臺達模塊化UPS 更加符合客戶應用的UPS系統

——UPS產品開發處  李南

    隨著模塊化UPS在市場上的普及率越來越高，客戶對于這種更符合應用的UPS系統的關注度也越來越強，但是，相對于傳統的UPS系統，客戶對模塊化UPS還存在著種種疑慮，主要集中在價格、維護、可靠度、綠色環保、功率容量等方面，本文就以上幾個問題做出論述。

    目前在國內市場上，模塊化UPS價格普遍高于傳統UPS，這是一個不爭的事實，原因可能是多種多樣的，各個廠家可能不盡相同。由于模塊化UPS無論是技術理念、智能控制，以及很多內在的性能指標，包括整體功能性都要優于傳統的UPS電源，所以成本確實增長不少，技術實現上也是有相當的難度。如果僅僅從單臺購買的價格來講，模塊化UPS可能會高于普通UPS，但是從長遠的使用成本來看，模塊化UPS特有的功能將會為客戶帶來更多地好處，無論單機系統可靠度，還是維護和修復的成本方面，模塊化UPS都有傳統單機無法比擬的優勢，從長期的使用成本來看，模塊化UPS實際上是為客戶省錢了。

    其實購買UPS在某些方面就像購買汽車一樣，我們現在買車不僅僅的只考慮價格了，因為我們都知道，對于我們使用者來講，購買價格只是一次性的投入，但是，在我們使用汽車的期間，我們還要在汽油費用，維護保養修車費用上做綜合的考慮。UPS其實也是一樣，需要綜合的考慮，包括整機效率，代表著會不會費電，多花電費。維護保養，維修所需要負擔的費用等等。當然，隨著模塊化技術的不斷發展成熟，以及使用上越來越普及，模塊化UPS的價格也不會永遠的“高高在上”的。臺達的HIFT UPS——高智能容錯性UPS，就是采用的模塊化的架構設計，從功能性和整體性能指標上都要強于傳統UPS，但是由于HIFT UPS在模塊化技術上非常成熟，并且臺達在全球的規模生產和銷售，使得HIFT UPS其實可以提供更高的性價比。

    另外，談到價格差，這里有個比較方法的問題，通常模塊化UPS都構成冗余系統，例如臺達的HIFT可由5個20KVA模塊組成80KVAn+1系統，其可靠性和可用性遠高于80KVA單機UPS，如果要求由單機UPS組成同樣性能的系統，那么就要用兩臺80KVA單機組成1+1冗余系統，或由40KVA的單機組成2+1系統，或者由20KVA的單機組成4+1系統，不管哪種方式，把單機總費用和備置冗余系統時的附加設備費用加起來，其結果是，模塊化UPS的價格并不像人們談論的那樣比單機價格高。

    隨著我國IT技術的普及與應用，我們現在的工作其實是已經完全離不開IT技術了，作為企業客戶來講，更是如此，甚至整個企業的核心就依賴于IT技術的應用，比較明顯的就是銀行、證券公司等等。其實這樣的變化帶來了客戶對于UPS的需求的一個顯著的變化，以前客戶使用UPS，更多地是為了在市電斷電時，可以維持一段時間保存數據，以免數據丟失。但是現在，客戶購買UPS，更多地是為了保證系統可以連續的工作。其實這是一個很大的變化，我們都知道，作為電力電子設備的一種——UPS來說，再可靠也不能保證永遠不壞，但是一旦壞了，客戶的系統就沒有辦法連續工作了，這個時候，退而求其次，既然UPS是一定要壞的，那么能不能有一種系統可以在UPS故障的時候也可以連續的有保護的供電，并且可以快速的修復故障呢？其實這就是我們現在常常提到的UPS的可用性了。UPS的可用性現在已經被越來越多的客戶所關注，其實這也是傳統UPS和模塊化UPS在維護方面最大的區別。傳統的UPS一旦出現問題，客戶需要報修，廠家工程師電話判斷，工程師上門，工程師現場修復等等一系列的過程，在這個過程里有很多不可控的因素會導致時間更長，比如說堵車，工程師帶錯備件，工程師經驗不足導致判斷故障錯誤等等。那么，這種情況下，對于要求系統連續工作的客戶無疑是一場災難。而模塊化的UPS，由于它本身是冗余系統，在一個模塊故障時，可以在系統不斷電的情況下快速熱插拔，修復好系統，壞模塊返回廠家維修整個修復過程和時間完全可控。

    還有一點，對于傳統UPS維修，工程師的現場對故障只是經驗性的判斷，由于工程師的經驗不足，以及缺少專業的檢測設備，很有可能只檢測出了明顯損壞的元器件，而忽視周圍其他的雖然沒有明顯損壞，但是性能已經變壞或者只能降容使用的元器件，而導致設備剛剛修好，沒有多久又壞了。而模塊化UPS是一換就一個模塊，換下來返場維修，更換人員甚至不用專業的工程師就可以進行，返場維修的模塊，由于工廠的設備以及檢測環境的完備，修復起來比較普通的UPS現場維修可以大幅降低“再故障發生率”。

    說到UPS的綠色，我們首先想到的就是效率問題，大部分模塊化UPS采用的都是無變壓器的設計，IGBT整流，相比較傳統的可控硅整流的UPS，在整機的效率上有很大提升，就拿HIFT UPS來說，當負載15%時，HIFT UPS的效率就可以超過90%，負載27%時，整機效率超過94%，絕對是綠色環保型UPS，而效率的高低直接會影響到客戶未來的使用成本，并且輸入諧波小于3%，幾乎對電網不會造成影響，輸入功率因數大于0.99，損耗非常小，包括電磁兼容干擾符合國際標準，無鉛制成生產，以及可回收的包裝，所有的這些，從各個方面都反映了HIFT UPS是真正的綠色環保產品。

    以前，很多人有這樣一種觀點，認為在很多應用場合，模塊化UPS的可靠性和可用性不如傳統UPS。其實恰恰相反，模塊化的UPS無論從可靠性，尤其是可用性方面，均要高于傳統的UPS。我理解很多人認為模塊化UPS可靠性不如傳統UPS的想法，其一是從模塊損壞率去考慮的，模塊化UPS的模塊的可靠性與單機比是同量級的，由于模塊數量比單機數量多，因此模塊化UPS的模塊故障率比單機高。其二是是從技術系統架構上去考慮的，由于模塊化UPS是多個模塊并聯運行，中間節點很多增加了，所以有些人會認為，節點多就代表著不可靠的因素就多，所以可靠性就差。我理解這種說法，在整個供電系統中，節點越多可靠性越差，這一點是沒有問題的。但是我們需要分辨一下，這種節點是到底是串聯的還是并聯的，如果一個系統，各個節點串聯，那么，無疑的是，節點越多，可靠性越差。但是，如果是并聯的節點，就不一樣了，并聯更多的是解決冗余備份的問題，所以，如果你是并聯的系統，節點多并不能就說明系統可靠性差，反而會更好些。

    傳統的1+1冗余并聯，可靠性要大于單機運行，而N+X并聯并不是模塊化UPS所獨有的，傳統的UPS也可以作N+X并聯的解決方案，在很多銀行系統都是在應用著N+X的解決方案，就這兩種方案來看，從可靠性上來講，如果N+X的方案中X大于1，那么他一定是比1+1冗余并聯的方案可靠性更高的。可通過列舉可靠性模型推斷出來。簡單來說，1+1的方案，如果有兩臺中有一臺故障，UPS還可以正常運行，如果兩臺同時故障，系統就會失去保護。而N+X方案，如3+2，可以允許2臺同時故障，UPS還是正常運行，如果三臺同時故障，系統才會失去保護。而3臺同時故障的幾率要遠遠低于2臺同時故障的幾率。所以N+X方案，當X大于1時，他的可靠性是遠遠大于1+1的方案的。

    之所以傳統的UPS很少采用N+X冗余，主要是因為成本過高。而模塊化UPS由于本身特殊的架構設計，可以用很低的成本（與單機比比如單機）做成N+X冗余的系統方案，為很多既要高可靠性，又要節省資金的客戶提供了可能。

    至于可用性，它取決于故障修復時間，這里講的修復時間并不意味著系統斷電，單機故障會使系統斷電，而模塊化UPS和由單機組成的各種冗余系統故障時是不斷電的。但是，由單機或由單機組成的各種冗余系統的故障修復時間是很難確定的，統計數字是8個小時，而模塊化UPS的模塊故障修復時間是可預計的，通常可小于10分鐘，兩者相差幾十倍，所以，在任何配置情況下，模塊化UPS的可用性都比單機高。

    對于UPS的功率問題，在很長一段時間內，模塊化UPS在功率上達不到傳統UPS的水平。但是近來，有些廠商推出了單個模塊25KVA（甚至更高功率）的模塊化UPS。那么在一些需要大功率UPS的應用場合，模塊化UPS是否能滿足用戶的需求，也是困擾客戶的一個主要的問題。

    從電路技術和元器件水平看，單機UPS和模塊化UPS沒什么區別，也就是說，單機UPS能做多大，模塊化UPS也能做多大。但是，模塊化UPS的最大特點是其模塊可以拔插，這樣就受到了模塊的物理尺寸、重量和輸入輸出接點工藝的限制。這就是為什么模塊化UPS推出的初期都是小功率的根本原因。隨著電路技術的進步，設備的小型化，以及拔插工藝的改進和拔插輔助工具的設計，模塊化UPS 的功率在迅速增大，目前已知的最大功率模塊化UPS是：單塊單相UPS模塊是60KVA，三個單相組成三相是180KVA，由10個180KVA的模塊可組成1.6兆瓦的系統。解決輸出功率的方法還有另外一種途徑，即模塊化UPS并機系統，中達電通公司的HIFT UPS單臺最大功率是120KVA，但HIFT UPS有多臺并機功能，例如，由4臺HIFT UPS就可組成480KVA的系統，可以滿足一般的大功率應用場合的要求。■