近年来,随着大数据、云计算等技术的快速发展,传统的数据中心系统也在飞速变革。而作为数据中心供配电系统的关键组成部分,UPS行业也正在发生变化。模块化UPS技术日益成熟,越来越多的用户已经或正在考虑使用模块化UPS来建设新的数据中心,为迎合绿色、高效、易扩容、易维护等新的用户需求,各厂家也陆续推出大容量模块化UPS,传统塔式UPS的地位正在遭受挑战。
面对众多UPS厂家铺天盖地的宣传,以及各技术流派的不同观点。如何选用一款合适的模块化UPS,什么样的UPS才是真正的模块化UPS,正困扰着众多的UPS用户。本文将为读者解答这一难题。
1. 为什么要用模块化UPS?
事实上很多用户都会问这个问题。业界通常的认识是,在安装维护、后期扩容方面,模块化UPS具备塔式UPS无法替代的优势。而在绿色环保、高效节能等方面,则主要取决于UPS内部电路与所使用的技术,如IGBT整流还是SCR整流、输出是否有隔离变压器等,与外部结构的关系并不大。但要注意的是:与早期的工频机相比,目前大部分模块化UPS因为采用无变压器设计与IGBT整流等高频化技术,在降低谐波与提升效率方面有明显优势,这同时也是高频塔式UPS相对传统工频UPS的技术亮点。
1.1模块化UPS的优势
一般来说,厂家宣传中的模块化UPS都具备以下几个优点:
n 易用性好,安装扩容方便
n 可用性强,维护简单
n 随需扩容,节省初期投资
n 模块休眠提升效率,节省运营成本
n 智能网管,强大的监控
作为高频机家族的一员,高频模块化UPS与高频塔式UPS的共同优点还包括:
绿色环保,降低谐波污染:得益于DSP控制的功率因数校正技术,高频UPS抛弃了工频机时代的SCR(可控硅)整流技术,输入谐波电流进一步降低,对电网的污染减小,而输入功率因数也接近于1(大部分可做到0.99,几乎相当于纯阻性负载)
高频UPS的效率。高频UPS的体积进一步缩小,重量也轻了很多。无论是运输还是安装,都比工频UPS更加方便。
,高频UPS可以获得更大的输出功率。而单机架容量的大幅提升、有限的机房面积,也使得越来越多的数据中心更青睐高频UPS。
无论从发展趋势,采购成本,还是实际的售后维护角度来看,除个别场景外,高频UPS各方面指标都优于传统的工频UPS。高频机取代工频机这一发展趋势也已经获得业界的广泛认可,新建数据中心都已经将高频UPS作为采购。
很多用户都将模块化UPS看做传统塔式机的简单并机,但二者在工作原理上的区别,往往被人们忽视。比如,并机系统中一台UPS损坏后其他UPS仍可工作,很多人认为和模块化UPS是一样的。但实际上并机系统中一台UPS故障后(切换到旁路模式),为避免不同UPS输出差异造成短路(正常模式输出额定电压,旁路模式输出的是市电电压),系统会将全部并机UPS整体切换到旁路模式,此时市电直供存在掉电风险。而模块化UPS不存在此风险—一台功率模块故障后会自动退出系统,系统中的剩余功率模块仍然可以正常工作。所以模块化UPS的使用安全性更高。
图2:并机UPS系统其中一台故障后全部UPS转旁路模式
d).模块化UPS可靠吗?常见的故障有哪些?
UPS的故障大部分发生在功率转换部分(整流与逆变电路)。从模块化UPS的设计理念上来看,因为采用了功率模块冗余技术,功率转换部分的可靠性显著提升,其他部分如旁路、输入输出配电、监控等部分因电路结构简单,器件较少,本身可靠性较高。所以模块化UPS的整体可用性比塔式UPS更高。从部分用户的反馈来看,模块化UPS容易出现的故障情况
传统的工频UPS因为电路拓扑与早期功率器件的局限性,需要在输出端内置变压器来进行升压,以便达到负载需要的工作电压。同时输出端的变压器也能一定程度上缓冲负载对UPS的影响。相当于隔离变压器对系统多形成了一层隔离。在现今的模块化UPS中功率模块一般在输入/输出都配有保险丝,输出也有继电器隔离,可以起到与工频机隔离变压器相同的作用。同时一旦功率模块故障,DSP能快速做出反应,将故障模块隔离出系统。所以,模块化UPS并不会因为缺少了隔离变压器就会降低系统的可靠性。