实际上，变压器的设计反而增大了环流的风险。图-3所示为两类机型的环流路径。工频机UPS的并联就是变压器的直接并联，整条回路上没有器件限制，电压的偏差很容易产生环流。而高频机的环流路径上具备多个二极管，小于2V的电压差根本形不成环流。

 

　　图-3 工频机与高频机并机环流路径

　　1. 工频机增加用户投资

　　由于工频机整流工作在市电频率，需要更大的电感储能。其更大体积的电感与无法省掉的变压器均由铜和磁性材料组成，成本难以下降，价格一般比高频机要高30%以上。

　　综上，从性能、可靠性、价格上讲，高频机比工频机均具备优势。从各主要厂家的系列来看，业界主要厂商均已不推出新工频机型，部分厂商已全面转向高频机的研发与销售。工频机被高频机取代已是大势所趋。

　　从高频塔式机UPS到模块化UPS的发展

　　模块化UPS早在上世纪九十年代即已出现，但因为技术能力沉寂了很长时间。而自2000年起，由于DSP、数字控制等技术的发展，多功率模块并联均流控制问题得以逐步解决，模块化UPS技术开始蓬勃发展。2009-2010年中国电信对模块化UPS展开深入测试，根据各地实际使用单位的反馈，中国电信认为业界主流模块化UPS已满足通信行业的使用要求，并于2011年底开始对模块化UPS进行集中采购。中国移动模块化UPS也以单独标段进行集采。

　　模块化UPS与高频塔式UPS的对比

　　1. 模块化UPS系统可用性高

　　供配电系统作为现在信息系统极为重要的一环，对其一个基本的要求就是该系统必须能连续工作。而要达到连续工作这一目的，首先是系统应具备较高的可靠性，其次该系统必须做到能够快速修复。如果不能快速修复，就可能面临二次故障导致整个系统瘫痪的风险，客户的负载就不能保障连续工作。

　　在快速修复方面，模块化UPS具备天生优势。首先，在修复时间上，由于快速插拔这一特性，模块化UPS现场即可完成更换，平均的修复时间在半小时之内，相比于传统塔式机典型修复时间24小时，修复速度明显提升。其次，在修复质量上，模块化UPS的修复形式是将故障模块更换，而传统塔式机需要原厂派专业工程师到现场进行故障定位，然后拆机修复故障电路、单板，修复周期长，而且存在沟通和定位过程，易造成重复工作，影响故障处理效率。

　　可能有的用户会质疑，认为模块化UPS的N+1体系结构不如1+1并机系统稳定。确实，从理论上来讲，N+1并机系统中1+1的可靠性肯定是最高的。但是实际的场景中往往不是这么简单：

　　首先，此结论忽略了负载率这一情况，作为1+1并机系统，最多只能允许一台UPS损坏;而对于模块化UPS体系，以4+1为例，100%负载的时候可靠性要低于1+1，但是75%负载率的时候，模块化体系实际就变成了3+2，50%的时候就变成了2+3，可靠性要远大于1+1并机。在常见应用场景中，UPS负载率是在20~40%左右的，在这种情况下模块化的优势具有非常明显的优势。

　　其次，不同于传统单机，模块化UPS可以轻易实现N+2、N+3这种冗余模式，仅需增加1-2个模块即可实现，而塔式机要做到此模式不仅仅是增加1台主机，机器运输、场地安装、走线设计以及相应的配电、电池都需变更，导致投资大幅增加。

　　综上，UPS模块化在实际场景中可靠性远高于传统塔式并机;再加上UPS快速维护、扩容的特性，模块化UPS的可用性更是大大高于传统塔式机。

　　2. 模块化UPS的扩展性更好

　　塔式机扩容需要购买整台新机、将机器安装到位、将系统中其他UPS转旁路后把新机接入系统，整个步骤中不仅投资高、安装时间长，而且在并入新机时由于整个系统处于旁路状态，存在市电中断导致负载掉电的风险。

　　而模块化只要初期规划好配电系统，就可以通过增加模块来匹配负载的提升，且在扩容过程中保障对原有负载的不间断供电。

　　3. 模块化UPS运输安装难度低

　　塔式机UPS需要作为一个整体来安装、运输，大型单机就会比较困难。如容量400kVA的UPS重量一般为1500kg左右，体积超过3m3，塔式机UPS会受到运输通道不足、重量高难运输的困难，而模块化UPS一方面可以将模块、机架分开搬运，另一方面多数机型机架之间可以分开运输，塔式UPS可能遇到的问题将迎刃而解。

　　4. 模块化UPS实际运行效率高

　　目前高频塔式UPS与模块化UPS均可做到最高96%的效率值，但这是在负载率在50%以上才能达到的。而前面提到，因为系统冗余及超前规划，常见工况下UPS负载率在20~40%左右。高频塔式机在此工况下只能做到94~95%的效率，而主流模块化UPS普遍具备“模块休眠”特性在保证一定系统冗余的基础上，可以休眠一定数量的模块(可以手动或者设置自动)，让UPS系统工作在效率比较高的区域，即保持在效率最高点96%附近。图-4即展示了休眠提升负载率与运行效率的原理。

 

　　图-4 休眠可有效提升UPS负载率与运行效率

　　而且有些厂家考虑到模块老化时间可能不同，更进一步开发了“轮换休眠功能”：即每隔一段设定好的周期，休眠模块进行轮换，以平均每个模块的老化时间，提升整体UPS系统寿命。图-5展示了轮换休眠的典型过程。

 

　　图-5 轮换休眠技术

　　结束语

　　自其诞生之日起，模块化UPS就旨在满足用户对于供电系统的可用性、可靠性、可维护性及节能等方面的需求。经过长期的运行验证，模块化UPS在这些方面相较传统UPS系统确实具备很大优势。随着能源成本持续增加及用户对供电系统的灵活性、可用性等要求的进一步提高，模块化UPS必将得到更广泛的应用。

　　责任编辑：余芯