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模块化UPS电源系统的优势

发布时间:2015-09-23 作者:本站编辑浏览次数:

    系统(tong)模块化(hua)(hua)是(shi)数(shu)据中心基础(chu)设(she)施设(she)计的(de)(de)(de)重要(yao)理念(nian)和基本策略,数(shu)据中心设(she)计建造(zao)中的(de)(de)(de)很多问题都与系统(tong)模块化(hua)(hua)程度有(you)关。模块化(hua)(hua)以及(ji)与之(zhi)关系紧密的(de)(de)(de)标(biao)准化(hua)(hua),为数(shu)据中心带来(lai)了(le)广(guang)泛的(de)(de)(de)好处(chu),它不仅简化(hua)(hua)了(le)从初始规划到日(ri)常操作(zuo)的(de)(de)(de)每一个(ge)流程,还显著改进了(le)数(shu)据中心商业(ye)价(jia)值的(de)(de)(de)所(suo)有(you)主要(yao)组成部分--扩(kuo)容性、可用(yong)性、易维护和高(gao)效(xiao)性。 
  
    一、模块化UPS电源其显而易见特性有:


    1、扩(kuo)容性


    用户再也不必(bi)为(wei)如何选择容量(liang)而苦恼,并(bing)且(qie)不需要先(xian)期进(jin)行大(da)量(liang)不必(bi)要的(de)投(tou)资;

 

    2、可用性


    可(ke)轻松的(de)实现N+1、N+X配置,在相对小投资的(de)情况下,极大提高了对负载的(de)保护;

  

    3、易维护


    由于备件的(de)(de)(de)单一(yi)性、通用性,使(shi)得(de)用户端直(zhi)接受益,甚至用户自身(shen)经过(guo)简单的(de)(de)(de)产(chan)品培(pei)训后,都可以直(zhi)接维护(hu),并且不必为产(chan)品停产(chan)所带来的(de)(de)(de)备件问题所担忧;

  

    4、高(gao)效性


    由于(yu)采用(yong)大量(liang)先进(jin)性(xing)技(ji)术,使(shi)得(de)整机的效率得(de)到大幅度的提高,并且体积也小(xiao)型(xing)化,这(zhei)些都为用(yong)户带来(lai)了许多隐性(xing)优势。

   

    当今UPS电源的发展趋势是大功率化和高可靠性。虽然现在可以生产几千KVA的大型UPS电源,完全可以满足大功率要求的场合。但是,这样整个系统的可靠性完全是由单台电源决定的,无论如何是不可能达到很高的稳定性和可靠性。为了提高系统的可靠性,就必须采用冗余式并机方式,因而UPS电源的并联技术在近几年得到了很大的发展。

   

    以(yi)下(xia)具体分析传统UPS电源(yuan)并机形(xing)式和模块化(hua)UPS电源(yuan)冗余并机形(xing)式的差别:

  

    二、系统可用性方面的区别(bie):

    当设备不可(ke)(ke)(ke)维(wei)护(hu)时(shi),系统(tong)的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)用(yong)性(xing)(xing)就(jiu)等于其可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)(xing)。当设备可(ke)(ke)(ke)维(wei)护(hu)时(shi),其可(ke)(ke)(ke)用(yong)性(xing)(xing)必然大于可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)(xing),维(wei)修(xiu)时(shi)间短,可(ke)(ke)(ke)用(yong)性(xing)(xing)就(jiu)越高(gao)。要(yao)提高(gao)系统(tong)的(de)(de)“可(ke)(ke)(ke)用(yong)性(xing)(xing)”,提高(gao)系统(tong)的(de)(de)平(ping)均(jun)无故障(zhang)时(shi)间(MTBF)是(shi)(shi)(shi)有效(xiao)的(de)(de),但降低系统(tong)的(de)(de)平(ping)均(jun)维(wei)修(xiu)是(shi)(shi)(shi)MTTR更有效(xiao),也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)(shi)说,系统(tong)可(ke)(ke)(ke)以发生(sheng)故障(zhang),但只要(yao)很快修(xiu)复(例如几十分钟),“可(ke)(ke)(ke)用(yong)性(xing)(xing)”仍(reng)然可(ke)(ke)(ke)达到很高(gao)的(de)(de)水平(ping)。“可(ke)(ke)(ke)用(yong)性(xing)(xing)”才是(shi)(shi)(shi)最(zui)(zui)有价值(zhi)的(de)(de)也(ye)是(shi)(shi)(shi)最(zui)(zui)终的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)(xing)指标。

   

    在传统(tong)UPS电源(yuan)产(chan)品中,一直存在着单(dan)台(tai)UPS电源(yuan)容易出现单(dan)点故障的(de)(de)问题,用(yong)户唯一的(de)(de)安全保障措施(shi)是(shi)采用(yong)“1+1”或“N+1”旧有(you)的(de)(de)安全防范格局,该措施(shi)不仅(jin)(jin)造成较(jiao)大的(de)(de)经济浪费,而(er)且容错率仅(jin)(jin)有(you)一次。

   

    传统(tong)UPS电(dian)源发生故(gu)障(zhang)(zhang)后,修(xiu)(xiu)复时间长,而且很困(kun)难(nan)。对(dui)于(yu)一般(ban)的大(da)型供(gong)电(dian)系(xi)统(tong)来讲,供(gong)电(dian)系(xi)统(tong)故(gu)障(zhang)(zhang)后,由于(yu)系(xi)统(tong)过于(yu)复杂、产品(pin)供(gong)应商反(fan)应速度、维(wei)(wei)修(xiu)(xiu)人员(yuan)的技术(shu)水平和(he)工(gong)作(zuo)经(jing)验(yan)、备件(jian)储备和(he)提供(gong)情况、故(gu)障(zhang)(zhang)原因的查找和(he)分析(xi),出(chu)(chu)现故(gu)障(zhang)(zhang)需要有受过专(zhuan)门(men)培训的维(wei)(wei)护技术(shu)人员(yuan)凭经(jing)验(yan)对(dui)故(gu)障(zhang)(zhang)原因的查找和(he)分析(xi)后,以确(que)定故(gu)障(zhang)(zhang)引发点和(he)受损(sun)部位,制定维(wei)(wei)修(xiu)(xiu)方案,调取(qu)备件(jian)、更(geng)换(huan)维(wei)(wei)修(xiu)(xiu),修(xiu)(xiu)复后调试、试运行,交付(fu)用户。在上述环(huan)节中,若有一个环(huan)节出(chu)(chu)现判断失(shi)误,维(wei)(wei)修(xiu)(xiu)过程就要延(yan)长。

   

    UPS电源模(mo)块(kuai)式设(she)计概(gai)念全(quan)面优(you)化了“N+X”投资方案,客户仅需多购(gou)置X个较小(xiao)功率的(de)模(mo)块(kuai),即可轻松(song)实现(xian)X次故障冗余及升级(ji)扩容(rong)。其MTBF(Mean Time Between Failure)比(bi)单(dan)机的(de)MTBF提高了许多倍。

   

    模(mo)块(kuai)(kuai)化UPS电源系(xi)统(tong)(tong)(tong)阵列中的所有功(gong)率(lv)模(mo)块(kuai)(kuai)平均负(fu)担系(xi)统(tong)(tong)(tong)负(fu)载,各并联模(mo)块(kuai)(kuai)皆为内置冗(rong)余的智(zhi)能(neng)型(xing)独立个(ge)体,无需(xu)(xu)系(xi)统(tong)(tong)(tong)控制器对并联系(xi)列集中控制。任何模(mo)块(kuai)(kuai)发(fa)生故(gu)障(zhang)后(包(bao)括系(xi)统(tong)(tong)(tong)控制模(mo)块(kuai)(kuai)),其冗(rong)余设(she)(she)计便(bian)会充(chong)分发(fa)挥效用(yong),全面保障(zhang)设(she)(she)备正常(chang)运转,实现最大程度的故(gu)障(zhang)冗(rong)余,同时(shi)用(yong)户(hu)还(hai)可(ke)根(gen)据需(xu)(xu)要选择超(chao)过一(yi)(yi)次容错率(lv)的冗(rong)余。也就是说客(ke)户(hu)如果在(zai)一(yi)(yi)个(ge)系(xi)统(tong)(tong)(tong)中安(an)装了(le)比能(neng)支持最大系(xi)统(tong)(tong)(tong)负(fu)载所需(xu)(xu)要的最少模(mo)块(kuai)(kuai)还(hai)多X个(ge)模(mo)块(kuai)(kuai),那么就能(neng)够在(zai)有X个(ge)模(mo)块(kuai)(kuai)失效的情况下(xia)仍保证维持系(xi)统(tong)(tong)(tong)全部正常(chang)工作。

   

    N+X模块化阵(zhen)列机(ji)的(de)可(ke)用(yong)(yong)性(xing)比1+1单机(ji)并(bing)机(ji)的(de)可(ke)用(yong)(yong)性(xing)高,根(gen)本原(yuan)因一是(shi):N+X系(xi)(xi)统(tong)中X个模块为冗余备份的(de),只有在X个模块同时(shi)坏的(de)情况(kuang)下,系(xi)(xi)统(tong)才不正常供电,分析(xi)可(ke)知当(dang)X=3时(shi),可(ke)用(yong)(yong)性(xing)已经(jing)近似为1;二(er)是(shi)模块化阵(zhen)列系(xi)(xi)统(tong)的(de)模块故(gu)障后可(ke)由(you)维护人员热(re)插拔,使(shi)故(gu)障修(xiu)复时(shi)间(jian)MTTR降到1小时(shi)以下。

   

    因(yin)此,UPS电源结构(gou)的(de)模块化、可(ke)热插拔设(she)计(ji),是UPS电源系统(tong)可(ke)用性和(he)可(ke)维护性的(de)重要的(de)新技术(shu)标(biao)志之一(yi)。


    三、旁路设置(zhi)上的区别:

   

    对于UPS电源冗(rong)余系(xi)统,在旁路(lu)设(she)(she)置上有(you)2种基本结构:一(yi)(yi)种是每个单机或单元各(ge)带一(yi)(yi)个旁路(lu),另一(yi)(yi)种是系(xi)统统一(yi)(yi)设(she)(she)置一(yi)(yi)个大(da)旁路(lu)。这两种设(she)(she)置方式下,对系(xi)统实际应用来讲,有(you)以下几个区别:

   

    在(zai)(zai)传(chuan)统(tong)(tong)单机(ji)UPS电(dian)源构(gou)(gou)成(cheng)(cheng)的(de)(de)冗余系(xi)统(tong)(tong)中(zhong),单机(ji)体积较大,但静态(tai)开关选择按单机(ji)容量配置(zhi),而(er)且(qie)位置(zhi)靠近功率板(ban),一旦出(chu)现(xian)故障(zhang)(如IGBT烧毁)可(ke)能连(lian)累静态(tai)开关的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)。另一方面,由于(yu)单元上的(de)(de)差别(bie)和通(tong)信上的(de)(de)延(yan)迟,每个单元的(de)(de)旁(pang)路(lu)在(zai)(zai)切(qie)换过(guo)程中(zhong),并(bing)不能做到完全同时(shi)切(qie)换,从(cong)而(er)使得在(zai)(zai)切(qie)换的(de)(de)瞬(shun)间,某台(tai)机(ji)器的(de)(de)旁(pang)路(lu)承载的(de)(de)电(dian)流(liu)特别(bie)大,从(cong)而(er)造成(cheng)(cheng)该旁(pang)路(lu)损坏,进而(er)影响整(zheng)个系(xi)统(tong)(tong)的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)。再者(zhe),旁(pang)路(lu)分立使得旁(pang)路(lu)控(kong)制(zhi)复杂,板(ban)件(jian)增多,可(ke)靠性下(xia)降,因此(ci),单机(ji)带旁(pang)路(lu)构(gou)(gou)成(cheng)(cheng)的(de)(de)冗余系(xi)统(tong)(tong)可(ke)靠性降低,这也是传(chuan)统(tong)(tong)并(bing)机(ji)台(tai)数不宜过(guo)多的(de)(de)原因之一。

   

    而有(you)(you)些模(mo)(mo)块化UPS电源的每(mei)个模(mo)(mo)块中均含(han)有(you)(you)静(jing)态开关,此(ci)结构和(he)传统UPS电源只是在体积(ji)大小上的区别(bie),也不能解决上述问(wen)题(ti)。

   

    而Power+的(de)模块化UPS电源,其静(jing)态(tai)开(kai)(kai)关容量按(an)整机(ji)容量配(pei)置(zhi),结构上(shang)与(yu)功率工作部分分离,其动作控制亦是独立(li)的(de),避免了传统(tong)并机(ji)系统(tong)分别投(tou)切而产生的(de)风险,完(wan)美(mei)地诠释(shi)了“分统(tong)结合,互不连累”的(de)并联(lian)冗余设计理念。其采(cai)用的(de)“先合后(hou)开(kai)(kai)”动作模式(shi),更使(shi)得系统(tong)投(tou)换(huan)实现了真正意(yi)义(yi)上(shang)的(de)零转换(huan)。

  

    四、扩容方面(mian)的区(qu)别:

   

    模块UPS电源为供电系(xi)统构建与(yu)IT设(she)备机架的增加同步进行创造(zao)了条件,使(shi)供电系(xi)统设(she)备的功率容量(liang)始终与(yu)已运的IT设(she)备的实际(ji)负载量(liang)保持在(zai)一个适(shi)当的比例(li),特别是当发生(sheng)系(xi)统方案设(she)计需要(yao)(yao)修改,甚至项目(mu)启动失(shi)败或场地要(yao)(yao)搬(ban)迁时(shi),能够经济而灵活(huo)的变更或退(tui)出。

   

    而对已运(yun)行(xing)的传统(tong)UPS电(dian)源(yuan)系统(tong)为了(le)扩容而改造时(shi),很(hen)难保证不需要短时(shi)间停机(ji)操作,或者在系统(tong)运(yun)行(xing)中(zhong)进行(xing)改造操作而很(hen)容易(yi)诱发系统(tong)意(yi)外故障而宕(dang)机(ji)。

  

    五、维护性方面的区别:

   

    传统UPS电(dian)源(yuan)(yuan)系统在(zai)日常维(wei)(wei)护、设(she)备(bei)(bei)维(wei)(wei)修期间均(jun)需采取转旁路(lu)的工(gong)作方式,负(fu)载(zai)因此不受UPS电(dian)源(yuan)(yuan)保护,此时如果发生交(jiao)流电(dian)源(yuan)(yuan)中(zhong)断、过载(zai)等(deng)故障,势(shi)必造成负(fu)载(zai)电(dian)源(yuan)(yuan)供应中(zhong)断或设(she)备(bei)(bei)损坏。同(tong)时设(she)备(bei)(bei)维(wei)(wei)修还(hai)需要经过一系列烦琐的程(cheng)序:系统管理员通知厂商+厂商赶至维(wei)(wei)修现场+停电(dian)维(wei)(wei)修。

   

    为了(le)解决类似的(de)可(ke)靠性瓶颈,新型模块UPS电源采用了(le)先(xian)进(jin)的(de)UPS电源模块热插拔技(ji)术,单体模块可(ke)任意在(zai)线投(tou)入或退出并联单元(yuan),无(wu)需(xu)停电操作,实现(xian)了(le)并联系(xi)统(tong)的(de)在(zai)线维护,同时(shi)该操作无(wu)需(xu)专(zhuan)门的(de)仪(yi)器和技(ji)术即可(ke)进(jin)行。

   

    通(tong)过热插拔技(ji)术使单体(ti)功率模块(kuai)可(ke)任意(yi)在线投入或退(tui)出,解决了(le)传(chuan)统(tong)UPS电源(yuan)转旁路维(wei)修的技(ji)术难题,使维(wei)护超常简便,同时(shi)实现了(le)UPS电源(yuan)随意(yi)扩展和冗余两大性能(neng),充(chong)分满足(zu)用户实际需求。

  

    六、安装地的区别(bie):

   

    传统UPS电(dian)(dian)(dian)源体积大,效率低,一般与(yu)用(yong)(yong)电(dian)(dian)(dian)设(she)备尤其是服务器等信息(xi)设(she)备分(fen)开安装(zhuang)设(she)置(zhi),距离较远而(er)(er)容易使得(de)用(yong)(yong)电(dian)(dian)(dian)设(she)备零--地电(dian)(dian)(dian)位差(cha)偏大,从而(er)(er)影响设(she)备的(de)正(zheng)常运行。

   

    而(er)(er)模块(kuai)化UPS电源(yuan)由于采用高(gao)频化技术,整机体积(ji)小,运行效率高(gao),可(ke)以(yi)直接就近安装(zhuang)在设(she)备(bei)附近,从而(er)(er)可(ke)避免(mian)这(zhei)一问题的(de)产生(sheng)。

  

    七、并机故障(zhang)退出机制的差(cha)别:

   

    常见的冗余式供电方式有由二台或多台UPS电源逆变器模块经系统控制柜并联后再向外供电的主从供电体系,以及将并机功能直接设计在各个UPS电源单元模块中的分散逻辑供电方案。不管采用那种方式,在正常工作时每个UPS电源模块都要平均分配负载电流。在运行中,如果遇到其中一台UPS电源模块出故障时,并联系统自动将有故障的UPS电源模块同负载脱机。此时,全部负载由剩下的UPS电源模块按照比例平均分担。通过这种方式,UPS电源可以保证一直向用户提供无幅度大小扰动和无供电时间中断的高质量电源。显然,采用这样的供电系统,大大增强了UPS电源供电系统的可靠性。

   

    但对于(yu)不同的(de)并机(ji)方(fang)式,其故障机(ji)的(de)退出和(he)修复后(hou)的(de)切入,对系统的(de)影响还是有(you)较大差别的(de)。

   

    对于(yu)“1+1”系统,当(dang)单(dan)机故障退出时(shi),其原所带(dai)负载将全部转(zhuan)由另一台正常工作(zuo)的(de)机器承(cheng)担,该(gai)机器的(de)阶跃负载近50%左(zuo)右(you)。