第二代模塊化UPS六大獨(dú)特優(yōu)勢(shì)綜述

    不要認(rèn)為所有模塊化UPS都一樣，實(shí)際上模塊化UPS無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是功能上，都有很大差別。按照電路結(jié)構(gòu)，模塊化UPS可分為功率模塊結(jié)構(gòu)式和UPS結(jié)構(gòu)模塊結(jié)構(gòu)式。功率模塊結(jié)構(gòu)式也被稱(chēng)為第一代模塊化結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是功率模塊和控制模塊分離，任意一個(gè)模塊不能單獨(dú)供電，存在單點(diǎn)故障，可靠性不太高。被稱(chēng)為第二代模塊化結(jié)構(gòu)的UPS結(jié)構(gòu)模塊結(jié)構(gòu)式克服了第一代的缺點(diǎn)，將整套UPS做成一個(gè)模塊，任何一個(gè)模塊都可單獨(dú)供電，所以它的可靠性遠(yuǎn)高于第一代。

　單個(gè)UPS模塊能提供的電量從原來(lái)的1kVA發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)可以達(dá)到300kVA。這里的模塊指的是一個(gè)機(jī)柜中有一個(gè)以上的模塊。如果一個(gè)機(jī)柜中只有一個(gè)模塊，屬于單機(jī)范疇。

　模塊化UPS不但具備單機(jī)UPS的一些優(yōu)點(diǎn)，而且還有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，主要包括以下六個(gè)方面。

　節(jié)約資金

　幾乎超過(guò)99%的模塊化UPS都是高頻化結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)的工頻化結(jié)構(gòu)的UPS相比，在同等技術(shù)指標(biāo)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(jī)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(jié)構(gòu)UPS每年至少節(jié)約5萬(wàn)度電。

　采用模塊化結(jié)構(gòu)UPS，持續(xù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心就可以邊計(jì)劃，邊投資，邊建設(shè)。這樣用戶(hù)可以更加合理地利用資金，緩解了一次性投資過(guò)高的壓力。

　可靠性高

　單機(jī)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(huì)隨著組合的變化而改變。假設(shè)一個(gè)單機(jī)UPS和一個(gè)模塊UPS的可靠性r1=0.99，即故障率是1%，那么，一個(gè)100kVA的單機(jī)UPS可靠性就是0.99。而120kVA的模塊UPS，如果每個(gè)模塊是15kVA，就是7+1的組合，這時(shí)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(jiàn)，這時(shí)模塊化UPS可靠性比單機(jī)時(shí)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(shí)可靠性比單機(jī)時(shí)幾乎提高了100倍。

　而且，隨著負(fù)載的減小，可靠性還會(huì)增大。假如負(fù)載定位是100kVA，實(shí)際負(fù)載在90kVA以下時(shí)，就可以用6+2的組合，故障率比單機(jī)時(shí)降低100倍。如果實(shí)際負(fù)載低于75kVA，就可以是5+3的組合，可算出故障率比單機(jī)時(shí)降低1000倍。這是單機(jī)UPS無(wú)論如何都無(wú)法做到的。

　并聯(lián)冗余性好

　模塊化UPS在設(shè)計(jì)初期就充分考慮到了冗余性并進(jìn)行了很好的規(guī)劃，不論是從電路上，還是從結(jié)構(gòu)上，都是作為一個(gè)整體來(lái)考慮的。這樣，模塊就既可以分開(kāi)，又可以組合。

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

　一般來(lái)說(shuō)，單機(jī)UPS結(jié)構(gòu)在并聯(lián)板和各單機(jī)之間的通信需要通過(guò)信號(hào)線來(lái)連接。一旦信號(hào)線接觸不良，并聯(lián)就會(huì)失敗。而且，不少UPS單機(jī)電路是移植而來(lái)的，只是添加了并聯(lián)功能，沒(méi)有考慮到和以前的電路的沖突。正因?yàn)槿绱耍瑔螜C(jī)UPS在組合后正常運(yùn)行時(shí)，還會(huì)因?yàn)橛械膯螜C(jī)同步失諧而停止工作，埋下故障的隱患。

　動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性好

　更換單機(jī)UPS時(shí)，盡管有手動(dòng)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(fù)載上，有電壓存在，不能帶電操作，因此就無(wú)法在線更換，供電的連續(xù)性無(wú)法得到保證——除非在裝機(jī)前預(yù)裝了隔離開(kāi)關(guān)，但是對(duì)大功率設(shè)備來(lái)說(shuō)，這樣做是很不經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)供電電源的使用壽命。一般來(lái)說(shuō)，用戶(hù)希望數(shù)據(jù)中心的使用壽命越長(zhǎng)越好，但設(shè)備的實(shí)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?yàn)闄C(jī)器中大量電解電容器的壽命很短，而且無(wú)法在線更換。使用單機(jī)UPS供電時(shí)，用戶(hù)不得不先停機(jī)再更換部件，而且更換的周期比較長(zhǎng)，少則數(shù)小時(shí)，多則數(shù)天。這樣不利于設(shè)備壽命的延長(zhǎng)。

　采用模塊化結(jié)構(gòu)后，一個(gè)模塊就成了一臺(tái)UPS。這樣，在冗余的情況下，用戶(hù)也可以進(jìn)行熱更換，即使是重達(dá)幾百公斤的300kVA模塊，也可以從機(jī)柜中取出來(lái)進(jìn)行在線熱拆卸。數(shù)據(jù)中心的連續(xù)供電問(wèn)題解決后，其他問(wèn)題就好辦多了——因?yàn)榻饘贆C(jī)架如果做得好，用幾十年也不會(huì)壞。

　綠色環(huán)保

　環(huán)保就是沒(méi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)絕大多數(shù)都是高頻化結(jié)構(gòu)，工作頻率都在20kHz以上，這超出了人的聽(tīng)覺(jué)范圍，所以這時(shí)UPS不會(huì)像工頻機(jī)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(duì)電網(wǎng)而言幾乎是線性負(fù)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(jī)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(dá)30%，5次和7次諧波能量較大，會(huì)干擾用電設(shè)備。

　容易管理

　模塊化UPS的易管理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　容易更換 在模塊化UPS中，應(yīng)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(gè)人就可以搬動(dòng)。許多模塊化機(jī)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(huì)出現(xiàn)明確標(biāo)志，值班人員只要根據(jù)機(jī)上標(biāo)示就可以輕松更換模塊。

　方便增容 假設(shè)一個(gè)機(jī)房規(guī)劃的IT用電量是100kVA，但目前只有20kVA的負(fù)載。如果這時(shí)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(gè)空位，以后可以根據(jù)IT的增容情況來(lái)逐步增加電源模塊。

　方便移動(dòng) 機(jī)房搬家是經(jīng)常會(huì)發(fā)生的情況。單機(jī)UPS由于重量很大，又不可拆卸，搬運(yùn)起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜和費(fèi)力。而模塊化UPS改變了這種狀況，讓機(jī)房搬家變得更加容易。

　第二代模塊化之間的區(qū)別

　即使都是第二代模塊化UPS，它們之間也有質(zhì)量和功能的差別，用戶(hù)切不可只從價(jià)格上看問(wèn)題。

　如今，不同模塊化UPS廠商采用的電路相差甚微，采用的元器件也是市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾個(gè)廠商的產(chǎn)品，而且，同等元器件的體積和重量差別也不會(huì)很大，因此，UPS產(chǎn)品的單位體積重量也相差無(wú)幾。所以，用戶(hù)在選用模塊化UPS時(shí)，如果產(chǎn)品的體積重量與常見(jiàn)產(chǎn)品相差甚遠(yuǎn)，就需要慎重考慮；如果價(jià)格相差甚遠(yuǎn)，也要認(rèn)真考慮。

　有不少用戶(hù)因?yàn)樨澅阋耍��?gòu)買(mǎi)了不合格的模塊化UPS產(chǎn)品。設(shè)備在安裝后，有冒煙的，有起火的，還有爆炸的，甚至導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)中心癱瘓。

　澄清對(duì)模塊化的誤解

　有人對(duì)模塊化UPS提出這樣的疑問(wèn)：原來(lái)一臺(tái)UPS只有一套電路，現(xiàn)在變成了數(shù)套電路，多一個(gè)環(huán)節(jié)就多一個(gè)故障點(diǎn)，所以模塊化結(jié)構(gòu)的可靠性不會(huì)很高。甚至有人認(rèn)為，當(dāng)模塊數(shù)多于8的時(shí)候，系統(tǒng)可靠性還不如單臺(tái)UPS。

　多一個(gè)環(huán)節(jié)就多一個(gè)故障點(diǎn)是對(duì)串聯(lián)環(huán)節(jié)而言的，比如一個(gè)串聯(lián)環(huán)節(jié)構(gòu)成的通路。路上的環(huán)節(jié)就好比閥門(mén)，水要經(jīng)過(guò)閥門(mén)從A流到B。沿路的閥門(mén)一旦被卡死，水就流不過(guò)去了，因此串聯(lián)的閥門(mén)越多，故障出現(xiàn)的概率就越高。假設(shè)每個(gè)閥門(mén)平均每年卡死1次，10個(gè)閥門(mén)加起來(lái)一年就可能被卡死10次。這就是多一個(gè)環(huán)節(jié)就多一個(gè)故障點(diǎn)的道理。

　但是，如果通路上有了并聯(lián)分支，通道就增多了。多一個(gè)并聯(lián)閥門(mén)就多一條通路。所以說(shuō)，模塊化UPS如果不冗余，并聯(lián)是毫無(wú)意義的。N+X模塊化UPS中的X≠0才有意義。明白了這一點(diǎn)，上面的問(wèn)題就迎刃而解了。

　中國(guó)模塊化UPS市場(chǎng)現(xiàn)狀分析

　模塊化UPS具有可用度高且容易生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、擴(kuò)容的特點(diǎn)，是UPS未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。2008年，我國(guó)模塊化占UPS整體銷(xiāo)售額為3.9億元，UPS整體市場(chǎng)的13.5%；同比增長(zhǎng)7.2%，比UPS整體市場(chǎng)增長(zhǎng)率高出1.5個(gè)百分點(diǎn)。

　但是，模塊化UPS還存在成本高、實(shí)際運(yùn)行可靠性不如理論計(jì)算值高等問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步提高其可靠性，降低用戶(hù)的投資成本。

　當(dāng)前，主流UPS廠商都推出了自己的主力模塊化UPS產(chǎn)品，它們的可擴(kuò)展功率段主要有1～20kVA和40～120kVA兩個(gè)功率段。山特、伊頓、APC等都有自己的主力模塊化UPS產(chǎn)品，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步增大，其規(guī)模效應(yīng)逐步顯現(xiàn)，客戶(hù)認(rèn)可度逐步提升。

　盡管模塊化UPS擁有很多優(yōu)勢(shì)，但是其技術(shù)難度大，廠商需要投入的研發(fā)成本很高。廠商為了收回投資，對(duì)模塊化UPS的定價(jià)普遍高于傳統(tǒng)UPS。事實(shí)上，模塊化UPS的材料成本比傳統(tǒng)UPS高不了多少。隨著廠商對(duì)模塊化UPS的進(jìn)一步投入和技術(shù)的進(jìn)步，模塊化UPS的大規(guī)模生產(chǎn)將成為現(xiàn)實(shí)，其價(jià)格也將逐漸下降。■