UPS電源廠家詳解:模塊化UPS電源系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

系統(tǒng)模塊化是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的重要理念和基本策略，數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)建造中的很多問題都與系統(tǒng)模塊化程度有關(guān)。模塊化UPS以及與之關(guān)系緊密的標(biāo)準(zhǔn)化，為數(shù)據(jù)中心帶來了廣泛的好處，它不僅簡化了從初始規(guī)劃到日常操作的每一個(gè)流程，還顯著改進(jìn)了數(shù)據(jù)中心商業(yè)價(jià)值的所有主要組成部分–擴(kuò)容性、可用性、易維護(hù)和高效性。今天UPS電源廠家就詳細(xì)的介紹一下：

一、模塊化UPS電源其顯而易見特性有：

1、擴(kuò)容性

用戶再也不必為如何選擇容量而苦惱，并且不需要先期進(jìn)行大量不必要的投資;

2、可用性

可輕松的實(shí)現(xiàn)N+1、N+X配置，在相對(duì)小投資的情況下，極大提高了對(duì)負(fù)載的保護(hù);

3、易維護(hù)

由于備件的單一性、通用性，使得用戶端直接受益，甚至用戶自身經(jīng)過簡單的產(chǎn)品培訓(xùn)后，都可以直接維護(hù)，并且不必為產(chǎn)品停產(chǎn)所帶來的備件問題所擔(dān)憂;

4、高效性

由于采用大量先進(jìn)性技術(shù)，使得整機(jī)的效率得到大幅度的提高，并且體積也小型化，這些都為用戶帶來了許多隱性優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)今UPS電源的發(fā)展趨勢(shì)是大功率化和高可靠性。雖然現(xiàn)在可以生產(chǎn)幾千KVA的大型UPS電源，完全可以滿足大功率要求的場合。但是，這樣整個(gè)系統(tǒng)的可靠性完全是由單臺(tái)電源決定的，無論如何是不可能達(dá)到很高的穩(wěn)定性和可靠性。為了提高系統(tǒng)的可靠性，就必須采用冗余式并機(jī)方式，因而UPS電源的并聯(lián)技術(shù)在近幾年得到了很大的發(fā)展。

以下具體分析傳統(tǒng)UPS電源并機(jī)形式和模塊化UPS電源冗余并機(jī)形式的差別：

二、系統(tǒng)可用性方面的區(qū)別：

當(dāng)設(shè)備不可維護(hù)時(shí)，系統(tǒng)的可用性就等于其可靠性。當(dāng)設(shè)備可維護(hù)時(shí)，其可用性必然大于可靠性，維修時(shí)間短，可用性就越高。要提高系統(tǒng)的“可用性”，提高系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間(MTBF)是有效的，但降低系統(tǒng)的平均維修是MTTR更有效，也就是說，系統(tǒng)可以發(fā)生故障，但只要很快修復(fù)(例如幾十分鐘)，“可用性”仍然可達(dá)到很高的水平?！翱捎眯浴辈攀亲钣袃r(jià)值的也是最終的可靠性指標(biāo)。

在傳統(tǒng)UPS電源產(chǎn)品中，一直存在著單臺(tái)UPS電源容易出現(xiàn)單點(diǎn)故障的問題，用戶唯一的安全保障措施是采用“1+1”或“N+1”舊有的安全防范格局，該措施不僅造成較大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，而且容錯(cuò)率僅有一次。

傳統(tǒng)UPS電源發(fā)生故障后，修復(fù)時(shí)間長，而且很困難。對(duì)于一般的大型供電系統(tǒng)來講，供電系統(tǒng)故障后，由于系統(tǒng)過于復(fù)雜、產(chǎn)品供應(yīng)商反應(yīng)速度、維修人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)、備件儲(chǔ)備和提供情況、故障原因的查找和分析，出現(xiàn)故障需要有受過專門培訓(xùn)的維護(hù)技術(shù)人員憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)故障原因的查找和分析后，以確定故障引發(fā)點(diǎn)和受損部位，制定維修方案，調(diào)取備件、更換維修，修復(fù)后調(diào)試、試運(yùn)行，交付用戶。在上述環(huán)節(jié)中，若有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)判斷失誤，維修過程就要延長。

UPS電源模塊式設(shè)計(jì)概念全面優(yōu)化了“N+X”投資方案，客戶僅需多購置X個(gè)較小功率的模塊，即可輕松實(shí)現(xiàn)X次故障冗余及升級(jí)擴(kuò)容。

模塊化UPS電源系統(tǒng)陣列中的所有功率模塊平均負(fù)擔(dān)系統(tǒng)負(fù)載，各并聯(lián)模塊皆為內(nèi)置冗余的智能型獨(dú)立個(gè)體，無需系統(tǒng)控制器對(duì)并聯(lián)系列集中控制。任何模塊發(fā)生故障后(包括系統(tǒng)控制模塊)，其冗余設(shè)計(jì)便會(huì)充分發(fā)揮效用，全面保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)最大程度的故障冗余，同時(shí)用戶還可根據(jù)需要選擇超過一次容錯(cuò)率的冗余。也就是說客戶如果在一個(gè)系統(tǒng)中安裝了比能支持最大系統(tǒng)負(fù)載所需要的最少模塊還多X個(gè)模塊，那么就能夠在有X個(gè)模塊失效的情況下仍保證維持系統(tǒng)全部正常工作。

N+X模塊化陣列機(jī)的可用性比1+1單機(jī)并機(jī)的可用性高，根本原因一是：N+X系統(tǒng)中X個(gè)模塊為冗余備份的，只有在X個(gè)模塊同時(shí)壞的情況下，系統(tǒng)才不正常供電，分析可知當(dāng)X=3時(shí)，可用性已經(jīng)近似為1;二是模塊化陣列系統(tǒng)的模塊故障后可由維護(hù)人員熱插拔，使故障修復(fù)時(shí)間MTTR降到1小時(shí)以下。

因此，UPS電源結(jié)構(gòu)的模塊化、可熱插拔設(shè)計(jì)，是UPS電源系統(tǒng)可用性和可維護(hù)性的重要的新技術(shù)標(biāo)志之一。

三、旁路設(shè)置上的區(qū)別：

對(duì)于UPS電源冗余系統(tǒng)，在旁路設(shè)置上有2種基本結(jié)構(gòu)：一種是每個(gè)單機(jī)或單元各帶一個(gè)旁路，另一種是系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置一個(gè)大旁路。這兩種設(shè)置方式下，對(duì)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用來講，有以下幾個(gè)區(qū)別：

在傳統(tǒng)單機(jī)UPS電源構(gòu)成的冗余系統(tǒng)中，單機(jī)體積較大，但靜態(tài)開關(guān)選擇按單機(jī)容量配置，而且位置靠近功率板，一旦出現(xiàn)故障(如IGBT燒毀)可能連累靜態(tài)開關(guān)的工作。另一方面，由于單元上的差別和通信上的延遲，每個(gè)單元的旁路在切換過程中，并不能做到完全同時(shí)切換，從而使得在切換的瞬間，某臺(tái)機(jī)器的旁路承載的電流特別大，從而造成該旁路損壞，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。再者，旁路分立使得旁路控制復(fù)雜，板件增多，可靠性下降，因此，單機(jī)帶旁路構(gòu)成的冗余系統(tǒng)可靠性降低，這也是傳統(tǒng)并機(jī)臺(tái)數(shù)不宜過多的原因之一。

而有些模塊化UPS電源的每個(gè)模塊中均含有靜態(tài)開關(guān)，此結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)UPS電源只是在體積大小上的區(qū)別，也不能解決上述問題。

而Power+的模塊化UPS電源，其靜態(tài)開關(guān)容量按整機(jī)容量配置，結(jié)構(gòu)上與功率工作部分分離，其動(dòng)作控制亦是獨(dú)立的，避免了傳統(tǒng)并機(jī)系統(tǒng)分別投切而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，完美地詮釋了“分統(tǒng)結(jié)合，互不連累”的并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)理念。其采用的“先合后開”動(dòng)作模式，更使得系統(tǒng)投換實(shí)現(xiàn)了真正意義上的零轉(zhuǎn)換。

四、擴(kuò)容方面的區(qū)別：

模塊UPS電源為供電系統(tǒng)構(gòu)建與IT設(shè)備機(jī)架的增加同步進(jìn)行創(chuàng)造了條件，使供電系統(tǒng)設(shè)備的功率容量始終與已運(yùn)的IT設(shè)備的實(shí)際負(fù)載量保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?，特別是當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)需要修改，甚至項(xiàng)目啟動(dòng)失敗或場地要搬遷時(shí)，能夠經(jīng)濟(jì)而靈活的變更或退出。

而對(duì)已運(yùn)行的傳統(tǒng)UPS電源系統(tǒng)為了擴(kuò)容而改造時(shí)，很難保證不需要短時(shí)間停機(jī)操作，或者在系統(tǒng)運(yùn)行中進(jìn)行改造操作而很容易誘發(fā)系統(tǒng)意外故障而宕機(jī)。

五、維護(hù)性方面的區(qū)別：

傳統(tǒng)UPS電源系統(tǒng)在日常維護(hù)、設(shè)備維修期間均需采取轉(zhuǎn)旁路的工作方式，負(fù)載因此不受UPS電源保護(hù)，此時(shí)如果發(fā)生交流電源中斷、過載等故障，勢(shì)必造成負(fù)載電源供應(yīng)中斷或設(shè)備損壞。同時(shí)設(shè)備維修還需要經(jīng)過一系列煩瑣的程序：系統(tǒng)管理員通知廠商+廠商趕至維修現(xiàn)場+停電維修。

為了解決類似的可靠性瓶頸，新型模塊UPS電源采用了先進(jìn)的UPS電源模塊熱插拔技術(shù)，單體模塊可任意在線投入或退出并聯(lián)單元，無需停電操作，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護(hù)，同時(shí)該操作無需專門的儀器和技術(shù)即可進(jìn)行。

通過熱插拔技術(shù)使單體功率模塊可任意在線投入或退出，解決了傳統(tǒng)UPS電源轉(zhuǎn)旁路維修的技術(shù)難題，使維護(hù)超常簡便，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了UPS電源隨意擴(kuò)展和冗余兩大性能，充分滿足用戶實(shí)際需求。

六、安裝地的區(qū)別：

傳統(tǒng)UPS電源體積大，效率低，一般與用電設(shè)備尤其是服務(wù)器等信息設(shè)備分開安裝設(shè)置，距離較遠(yuǎn)而容易使得用電設(shè)備零–地電位差偏大，從而影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

而模塊化UPS電源由于采用高頻化技術(shù)，整機(jī)體積小，運(yùn)行效率高，可以直接就近安裝在設(shè)備附近，從而可避免這一問題的產(chǎn)生。

七、并機(jī)故障退出機(jī)制的差別：

常見的冗余式供電方式有由二臺(tái)或多臺(tái)UPS電源逆變器模塊經(jīng)系統(tǒng)控制柜并聯(lián)后再向外供電的主從供電體系，以及將并機(jī)功能直接設(shè)計(jì)在各個(gè)UPS電源單元模塊中的分散邏輯供電方案。不管采用那種方式，在正常工作時(shí)每個(gè)UPS電源模塊都要平均分配負(fù)載電流。在運(yùn)行中，如果遇到其中一臺(tái)UPS電源模塊出故障時(shí)，并聯(lián)系統(tǒng)自動(dòng)將有故障的UPS電源模塊同負(fù)載脫機(jī)。此時(shí)，全部負(fù)載由剩下的UPS電源模塊按照比例平均分擔(dān)。通過這種方式，UPS電源可以保證一直向用戶提供無幅度大小擾動(dòng)和無供電時(shí)間中斷的高質(zhì)量電源。顯然，采用這樣的供電系統(tǒng)，大大增強(qiáng)了UPS電源供電系統(tǒng)的可靠性。

但對(duì)于不同的并機(jī)方式，其故障機(jī)的退出和修復(fù)后的切入，對(duì)系統(tǒng)的影響還是有較大差別的。

對(duì)于“1+1”系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)故障退出時(shí)，其原所帶負(fù)載將全部轉(zhuǎn)由另一臺(tái)正常工作的機(jī)器承擔(dān)，該機(jī)器的階躍負(fù)載近50%左右。