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数据中心能源白皮书02 —— 如何选用模块化UPS

来源:机房360 作者:华为技术有限公司 李晶晶 更新时间:2015-8-24 15:32:07

摘要:近年来,随着大数据、云计算等技术的快速发展,传统的数据中心系统也在飞速变革。而作为数据中心供配电系统的关键组成部分,UPS行业也正在发生变化。模块化UPS技术日益成熟,越来越多的用户已经或正在考虑使用模块化UPS来建设新的数据中心,为迎合绿色、高效、易扩容、易维护等新的用户需求,各厂家也陆续推出大容量模块化UPS,传统塔式UPS的地位正在遭受挑战。

  面对众多UPS厂家铺天盖地的宣传,以及各技术流派的不同观点。如何选用一款合适的模块化UPS,什么样的UPS才是真正的模块化UPS,正困扰着众多的UPS用户。本文将为读者解答这一难题。

  1. 为什么要用模块化UPS?

  事实上很多用户都会问这个问题。业界通常的认识是,在安装维护、后期扩容方面,模块化UPS具备塔式UPS无法替代的优势。而在绿色环保、高效节能等方面,则主要取决于UPS内部电路与所使用的技术,如IGBT整流还是SCR整流、输出是否有隔离变压器等,与外部结构的关系并不大。但要注意的是:与早期的工频机相比,目前大部分模块化UPS因为采用无变压器设计与IGBT整流等高频化技术,在降低谐波与提升效率方面有明显优势,这同时也是高频塔式UPS相对传统工频UPS的技术亮点。

  1.1 模块化UPS的优势

  一般来说,厂家宣传中的模块化UPS都具备以下几个优点:

  易用性好,安装扩容方便

  可用性强,维护简单

  随需扩容,节省初期投资

  模块休眠提升效率,节省运营成本

  智能网管,强大的监控

 

  作为高频机家族的一员,高频模块化UPS与高频塔式UPS的共同优点还包括:

  绿色环保,降低谐波污染:得益于DSP控制的功率因数校正技术,高频UPS抛弃了工频机时代的SCR(可控硅)整流技术,输入谐波电流进一步降低,对电网的污染减小,而输入功率因数也接近于1(大部分可做到0.99,几乎相当于纯阻性负载)

  高效节能,降低电费开支:变压器的取消、低导通损耗的功率器件、软开关技术、新拓扑的应用,进一步提升了高频UPS的效率。

  体积小重量轻,运输安装方便:因为取消了输出隔离变压器,高频UPS的体积进一步缩小,重量也轻了很多。无论是运输还是安装,都比工频UPS更加方便。

  高功率密度,节省占地面积:大功率器件的应用、DSP数字控制系统、更先进的拓扑结构、损耗的降低、热仿真等关键技术的广泛应用,使得在同等体积下,高频UPS可以获得更大的输出功率。而单机架容量的大幅提升、有限的机房面积,也使得越来越多的数据中心更青睐高频UPS。

  无论从发展趋势,采购成本,还是实际的售后维护角度来看,除个别场景外,高频UPS各方面指标都优于传统的工频UPS。高频机取代工频机这一发展趋势也已经获得业界的广泛认可,目前各生产厂家均减少或停止了工频机的研究。最近几年的统计数据显示,海外绝大部分的新建数据中心都已经将高频UPS作为采购首选。

 

  表1:工频UPS、高频塔式UPS、高频模块化UPS的区别

  1.2用户常见问题

  a).工频UPS器件少,是不是比模块化UPS更可靠?

  工频UPS主要采用可控硅进行整流(6脉冲或12脉冲),在输入功率因数、谐波电流等电气指标上性能较差,但其电路结构比较简单,经过三十余年的发展,技术已经比较成熟。而且因为UPS一般使用年限较长,一些用户在更换时还会习惯性的选择很多年前曾经使用过的工频UPS。高频UPS推出市场也已经有十多年的时间,目前各厂家的技术已经相当成熟,在电路结构上,和工频UPS相比可靠性并无多少差别。

  作为高频UPS家族的新成员,模块化UPS推出时间稍晚,但因为易维护等特点,发展较为迅速,各厂家也纷纷推出自己的模块化UPS。

 

  图1:6脉冲与12脉冲的电路与电流波形

  早期的模块化UPS因为技术上尚未成熟,尤其是一些厂家在控制逻辑、模式转换、故障退出等方面的设计缺陷,给部分用户留下模块化UPS可靠性不高的印象。而实际上,经过多年的发展,尤其是各种新器件、新技术的应用,各主流厂家的模块化UPS技术上已经成熟,质量上也较为可靠。越来越多的高频塔式UPS为方便后续维护,也在机械结构上采用“类模块化”的技术。

  可以说,产品的形态并不是区别可靠性的标准。产品的可靠性由厂商追求可靠性的态度和专一程度决定,如系统方案是否有充足的冗余、应用电路是否成熟、器件是否保留充足裕量、生产工艺与制造体系是否完备、产品出厂测试是否全面等等。模块化UPS的可靠性并不比工频机差,同时因为其模块化的结构,维护方便,可用性更高等特点越来越受到市场的青睐。因此,决定产品是否可靠的因素,更多的还是要看生产厂家本身的实力。

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