模塊化UPS電源系統(tǒng)的優(yōu)勢

時間：2021-08-26作者：長沙能威電子科技有限公司瀏覽：166

系統(tǒng)模塊化是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計的重要理念和基本策略，數(shù)據(jù)中心設(shè)計建造中的很多問題都與系統(tǒng)模塊化程度有關(guān)。模塊化以及與之關(guān)系緊密的標準化，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流程，還顯著改進了數(shù)據(jù)中心商業(yè)**的所有主要組成部分--擴容性、可用性、易維護和高效性。

    一、模塊化UPS電源其顯而易見特性有：





    1、擴容性




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

    2、可用性




    可輕松的實現(xiàn)N+1、N+X配置，在相對小投資的情況下，較大提高了對負載的保護；

    3、易維護




    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)品培訓后，都可以直接維護，并且不必為產(chǎn)品停產(chǎn)所帶來的備件問題所擔憂；

    4、高效性




    由于采用大量**性技術(shù)，使得整機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。

 

    當今UPS電源的發(fā)展趨勢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，這樣整個系統(tǒng)的可靠性完全是由單臺電源決定的，無論如何是不可能達到很高的穩(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電源并機形式和模塊化UPS電源冗余并機形式的差別：

    二、系統(tǒng)可用性方面的區(qū)別：

    當設(shè)備不可維護時，系統(tǒng)的可用性就等于其可靠性。當設(shè)備可維護時，其可用性必然大于可靠性，維修時間短，可用性就越高。要提高系統(tǒng)的“可用性”，提高系統(tǒng)的平均無故障時間（MTBF）是有效的，但降低系統(tǒng)的平均維修是MTTR較有效，也就是說，系統(tǒng)可以發(fā)生故障，但只要很快修復（例如幾十分鐘），“可用性”仍然可達到很高的水平?！翱捎眯浴辈攀禽^有**的也是較終的可靠性指標。


 

    在傳統(tǒng)UPS電源產(chǎn)品中，一直存在著單臺UPS電源容易出現(xiàn)單點故障的問題，用戶一的安全**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)濟浪費，而且容錯率僅有一次。

 

    傳統(tǒng)UPS電源發(fā)生故障后，修復時間長，而且很困難。對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、備件儲備和提供情況、故障原因的查找和分析，出現(xiàn)故障需要有受過專門培訓的維護技術(shù)人員憑經(jīng)驗對故障原因的查找和分析后，以確定故障引發(fā)點和受損部位，制定維修方案，調(diào)取備件、更換維修，修復后調(diào)試、試運行，交付用戶。在上述環(huán)節(jié)中，若有一個環(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)計概念全面優(yōu)化了“N+X”投資方案，客戶僅需多購置X個較小功率的模塊，即可輕松實現(xiàn)X次故障冗余及升級擴容。其MTBF（Mean Time Between Failure）比單機的MTBF提高了許多倍。

 

    模塊化UPS電源系統(tǒng)陣列中的所有功率模塊平均負擔系統(tǒng)負載，各并聯(lián)模塊皆為內(nèi)置冗余的智能型獨立個體，*系統(tǒng)控制器對并聯(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)計便會充分發(fā)揮效用，全面**設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)較大程度的故障冗余，同時用戶還可根據(jù)需要選擇**過一次容錯率的冗余。也就是說客戶如果在一個系統(tǒng)中安裝了比能支持較大系統(tǒng)負載所需要的較少模塊還多X個模塊，那么就能夠在有X個模塊失效的情況下仍保證維持系統(tǒng)全部正常工作。

 

    N+X模塊化陣列機的可用性比1+1單機并機的可用性高，根本原因一是：N+X系統(tǒng)中X個模塊為冗余備份的，只有在X個模塊同時壞的情況下，系統(tǒng)才不正常供電，分析可知當X=3時，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人員熱插拔，使故障修復時間MTTR降到1小時以下。

 

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




    三、旁路設(shè)置上的區(qū)別：

 

    對于UPS電源冗余系統(tǒng)，在旁路設(shè)置上有2種基本結(jié)構(gòu)：一種是每個單機或單元各帶一個旁路，另一種是系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置一個大旁路。這兩種設(shè)置方式下，對系統(tǒng)實際應(yīng)用來講，有以下幾個區(qū)別：

 

    在傳統(tǒng)單機UPS電源構(gòu)成的冗余系統(tǒng)中，單機體積較大，但靜態(tài)開關(guān)選擇按單機容量配置，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，每個單元的旁路在切換過程中，并不能做到完全同時切換，從而使得在切換的瞬間，某臺機器的旁路承載的電流特別大，從而造成該旁路損壞，進而影響整個系統(tǒng)的工作。再者，旁路分立使得旁路控制復雜，板件增多，可靠性下降，因此，單機帶旁路構(gòu)成的冗余系統(tǒng)可靠性降低，這也是傳統(tǒng)并機臺數(shù)不宜過多的原因之一。

 

    而有些模塊化UPS電源的每個模塊中均含有靜態(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)容量按整機容量配置，結(jié)構(gòu)上與功率工作部分分離，其動作控制亦是獨立的，避免了傳統(tǒng)并機系統(tǒng)分別投切而產(chǎn)生的風險，**地詮釋了“分統(tǒng)結(jié)合，互不連累”的并聯(lián)冗余設(shè)計理念。其采用的“先合后開”動作模式，較使得系統(tǒng)投換實現(xiàn)了真正意義上的零轉(zhuǎn)換。

    四、擴容方面的區(qū)別：

 

    模塊UPS電源為供電系統(tǒng)構(gòu)建與IT設(shè)備機架的增加同步進行創(chuàng)造了條件，使供電系統(tǒng)設(shè)備的功率容量始終與已運的IT設(shè)備的實際負載量保持在一個適當?shù)谋壤貏e是當發(fā)生系統(tǒng)方案設(shè)計需要修改，甚至項目啟動失敗或場地要搬遷時，能夠經(jīng)濟而靈活的變更或退出。

 

    而對已運行的傳統(tǒng)UPS電源系統(tǒng)為了擴容而改造時，很難保證不需要短時間停機操作，或者在系統(tǒng)運行中進行改造操作而很容易誘發(fā)系統(tǒng)意外故障而宕機。

    五、維護性方面的區(qū)別：

 

    傳統(tǒng)UPS電源系統(tǒng)在日常維護、設(shè)備維修期間均需采取轉(zhuǎn)旁路的工作方式，負載因此不受UPS電源保護，此時如果發(fā)生交流電源中斷、過載等故障，勢必造成負載電源供應(yīng)中斷或設(shè)備損壞。同時設(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**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，*停電操作，實現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護，同時該操作*專門的儀器和技術(shù)即可進行。

 

    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**常簡便，同時實現(xiàn)了UPS電源隨意擴展和冗余兩大性能，充分滿足用戶實際需求。

    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)備的正常運行。

 

    而模塊化UPS電源由于采用高頻化技術(shù)，整機體積小，運行效率高，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、并機故障退出機制的差別：

 

    常見的冗余式供電方式有由二臺或多臺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，以及將并機功能直接設(shè)計在各個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，在正常工作時每個UPS電源模塊都要平均分配負載電流。在運行中，如果遇到其中一臺UPS電源模塊出故障時，并聯(lián)系統(tǒng)自動將有故障的UPS電源模塊同負載脫機。此時，全部負載由剩下的UPS電源模塊按照比例平均分擔。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和無供電時間中斷的高質(zhì)量電源。顯然，采用這樣的供電系統(tǒng)，大大增強了UPS電源供電系統(tǒng)的可靠性。

 

    但對于不同的并機方式，其故障機的退出和修復后的切入，對系統(tǒng)的影響還是有較大差別的。

   對于“1+1”系統(tǒng)，當單機故障退出時，其原所帶負載將全部轉(zhuǎn)由另一臺正常工作的機器承擔，該機器的階躍負載近50%左右。


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