機(jī)架式模塊化UPS與傳統(tǒng)塔式UPS的比較
機(jī)架式模塊化UPS與傳統(tǒng)塔式UPS的比較
機(jī)架式模塊化UPS可以根據(jù)當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行配置，并可保障后備電源系統(tǒng)的在線熱插拔和在線擴(kuò)展。這種系統(tǒng)的優(yōu)化能力能夠降低總擁有成本。
機(jī)架式模塊化UPS在功率器件技術(shù)和制造工藝方面繼承了傳統(tǒng)UPS技術(shù)發(fā)展的成果，但在系統(tǒng)架構(gòu)方面，以多模塊并聯(lián)為基礎(chǔ)，不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)模塊的熱插拔，而且更好地處理了系統(tǒng)模塊獨(dú)立運(yùn)作、相互協(xié)作和平穩(wěn)轉(zhuǎn)換的關(guān)系。
1946年，美國貨車司機(jī)馬爾科姆.麥克萊恩研制發(fā)明集裝箱運(yùn)輸貨物獲得成功，1956年，他的第一支集裝箱船隊(duì)“理想六號(hào)”駛出了紐瓦克港。從此世界儲(chǔ)運(yùn)史悄悄地翻開了新的一頁。
一種簡單的裝儲(chǔ)形式的變革—集裝箱用于儲(chǔ)運(yùn)，碼頭裝卸時(shí)間大大縮短，由數(shù)天壓縮到數(shù)小時(shí)，而且每一艘船只的儲(chǔ)運(yùn)量比以前提高了五倍，美國到歐洲的貨運(yùn)時(shí)間足足減少了四周。
如今,一種機(jī)架式的模塊化UPS也正在或即將悄悄地引起一種這樣的變革。
按標(biāo)準(zhǔn)化模式生產(chǎn)的UPS
機(jī)架式模塊化UPS相對(duì)于傳統(tǒng)立式(塔式)結(jié)構(gòu)UPS而言，能夠安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中，節(jié)省占地面積與空間，便于安裝、使用及維護(hù)，能夠使用較短的功率連接電纜。通過減少關(guān)鍵設(shè)備與負(fù)載之間的故障點(diǎn)，模塊化UPS可提高整個(gè)系統(tǒng)的可用性。
從設(shè)計(jì)和工作的原理方面來講的，模塊化UPS包括整流器、逆變器,有些還包括靜態(tài)旁路開關(guān)及附屬的控制電路、CPU主控板等。模塊化最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障并不會(huì)影響其他模塊的正常工作，而且可通過熱插拔特性縮短系統(tǒng)的安裝和修復(fù)時(shí)間。
除此之外，模塊化UPS能夠給用戶帶來更好的可擴(kuò)展性，這也為用戶的投資起到了很好的保護(hù)作用。
和集裝箱在工廠就開始裝貨的道理一樣，機(jī)架式模塊化UPS的安裝調(diào)試也是在工廠就開始的。以標(biāo)準(zhǔn)化的模塊為基礎(chǔ)的UPS，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造過程中，可以制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，讓整套系統(tǒng)中的所有部件都能發(fā)揮出最佳性能，同時(shí)也可避免因兼容問題而出現(xiàn)的系統(tǒng)故障。
機(jī)架式模塊化UPS可以根據(jù)當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行配置，并且能在以后添加更多模塊。這種系統(tǒng)的優(yōu)化能力顯著降低了總擁有成本。
模塊化設(shè)計(jì)在重新配置功率以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求方面，提供了極大的靈活性。在安裝、升級(jí)、重新配置或移動(dòng)模塊化系統(tǒng)時(shí)，獨(dú)立組件、標(biāo)準(zhǔn)接口以及簡單的操作既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)約了費(fèi)用。
供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)隨需應(yīng)變
機(jī)架式模塊化UPS與傳統(tǒng)UPS相比有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)勢(shì)有主要有以下三個(gè)方面：
安裝簡單，擴(kuò)容方便，節(jié)約投資。
機(jī)架式模塊化UPS使供電系統(tǒng)能隨需應(yīng)變，讓容量隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展而實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)成長”。既滿足了后期業(yè)務(wù)的擴(kuò)展需求，又降低了用戶的初期購置成本。
并聯(lián)冗余，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高。
在機(jī)架式模塊化UPS中，功率模塊部分是并聯(lián)冗余的，每個(gè)模塊都配有輸入、輸出保險(xiǎn)和輸入、輸出繼電器，任一個(gè)模塊發(fā)生故障，不影響整個(gè)系統(tǒng)工作。
在傳統(tǒng)UPS產(chǎn)品中，用戶保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并聯(lián)冗余方式，只能容錯(cuò)一次。在機(jī)架式模塊化UPS系統(tǒng)中，用戶只需要購買相應(yīng)的功率模塊，即可實(shí)現(xiàn)“N+X”的故障冗余。“模塊化冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)”比傳統(tǒng)UPS更為可靠。
維修方便，在線處置，可用性高。
傳統(tǒng)UPS需要專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場維修，模塊化UPS所有模塊都允許熱插拔，用戶可以介入維護(hù)，直接在線更換UPS備用模塊。
機(jī)架式模塊化UPS在功率器件技術(shù)和制造工藝方面繼承了傳統(tǒng)UPS技術(shù)發(fā)展的成果，但在系統(tǒng)架構(gòu)方面，以多模塊并聯(lián)為基礎(chǔ)，不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)模塊的熱插拔，而且更好地處理了系統(tǒng)模塊獨(dú)立運(yùn)作、相互協(xié)作和平穩(wěn)轉(zhuǎn)換的關(guān)系。
機(jī)架式模塊化UPS目前比較有代表性的結(jié)構(gòu)有兩類。
一類是功率模塊化UPS。功率模塊化機(jī)架式UPS由機(jī)架加功率模塊構(gòu)成，功率模塊中包括傳統(tǒng)UPS的整流、濾波、充電、逆變器等部分。但靜態(tài)旁通與系統(tǒng)的部分監(jiān)控和顯示共用一個(gè)機(jī)架的。各模塊獨(dú)立控制并聯(lián)運(yùn)行，機(jī)柜上部的顯示控制模塊僅作為用戶開關(guān)UPS主機(jī)和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控平臺(tái)。
另一類是完全模塊化UPS。該類機(jī)架式模塊化UPS由機(jī)架加單體模塊構(gòu)成，每個(gè)單體模塊內(nèi)都裝有整個(gè)UPS電源與控制電路，包括整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開關(guān)及附屬的控制電路、CPU主控板。每個(gè)UPS模塊均有獨(dú)立的管理顯示屏。
就相對(duì)目前的電力電子技術(shù)和元器件發(fā)展水平而言，兩類結(jié)構(gòu)各有優(yōu)勢(shì)，也都有很出色的代表性產(chǎn)品，都可提供采用先進(jìn)的分散并聯(lián)技術(shù)，使UPS系統(tǒng)不受集中控制技術(shù)中的可靠性限制，避免瓶頸故障的發(fā)生，提供N+X并聯(lián)冗余功能的模塊化并聯(lián)系統(tǒng)。
普及應(yīng)用還需突破價(jià)格關(guān)
目前制約機(jī)架式模塊化UPS發(fā)展的難點(diǎn)主要集中在功率密度的提高和并聯(lián)數(shù)量的增加及降低價(jià)格三個(gè)方面。
機(jī)架式的模塊化UPS從傳統(tǒng)立式(塔式)結(jié)構(gòu)過渡而來，相對(duì)傳統(tǒng)立式(塔式)結(jié)構(gòu)擁有寬闊的散熱通道，大尺寸大功率的散熱風(fēng)扇的龐大體積而言，模塊化UPS由于要便于單體更換操作，模塊的體積重量都較小。
受到體積的限制，在UPS模塊功率加大的情況下，散熱就成了大問題。為了能達(dá)到安全工作的目的，模塊化UPS不但采用原有的被動(dòng)式散熱、主動(dòng)式散熱、軸流式散熱和風(fēng)道導(dǎo)流式散熱技術(shù)，還引入了熱管式散熱。
為確保電源的最高可用性、可擴(kuò)展性，模塊應(yīng)該不限制數(shù)量地進(jìn)行并聯(lián)使用。
在多臺(tái)UPS并聯(lián)時(shí)，其中最重要的指標(biāo)就是電流均分，也就是說如果N臺(tái)UPS并聯(lián)，必須保證每臺(tái)UPS的輸出電流是總輸出電流的1/N，至少其相互之間的最大不平衡度要在要求范圍內(nèi)（一般是小于2%）。
在實(shí)際應(yīng)用中，所有UPS的輸出阻抗不可能一樣，加之各逆變器的輸出電壓和市電電壓鎖相都具有正負(fù)誤差，則各個(gè)UPS的電壓既有相位差又有幅值差，這些都限制了并聯(lián)臺(tái)數(shù)的增加，進(jìn)而限制了整機(jī)功率的提高。
在同一功率水平下，模塊化UPS比傳統(tǒng)的UPS價(jià)格貴的多。
把機(jī)架式的模塊化UPS價(jià)格降到用戶可接受的范圍，是擺脫機(jī)架式的模塊化UPS系統(tǒng)目前的市場占有率不高、用戶群只能是那些有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力且對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可靠性、可用性要求比較高的客戶，全面占領(lǐng)市場的惟一辦法。
未來，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)UPS系統(tǒng)需求的不斷提高。像貿(mào)易的交流催生了集裝箱技術(shù)，集裝箱技術(shù)引發(fā)了全球運(yùn)輸業(yè)革命性的變革一樣，機(jī)架式模塊化UPS必將引起不間斷電源新的革命，進(jìn)而成為未來UPS系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。
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