王其英

您還在為UPS的低效率發(fā)愁嗎?您還在為無法實現(xiàn)方便擴容而焦慮嗎?您還在為節(jié)能環(huán)保絞盡腦汁嗎?為什么不試試模塊化UPS?

采用模塊化UPS不是追時髦,而是大勢所趨。模塊化UPS不僅具有高可靠性、易維修、高可用性等優(yōu)點,而且與其他電源相比,用戶采用模塊化UPS的總擁有成本更低。

不要認為所有模塊化UPS都一樣,實際上模塊化UPS無論在結構上還是功能上,都有很大差別。按照電路結構,模塊化UPS可分為功率模塊結構式和UPS結構模塊結構式。功率模塊結構式也被稱為第一代模塊化結構,它的特點是功率模塊和控制模塊分離,任意一個模塊不能單獨供電,存在單點故障,可靠性不太高。被稱為第二代模塊化結構的UPS結構模塊結構式克服了第一代的缺點,將整套UPS做成一個模塊,任何一個模塊都可單獨供電,所以它的可靠性遠高于第一代。

單個UPS模塊能提供的電量從原來的1kVA發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)可以達到300kVA。這里的模塊指的是一個機柜中有一個以上的模塊。如果一個機柜中只有一個模塊,屬于單機范疇。

模塊化UPS不但具備單機UPS的一些優(yōu)點,而且還有很多獨特的優(yōu)點。具體來說,主要包括以下六個方面。

節(jié)約資金

幾乎超過99%的模塊化UPS都是高頻化結構。和傳統(tǒng)的工頻化結構的UPS相比,在同等技術指標的情況下,模塊化UPS取消了諧波濾波器和輸出變壓器,因此效率要比單機UPS高出5%以上。同樣是100kVA的UPS,高頻模塊化UPS比傳統(tǒng)的工頻化結構UPS每年至少節(jié)約5萬度電。

采用模塊化結構UPS,持續(xù)運行的數(shù)據(jù)中心就可以邊計劃,邊投資,邊建設。這樣用戶可以更加合理地利用資金,緩解了一次性投資過高的壓力。

可靠性高

單機UPS在組合完成后可靠性就不能再改變了。但模塊化UPS的可靠性會隨著組合的變化而改變。假設一個單機UPS和一個模塊UPS的可靠性r1=0.99,即故障率是1%,那么,一個100kVA的單機UPS可靠性就是0.99。而120kVA的模塊UPS,如果每個模塊是15kVA,就是7+1的組合,這時的可靠性R7+1就是:

R7+1=1-(1-r7) (1-r)=1- (1-0.997) (1-0.99)= 0.999021

可見,這時模塊化UPS可靠性比單機時幾乎提高了10倍。

如果采用6+2組合,其可靠性R6+2就是:

R6+2=1-(1-r6)(1-r)2=1- (1-0.941480) (1-0.99)2= 0.9999941

此時可靠性比單機時幾乎提高了100倍。

而且,隨著負載的減小,可靠性還會增大。假如負載定位是100kVA,實際負載在90kVA以下時,就可以用6+2的組合,故障率比單機時降低100倍。如果實際負載低于75kVA,就可以是5+3的組合,可算出故障率比單機時降低1000倍。這是單機UPS無論如何都無法做到的。

并聯(lián)冗余性好

模塊化UPS在設計初期就充分考慮到了冗余性并進行了很好的規(guī)劃,不論是從電路上,還是從結構上,都是作為一個整體來考慮的。這樣,模塊就既可以分開,又可以組合。

比如說,山特Array模塊化UPS能夠提供無線并聯(lián)功能。它的機架就是一個名副其實的架子,架子上沒有任何電路,而且模塊之間沒有任何通信信號線相連,可靠性大大提高。

一般來說,單機UPS結構在并聯(lián)板和各單機之間的通信需要通過信號線來連接。一旦信號線接觸不良,并聯(lián)就會失敗。而且,不少UPS單機電路是移植而來的,只是添加了并聯(lián)功能,沒有考慮到和以前的電路的沖突。正因為如此,單機UPS在組合后正常運行時,還會因為有的單機同步失諧而停止工作,埋下故障的隱患。

動態(tài)擴展性好

更換單機UPS時,盡管有手動旁路,由于需要更換的UPS模塊輸出端仍和其他模塊一起連在負載上,有電壓存在,不能帶電操作,因此就無法在線更換,供電的連續(xù)性無法得到保證——除非在裝機前預裝了隔離開關,但是對大功率設備來說,這樣做是很不經(jīng)濟的。

但是,模塊化UPS可以在線熱插拔和熱更換,保證了供電的連續(xù)性。

模塊化UPS還能延長供電電源的使用壽命。一般來說,用戶希望數(shù)據(jù)中心的使用壽命越長越好,但設備的實際使用壽命卻不盡如人意。通常,UPS的使用壽命最多只有10年,因為機器中大量電解電容器的壽命很短,而且無法在線更換。使用單機UPS供電時,用戶不得不先停機再更換部件,而且更換的周期比較長,少則數(shù)小時,多則數(shù)天。這樣不利于設備壽命的延長。

采用模塊化結構后,一個模塊就成了一臺UPS。這樣,在冗余的情況下,用戶也可以進行熱更換,即使是重達幾百公斤的300kVA模塊,也可以從機柜中取出來進行在線熱拆卸。數(shù)據(jù)中心的連續(xù)供電問題解決后,其他問題就好辦多了——因為金屬機架如果做得好,用幾十年也不會壞。

綠色環(huán)保

環(huán)保就是沒有污染。污染又分為自然環(huán)境的污染、電氣環(huán)境的污染。模塊化結構可以降低這兩種污染。

自然環(huán)境的污染主要包括聲音污染和大氣污染。由于模塊化結構絕大多數(shù)都是高頻化結構,工作頻率都在20kHz以上,這超出了人的聽覺范圍,所以這時UPS不會像工頻機那樣,變壓器和電抗器都發(fā)出令人心煩意亂的噪音,影響工作情緒。至于大氣污染,值得一提的是,模塊化UPS都要符合RoHS指令。

在降低電氣環(huán)境的污染方面,高頻化模塊UPS的輸入功率因數(shù)都在0.99以上,這對電網(wǎng)而言幾乎是線性負載,基本不破壞市電電網(wǎng)電壓的正弦波形,諧波含量小于5%。因此,電網(wǎng)中由模塊化UPS引起的高次諧波干擾幾乎不用考慮。而400kVA以下的單機工頻UPS一般都是6脈沖整流,輸入功率因數(shù)約為0.8,諧波含量達30%,5次和7次諧波能量較大,會干擾用電設備。

容易管理

模塊化UPS的易管理主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

容易更換 在模塊化UPS中,應用最多的是20kVA以下的模塊。這種模塊一般重量在20kg左右,一個人就可以搬動。許多模塊化機柜面板上的LCD都有人性化的圖示。如果某一模塊出現(xiàn)故障,LCD上就會出現(xiàn)明確標志,值班人員只要根據(jù)機上標示就可以輕松更換模塊。

方便增容假設一個機房規(guī)劃的IT用電量是100kVA,但目前只有20kVA的負載。如果這時選擇ARRAY 120kVA模塊化UPS,該UPS的模塊單元是15kVA,就可先配置2+1組合,尚有5個空位,以后可以根據(jù)IT的增容情況來逐步增加電源模塊。

方便移動 機房搬家是經(jīng)常會發(fā)生的情況。單機UPS由于重量很大,又不可拆卸,搬運起來相當復雜和費力。而模塊化UPS改變了這種狀況,讓機房搬家變得更加容易。