淺要分析高可靠性的模塊化UPS

李啟中

【摘要】 模塊化UPS這一概念在上個(gè)世紀(jì)的90年代后期就開始推行，其產(chǎn)品的特性就是為符合用戶的需求而制定的，為供電系統(tǒng)提供了可靠性、可用性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性這四個(gè)特性，同時(shí)，在這個(gè)各種應(yīng)用技術(shù)都相繼成熟的時(shí)期，國內(nèi)及國外的各個(gè)傳統(tǒng)UPS廠商都開始推陳出新，推出了各種各樣的模塊化UPS產(chǎn)品。如今模塊化UPS的主要生產(chǎn)廠家有華為、艾默生、伊頓、APC等等。

【關(guān)鍵詞】 模塊化UPS 可靠性

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的速度越來越快，數(shù)據(jù)中心云計(jì)算和虛擬技術(shù)被廣泛的運(yùn)用，造成能源成本持續(xù)的增加。同時(shí)，用戶對數(shù)據(jù)中心在可用性和靈活性、節(jié)能性方面的要求也逐漸增加，模塊化UPS的開發(fā)愈加朝著用戶的需求方向靠攏，為用戶需求服務(wù)。

一、模塊化UPS的定義

模塊屬性就是在機(jī)械上具有獨(dú)立的框架結(jié)構(gòu)，并且也具有完整的獨(dú)立功能，能夠互相協(xié)作共同工作。要想組成模塊化的不問斷電源系統(tǒng)，就需要輸入、輸出配電部分和功率、監(jiān)控模塊等。1、功率模塊。功率模塊是UPS系統(tǒng)中的主要模塊，它包括有逆變、整流、功率因數(shù)校正、充電和相關(guān)的控制電路，因此，UPS系統(tǒng)在正常的工作模式下具有并聯(lián)冗余和熱插拔這兩種工作功能。2、監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊就是可以實(shí)時(shí)監(jiān)視UPS系統(tǒng)工作的模塊，其功能是監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài)、采集和存儲(chǔ)UPS系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，并且還能進(jìn)行故障記錄存儲(chǔ)以及對故障進(jìn)行診斷，具有熱插拔功能。

二、高可靠性的模塊化UPS構(gòu)架保障

l、對于模塊化UPS的系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)保障系統(tǒng)應(yīng)用高可靠性。在UPS的行業(yè)中，對UPS的可靠性要求非常高，實(shí)際來說，就是講它的可用性。簡而言之就是指對UPS中的所有部件及功能不會(huì)發(fā)生任何的其他故障，可用性就是指當(dāng)UPS在運(yùn)行的過程中不論是何種情況都不能使客戶端斷電，這樣即使是因?yàn)閁PS在運(yùn)行中出現(xiàn)一些細(xì)微的問題，也不會(huì)導(dǎo)致問題擴(kuò)大致使其無法得到及時(shí)有效的解決。總之，就是客戶端永不斷電。因此，模塊化UPS的系統(tǒng)架構(gòu)比之其他有著先天的優(yōu)勢。模塊化UPS為避免單點(diǎn)故障，就可用通過多種冗余架構(gòu)設(shè)計(jì)來進(jìn)行，例如：（1）功率模塊冗余，就是通過模塊化冗余并聯(lián)達(dá)到功率的冗余。（2）集中控制器冗余，就是系統(tǒng)除了功率模塊和旁路模塊在由控制器控制各自模塊的工作之外，系統(tǒng)集中控制器可用做到雙備份冗余。（3）通訊信號冗余，就是對重要的通訊信號通過雙設(shè)計(jì)來進(jìn)行雙備份冗余。

2、模塊化UPS的故障隔離設(shè)計(jì)保障系統(tǒng)應(yīng)用的高可靠性。傳統(tǒng)的塔式UPS電源系統(tǒng)在并聯(lián)運(yùn)行和并機(jī)環(huán)流、同步問題上使衡量并聯(lián)系統(tǒng)安全的重要指標(biāo)。在傳統(tǒng)的并聯(lián)模式中，并機(jī)數(shù)量越多，那么環(huán)流和同步問題就越加難以控制，所以，我們可以得出，如果傳統(tǒng)的UPS電源并聯(lián)數(shù)量越多，那么可靠性就會(huì)越低。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，控制芯片技術(shù)也在不斷的變化發(fā)展，其新技術(shù)在模塊化UPS中的應(yīng)用使得模塊化UPS的各個(gè)模塊可以上報(bào)它的狀態(tài)指標(biāo)和進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測。根據(jù)以下圖例顯示，我們不難發(fā)現(xiàn)，在模塊化UPS功率模塊內(nèi)，都有獨(dú)立的DSP控制電路、檢測電路和驅(qū)動(dòng)電路。對系統(tǒng)進(jìn)行初始送電時(shí)，每個(gè)模塊間的DSP都會(huì)一一的檢測整流器、逆變器和充電器等各個(gè)部分器件的開路或短路狀態(tài)，也會(huì)對其健康度進(jìn)行檢測。若是在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的隔離出異常的模塊，并給人以警示。最后，各模塊的控制器會(huì)將實(shí)時(shí)的檢測功率模塊內(nèi)的狀態(tài)指標(biāo)上報(bào)集中控制器，再由集中控制器不斷協(xié)調(diào)各個(gè)模塊進(jìn)行工作。因此，模塊化UPS系統(tǒng)在監(jiān)測和控制力上都優(yōu)于傳統(tǒng)的塔式UPS。

3、模塊化UPS的固有特點(diǎn)保障系統(tǒng)應(yīng)用高可靠性。1）模塊化UPS易維護(hù)。模塊化UPS可以在不中斷客戶端供電的情況下確保維護(hù)人員的安全，具有熱拔插的功能和特點(diǎn)，在這樣的前提下可以隨時(shí)更換模塊，使維護(hù)變得簡單又快捷，降低了維護(hù)成本。2）模塊化UPS易擴(kuò)容。模塊化UPS可以支持邊使用邊擴(kuò)容，降低了初期的投入成本，可以在無需斷電的情況下，無需專業(yè)人員參與的情況下實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，保證了客戶端在使用時(shí)的可靠性。

三、總結(jié)

現(xiàn)如今，模塊化UPS的可靠性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的塔式UPs的可靠性。在早期，模塊化UPS出現(xiàn)故障的概率是高于塔式的UPS的，但是現(xiàn)在這種現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)生了絕對的逆轉(zhuǎn)。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)期，模塊化UPS的可靠性只會(huì)不斷的提高。因此，在數(shù)據(jù)中心云計(jì)算、虛擬技術(shù)廣泛運(yùn)用的時(shí)期，只有模塊化UPS才能夠滿足用戶的需求，實(shí)現(xiàn)不間斷的交流供電。