第二代模塊化UPS六大獨特優勢綜述

    不要認為所有模塊化UPS都一樣，實際上模塊化UPS無論在結構上還是功能上，都有很大差別。按照電路結構，模塊化UPS可分為功率模塊結構式和UPS結構模塊結構式。功率模塊結構式也被稱為第一代模塊化結構，它的特點是功率模塊和控制模塊分離，任意一個模塊不能單獨供電，存在單點故障，可靠性不太高。被稱為第二代模塊化結構的UPS結構模塊結構式克服了第一代的缺點，將整套UPS做成一個模塊，任何一個模塊都可單獨供電，所以它的可靠性遠高于第一代。

　單個UPS模塊能提供的電量從原來的1kVA發展到現在已經可以達到300kVA。這里的模塊指的是一個機柜中有一個以上的模塊。如果一個機柜中只有一個模塊，屬于單機范疇。

　模塊化UPS不但具備單機UPS的一些優點，而且還有很多獨特的優點。具體來說，主要包括以下六個方面。

　節約資金

　幾乎超過99%的模塊化UPS都是高頻化結構。和傳統的工頻化結構的UPS相比，在同等技術指標的情況下，模塊化UPS取消了諧波濾波器和輸出變壓器，因此效率要比單機UPS高出5%以上。同樣是100kVA的UPS，高頻模塊化UPS比傳統的工頻化結構UPS每年至少節約5萬度電。

　采用模塊化結構UPS，持續運行的數據中心就可以邊計劃，邊投資，邊建設。這樣用戶可以更加合理地利用資金，緩解了一次性投資過高的壓力。

　可靠性高

　單機UPS在組合完成后可靠性就不能再改變了。但模塊化UPS的可靠性會隨著組合的變化而改變。假設一個單機UPS和一個模塊UPS的可靠性r1=0.99，即故障率是1%，那么，一個100kVA的單機UPS可靠性就是0.99。而120kVA的模塊UPS，如果每個模塊是15kVA，就是7+1的組合，這時的可靠性R7+1就是：

　R7+1=1-(1-r7) (1-r)=1- (1-0.997) (1-0.99)= 0.999021

　可見，這時模塊化UPS可靠性比單機時幾乎提高了10倍。

　如果采用6+2組合，其可靠性R6+2就是：

　R6+2=1-(1-r6)(1-r)2=1- (1-0.941480) (1-0.99)2= 0.9999941

　此時可靠性比單機時幾乎提高了100倍。

　而且，隨著負載的減小，可靠性還會增大。假如負載定位是100kVA，實際負載在90kVA以下時，就可以用6+2的組合，故障率比單機時降低100倍。如果實際負載低于75kVA，就可以是5+3的組合，可算出故障率比單機時降低1000倍。這是單機UPS無論如何都無法做到的。

　并聯冗余性好

　模塊化UPS在設計初期就充分考慮到了冗余性并進行了很好的規劃，不論是從電路上，還是從結構上，都是作為一個整體來考慮的。這樣，模塊就既可以分開，又可以組合。

　比如說，山特Array模塊化UPS能夠提供無線并聯功能。它的機架就是一個名副其實的架子，架子上沒有任何電路，而且模塊之間沒有任何通信信號線相連，可靠性大大提高。

　一般來說，單機UPS結構在并聯板和各單機之間的通信需要通過信號線來連接。一旦信號線接觸不良，并聯就會失敗。而且，不少UPS單機電路是移植而來的，只是添加了并聯功能，沒有考慮到和以前的電路的沖突。正因為如此，單機UPS在組合后正常運行時，還會因為有的單機同步失諧而停止工作，埋下故障的隱患。

　動態擴展性好

　更換單機UPS時，盡管有手動旁路，由于需要更換的UPS模塊輸出端仍和其他模塊一起連在負載上，有電壓存在，不能帶電操作，因此就無法在線更換，供電的連續性無法得到保證——除非在裝機前預裝了隔離開關，但是對大功率設備來說，這樣做是很不經濟的。

　但是，模塊化UPS可以在線熱插拔和熱更換，保證了供電的連續性。

　模塊化UPS還能延長供電電源的使用壽命。一般來說，用戶希望數據中心的使用壽命越長越好，但設備的實際使用壽命卻不盡如人意。通常，UPS的使用壽命最多只有10年，因為機器中大量電解電容器的壽命很短，而且無法在線更換。使用單機UPS供電時，用戶不得不先停機再更換部件，而且更換的周期比較長，少則數小時，多則數天。這樣不利于設備壽命的延長。

　采用模塊化結構后，一個模塊就成了一臺UPS。這樣，在冗余的情況下，用戶也可以進行熱更換，即使是重達幾百公斤的300kVA模塊，也可以從機柜中取出來進行在線熱拆卸。數據中心的連續供電問題解決后，其他問題就好辦多了——因為金屬機架如果做得好，用幾十年也不會壞。

　綠色環保

　環保就是沒有污染。污染又分為自然環境的污染、電氣環境的污染。模塊化結構可以降低這兩種污染。

　自然環境的污染主要包括聲音污染和大氣污染。由于模塊化結構絕大多數都是高頻化結構，工作頻率都在20kHz以上，這超出了人的聽覺范圍，所以這時UPS不會像工頻機那樣，變壓器和電抗器都發出令人心煩意亂的噪音，影響工作情緒。至于大氣污染，值得一提的是，模塊化UPS都要符合RoHS指令。

　在降低電氣環境的污染方面，高頻化模塊UPS的輸入功率因數都在0.99以上，這對電網而言幾乎是線性負載，基本不破壞市電電網電壓的正弦波形，諧波含量小于5%。因此，電網中由模塊化UPS引起的高次諧波干擾幾乎不用考慮。而400kVA以下的單機工頻UPS一般都是6脈沖整流，輸入功率因數約為0.8，諧波含量達30%，5次和7次諧波能量較大，會干擾用電設備。

　容易管理

　模塊化UPS的易管理主要體現在以下幾個方面。

　容易更換 在模塊化UPS中，應用最多的是20kVA以下的模塊。這種模塊一般重量在20kg左右，一個人就可以搬動。許多模塊化機柜面板上的LCD都有人性化的圖示。如果某一模塊出現故障，LCD上就會出現明確標志，值班人員只要根據機上標示就可以輕松更換模塊。

　方便增容 假設一個機房規劃的IT用電量是100kVA，但目前只有20kVA的負載。如果這時選擇ARRAY 120kVA模塊化UPS，該UPS的模塊單元是15kVA，就可先配置2+1組合，尚有5個空位，以后可以根據IT的增容情況來逐步增加電源模塊。

　方便移動 機房搬家是經常會發生的情況。單機UPS由于重量很大，又不可拆卸，搬運起來相當復雜和費力。而模塊化UPS改變了這種狀況，讓機房搬家變得更加容易。

　第二代模塊化之間的區別

　即使都是第二代模塊化UPS，它們之間也有質量和功能的差別，用戶切不可只從價格上看問題。

　如今，不同模塊化UPS廠商采用的電路相差甚微，采用的元器件也是市場上常見的幾個廠商的產品，而且，同等元器件的體積和重量差別也不會很大，因此，UPS產品的單位體積重量也相差無幾。所以，用戶在選用模塊化UPS時，如果產品的體積重量與常見產品相差甚遠，就需要慎重考慮；如果價格相差甚遠，也要認真考慮。

　有不少用戶因為貪便宜，購買了不合格的模塊化UPS產品。設備在安裝后，有冒煙的，有起火的，還有爆炸的，甚至導致整個數據中心癱瘓。

　澄清對模塊化的誤解

　有人對模塊化UPS提出這樣的疑問：原來一臺UPS只有一套電路，現在變成了數套電路，多一個環節就多一個故障點，所以模塊化結構的可靠性不會很高。甚至有人認為，當模塊數多于8的時候，系統可靠性還不如單臺UPS。

　多一個環節就多一個故障點是對串聯環節而言的，比如一個串聯環節構成的通路。路上的環節就好比閥門，水要經過閥門從A流到B。沿路的閥門一旦被卡死，水就流不過去了，因此串聯的閥門越多，故障出現的概率就越高。假設每個閥門平均每年卡死1次，10個閥門加起來一年就可能被卡死10次。這就是多一個環節就多一個故障點的道理。

　但是，如果通路上有了并聯分支，通道就增多了。多一個并聯閥門就多一條通路。所以說，模塊化UPS如果不冗余，并聯是毫無意義的。N+X模塊化UPS中的X≠0才有意義。明白了這一點，上面的問題就迎刃而解了。

　中國模塊化UPS市場現狀分析

　模塊化UPS具有可用度高且容易生產、運輸、安裝、維護、擴容的特點，是UPS未來的發展趨勢。2008年，我國模塊化占UPS整體銷售額為3.9億元，UPS整體市場的13.5%；同比增長7.2%，比UPS整體市場增長率高出1.5個百分點。

　但是，模塊化UPS還存在成本高、實際運行可靠性不如理論計算值高等問題，需要對其進行深入研究，進一步提高其可靠性，降低用戶的投資成本。

　當前，主流UPS廠商都推出了自己的主力模塊化UPS產品，它們的可擴展功率段主要有1～20kVA和40～120kVA兩個功率段。山特、伊頓、APC等都有自己的主力模塊化UPS產品，隨著生產規模的逐步增大，其規模效應逐步顯現，客戶認可度逐步提升。

　盡管模塊化UPS擁有很多優勢，但是其技術難度大，廠商需要投入的研發成本很高。廠商為了收回投資，對模塊化UPS的定價普遍高于傳統UPS。事實上，模塊化UPS的材料成本比傳統UPS高不了多少。隨著廠商對模塊化UPS的進一步投入和技術的進步，模塊化UPS的大規模生產將成為現實，其價格也將逐漸下降。■