系統模塊化是數據中心基礎設施設計的重要理念和基本策略，數據中心設計建造中的很多問(wèn)題都與系統模塊化程度有關(guān)。模塊化以及與之關(guān)系緊密的標準化，為數據中心帶來(lái)了廣泛的好處，它不僅簡(jiǎn)化了從初始規劃到日常操作的每一個(gè)流程，還顯著(zhù)改進(jìn)了數據中心商業(yè)價(jià)值的所有主要組成部分--擴容性、可用性、易維護和高效性。

　　一、模塊化UPS電源其顯而易見(jiàn)特性有：

　　1、擴容性

　　用戶(hù)再也不必為如何選擇容量而苦惱，并且不需要先期進(jìn)行大量不必要的投資；

　　2、可用性

　　可輕松的實(shí)現N+1、N+X配置，在相對小投資的情況下，極大提高了對負載的保護；

　　3、易維護

　　由于備件的單一性、通用性，使得用戶(hù)端直接受益，甚至用戶(hù)自身經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品培訓后，都可以直接維護，并且不必為產(chǎn)品停產(chǎn)所帶來(lái)的備件問(wèn)題所擔憂(yōu)；

　　4、高效性

　　由于采用大量先進(jìn)性技術(shù)，使得整機的效率得到大幅度的提高，并且體積也小型化，這些都為用戶(hù)帶來(lái)了許多隱性?xún)?yōu)勢。

　　當今UPS電源的發(fā)展趨勢是大功率化和高可靠性。雖然現在可以生產(chǎn)幾千KVA的大型UPS電源，完全可以滿(mǎn)足大功率要求的場(chǎng)合。但是，這樣整個(gè)系統的可靠性完全是由單臺電源決定的，無(wú)論如何是不可能達到很高的穩定性和可靠性。為了提高系統的可靠性，就必須采用冗余式并機方式，因而UPS電源的并聯(lián)技術(shù)在近幾年得到了很大的發(fā)展。

　　以下具體分析傳統UPS電源并機形式和模塊化UPS電源冗余并機形式的差別：

　　二、系統可用性方面的區別：

　　當設備不可維護時(shí)，系統的可用性就等于其可靠性。當設備可維護時(shí)，其可用性必然大于可靠性，維修時(shí)間短，可用性就越高。要提高系統的“可用性”，提高系統的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)是有效的，但降低系統的平均維修是MTTR更有效，也就是說(shuō)，系統可以發(fā)生故障，但只要很快修復(例如幾十分鐘)，“可用性”仍然可達到很高的水平?！翱捎眯浴辈攀亲钣袃r(jià)值的也是最終的可靠性指標。

　　在傳統UPS電源產(chǎn)品中，一直存在著(zhù)單臺UPS電源容易出現單點(diǎn)故障的問(wèn)題，用戶(hù)唯一的安全保障措施是采用“1+1”或“N+1”舊有的安全防范格局，該措施不僅造成較大的經(jīng)濟浪費，而且容錯率僅有一次。

　　傳統UPS電源發(fā)生故障后，修復時(shí)間長(cháng)，而且很困難。對于一般的大型供電系統來(lái)講，供電系統故障后，由于系統過(guò)于復雜、產(chǎn)品供應商反應速度、維修人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗、備件儲備和提供情況、故障原因的查找和分析，出現故障需要有受過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓的維護技術(shù)人員憑經(jīng)驗對故障原因的查找和分析后，以確定故障引發(fā)點(diǎn)和受損部位，制定維修方案，調取備件、更換維修，修復后調試、試運行，交付用戶(hù)。在上述環(huán)節中，若有一個(gè)環(huán)節出現判斷失誤，維修過(guò)程就要延長(cháng)。

　　UPS電源模塊式設計概念全面優(yōu)化了“N+X”投資方案，客戶(hù)僅需多購置X個(gè)較小功率的模塊，即可輕松實(shí)現X次故障冗余及升級擴容。其MTBF(MeanTimeBetweenFailure)比單機的MTBF提高了許多倍。

　　模塊化UPS電源系統陣列中的所有功率模塊平均負擔系統負載，各并聯(lián)模塊皆為內置冗余的智能型獨立個(gè)體，無(wú)需系統控制器對并聯(lián)系列集中控制。任何模塊發(fā)生故障后(包括系統控制模塊)，其冗余設計便會(huì )充分發(fā)揮效用，全面保障設備正常運轉，實(shí)現最大程度的故障冗余，同時(shí)用戶(hù)還可根據需要選擇超過(guò)一次容錯率的冗余。也就是說(shuō)客戶(hù)如果在一個(gè)系統中安裝了比能支持最大系統負載所需要的最少模塊還多X個(gè)模塊，那么就能夠在有X個(gè)模塊失效的情況下仍保證維持系統全部正常工作。

　　N+X模塊化陣列機的可用性比1+1單機并機的可用性高，根本原因一是：N+X系統中X個(gè)模塊為冗余備份的，只有在X個(gè)模塊同時(shí)壞的情況下，系統才不正常供電，分析可知當X=3時(shí)，可用性已經(jīng)近似為1；二是模塊化陣列系統的模塊故障后可由維護人員熱插拔，使故障修復時(shí)間MTTR降到1小時(shí)以下。

　　因此，UPS電源結構的模塊化、可熱插拔設計，是UPS電源系統可用性和可維護性的重要的新技術(shù)標志之一。

　　三、旁路設置上的區別：

　　對于UPS電源冗余系統，在旁路設置上有2種基本結構：一種是每個(gè)單機或單元各帶一個(gè)旁路，另一種是系統統一設置一個(gè)大旁路。這兩種設置方式下，對系統實(shí)際應用來(lái)講，有以下幾個(gè)區別：

　　在傳統單機UPS電源構成的冗余系統中，單機體積較大，但靜態(tài)開(kāi)關(guān)選擇按單機容量配置，而且位置靠近功率板，一旦出現故障(如IGBT燒毀)可能連累靜態(tài)開(kāi)關(guān)的工作。另一方面，由于單元上的差別和通信上的延遲，每個(gè)單元的旁路在切換過(guò)程中，并不能做到完全同時(shí)切換，從而使得在切換的瞬間，某臺機器的旁路承載的電流特別大，從而造成該旁路損壞，進(jìn)而影響整個(gè)系統的工作。再者，旁路分立使得旁路控制復雜，板件增多，可靠性下降，因此，單機帶旁路構成的冗余系統可靠性降低，這也是傳統并機臺數不宜過(guò)多的原因之一。

　　而有些模塊化UPS電源的每個(gè)模塊中均含有靜態(tài)開(kāi)關(guān)，此結構和傳統UPS電源只是在體積大小上的區別，也不能解決上述問(wèn)題。

　　而Power+的模塊化UPS電源，其靜態(tài)開(kāi)關(guān)容量按整機容量配置，結構上與功率工作部分分離，其動(dòng)作控制亦是獨立的，避免了傳統并機系統分別投切而產(chǎn)生的風(fēng)險，完美地詮釋了“分統結合，互不連累”的并聯(lián)冗余設計理念。其采用的“先合后開(kāi)”動(dòng)作模式，更使得系統投換實(shí)現了真正意義上的零轉換。

　　四、擴容方面的區別：

　　模塊UPS電源為供電系統構建與IT設備機架的增加同步進(jìn)行創(chuàng )造了條件，使供電系統設備的功率容量始終與已運的IT設備的實(shí)際負載量保持在一個(gè)適當的比例，特別是當發(fā)生系統方案設計需要修改，甚至項目啟動(dòng)失敗或場(chǎng)地要搬遷時(shí)，能夠經(jīng)濟而靈活的變更或退出。

　　而對已運行的傳統UPS電源系統為了擴容而改造時(shí)，很難保證不需要短時(shí)間停機操作，或者在系統運行中進(jìn)行改造操作而很容易誘發(fā)系統意外故障而宕機。

　　五、維護性方面的區別：

　　傳統UPS電源系統在日常維護、設備維修期間均需采取轉旁路的工作方式，負載因此不受UPS電源保護，此時(shí)如果發(fā)生交流電源中斷、過(guò)載等故障，勢必造成負載電源供應中斷或設備損壞。同時(shí)設備維修還需要經(jīng)過(guò)一系列煩瑣的程序：系統管理員通知廠(chǎng)商+廠(chǎng)商趕至維修現場(chǎng)+停電維修。

　　為了解決類(lèi)似的可靠性瓶頸，新型模塊UPS電源采用了先進(jìn)的UPS電源模塊熱插拔技術(shù)，單體模塊可任意在線(xiàn)投入或退出并聯(lián)單元，無(wú)需停電操作，實(shí)現了并聯(lián)系統的在線(xiàn)維護，同時(shí)該操作無(wú)需專(zhuān)門(mén)的儀器和技術(shù)即可進(jìn)行。

　　通過(guò)熱插拔技術(shù)使單體功率模塊可任意在線(xiàn)投入或退出，解決了傳統UPS電源轉旁路維修的技術(shù)難題，使維護超常簡(jiǎn)便，同時(shí)實(shí)現了UPS電源隨意擴展和冗余兩大性能，充分滿(mǎn)足用戶(hù)實(shí)際需求。

　　六、安裝地的區別：

　　傳統UPS電源體積大，效率低，一般與用電設備尤其是服務(wù)器等信息設備分開(kāi)安裝設置，距離較遠而容易使得用電設備零--地電位差偏大，從而影響設備的正常運行。

　　而模塊化UPS電源由于采用高頻化技術(shù)，整機體積小，運行效率高，可以直接就近安裝在設備附近，從而可避免這一問(wèn)題的產(chǎn)生。

　　七、并機故障退出機制的差別：

　　常見(jiàn)的冗余式供電方式有由二臺或多臺UPS電源逆變器模塊經(jīng)系統控制柜并聯(lián)后再向外供電的主從供電體系，以及將并機功能直接設計在各個(gè)UPS電源單元模塊中的分散邏輯供電方案。不管采用那種方式，在正常工作時(shí)每個(gè)UPS電源模塊都要平均分配負載電流。在運行中，如果遇到其中一臺UPS電源模塊出故障時(shí)，并聯(lián)系統自動(dòng)將有故障的UPS電源模塊同負載脫機。此時(shí)，全部負載由剩下的UPS電源模塊按照比例平均分擔。通過(guò)這種方式，UPS電源可以保證一直向用戶(hù)提供無(wú)幅度大小擾動(dòng)和無(wú)供電時(shí)間中斷的高質(zhì)量電源。顯然，采用這樣的供電系統，大大增強了UPS電源供電系統的可靠性。

　　但對于不同的并機方式，其故障機的退出和修復后的切入，對系統的影響還是有較大差別的。

　　對于“1+1”系統，當單機故障退出時(shí)，其原所帶負載將全部轉由另一臺正常工作的機器承擔，該機器的階躍負載近50%左右。

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