Council definierte ITIC-Kurve. Diese legt fest, welche Unter- und Überspannungen ein IT-Netzteil bezogen auf die Zeitdauer einer Spannungsabweichung tolerieren muss und bildet heute einen international gültigen Standard. Gemäß dieser Vorgabe müssen Servernetzteile mittels eingebauter Kondensatoren eine Versorgungsunterbrechung von etwa 10 Millisekunden kompensieren können, was in etwa einem Phasendurchlauf entspricht. Für die USV-Technik bedeutet das, dass für einen Wechsel des Betriebsmodus nur ein Spielraum von weniger als 10 Millisekunden bleibt. Während sich USV-Systeme beim Wechsel auf Batteriebetrieb generell innerhalb dieses Toleranzrahmens bewegen, überschritten ihn ältere Systeme häufig beim Übergang vom HE-Modus auf Doppelwandlerbetrieb. Daran konnten selbst unterschiedliche Bauarten nichts ändern: Systeme mit Relais benötigten für den Übergang zwischen 40 und 500 Millisekunden, Systeme mit elektronischem Wechsler agierten etwas schneller, kamen aber je nach Einsatzbedingungen immer noch auf eine Umschaltzeit zwischen 5 und 30 Millisekunden. Das bedeutete, dass beim Wechsel von HE- auf Doppelwandler-Betrieb mit einer Unterbrechung der Stromversorgung gerechnet werden musste.

Durch gezielte technische Weiterentwicklung ist es inzwischen jedoch einigen Herstellern gelungen, diese Sicherheitsmängel zu beseitigen. Die neueste Generation von USV-Systemen mit HE-Modus steuert den Wechsel in den klassischen Doppelwandler-Modus via Halbleitertechnik, was die Umschaltgeschwindigkeit dramatisch erhöht. Bei den meisten halbleitergestützten Systemen liegt sie zwischen 4 und 6 Millisekunden und damit innerhalb der ITIC-Spezifikation. Noch kürzere Reaktionszeiten gewährleisten USV-Lösungen mit kontinuierlicher Netzanbindung wie das von Eaton entwickelte Energy-Saver-System (ESS). Im ESS-Modus ist an den Wechselrichtern eine permanente Spannung angelegt, zudem kommen spezielle Erkennungs- und Steueralgorithmen zum Einsatz. Das Ergebnis: Die Transferzeit beträgt weniger als 2 Millisekunden und entspricht damit der Zeit, die für den Übergang vom Doppelwandler-Modus auf Batteriebetrieb benötigt wird. Der mit Hilfe dieser Lösung gewonnene Spielraum ist so groß, dass selbst bei ungünstigsten Bedingungen wie etwa einer plötzlich auftretenden Überspannung im Umschaltmoment ein unterbrechungsfreier Übergang in den Doppelwandler-Betrieb gewährleistet bleibt. Durch das Anliegen permanenter Spannung an den Wandlern ist dabei von vorneherein auch eine Materialüberlastung durch thermischen Schock ausgeschlossen.