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模块化UPS的两种典型架构对比

双击自动滚屏 发布者:5197kk com 发布时间:2015-07-09 14:30:25 阅读:次【字体:
  1. 导言
 
    近年来,跟着互联网、云核算、移动互联网和物联网等技能的疾速开展,数据中心体系规模不断增大,重要性越来越高,其对体系弹性、可用性、运营功率、可运维性等提出了更高的需求。作为数据中心供配电体系的要害组成部分,UPS无疑需求匹配这种需求。在此背景下,UPS模块化现已成为业界的共识。与传统塔式机相比较,模块化UPS具有以下优势:
 
1)出资有效性:随需扩容,节约前期出资;
 
2)模块冗余高牢靠性:防止呈现严重断电事端;
 
3)易保护性:在线热插拔,保护简单疾速,无须转旁路;
 
4)节能环保性:对电网污染小,高功率及模块休眠等技能削减能源浪费。
 
    正由于具有如此众多的长处,当前大多数UPS厂商都已发布模块化UPS,不断增加的用户现已或正在思考运用模块化UPS建造新数据中心。但现今市场上的模块化UPS所选用的技能不尽相同,客户在选用进程中有必定的困惑,这篇文章将根据笔者的运用实习与理解对两种干流架构的模块化UPS进行剖析,希望能给各位读者一些协助及启示。
 
2. 模块化UPS的两种典型架构
 
1)散布式架构
 
    散布式是前期模块化UPS常常运用的一种架构。此类模块化UPS体系层面上等价于数台独立的UPS直接并联,其功率模块使用小型UPS改造而成,可自立独立作业,其特点是:①除整流、逆变的操控外,均流与逻辑切换也由内部操控单元操控;②内置容量与功率模块容量一致的静态旁路,在旁路方法时,由每个模块内的静态旁路一起承当负载。
 
2)散布+会集式架构
 
    散布+会集式构造的模块化UPS设备一切的功率模块内置操控单元用于本模块的整流器与逆变器操控,而将全部体系的均流及逻辑切换等功能从模块内部操控单元中提取出来,由一个会集的操控模块操控。为了消除也许引进的单点毛病,该操控模块及相应通讯总线均进行1+1冗余。当一个操控单元呈现毛病时,全部UPS体系中功率模块可由另一处于热备状况的操控单元无缝接收体系操控,保证体系不间断运转。一起,功率模块内不再内置静态旁路,体系配置一个静态旁路模块,其容量即为体系容量。
 
3. 涣散操控与散布+会集操控逻辑方法对比
 
    散布式架构的模块化UPS选用涣散操控逻辑方法,体系中每个模块都富含一个完好独立的操控单元,体系的主控模块会经过必定的逻辑规矩从体系内一切模块中选出,其他模块作为从控模块遵从主控模块调度。当UPS体系中的一个从控模块呈现毛病时其他模块仍正常作业,当主控模块呈现毛病时可经过必定的竞赛规矩来使得另一个模块作为主控模块,保证体系持续正常作业。
 
    涣散操控逻辑方法的长处在于每个操控单元都可以完成对体系独立操控的作业,故不存在这方面的单点毛病点。但缺点也很显着,首要由于主控模块既要处理本身的信号,又要和谐各模块之间的信号,所以操控逻辑比较复杂,App逻辑牢靠性不高。其次各主控模块毛病后,会在剩下模块中竞赛发生一个模块作为主控模块,该进程中也容易发生竞赛失利致使体系毛病。
 
    散布+会集式架构的模块化UPS功率模块内整流、逆变的操控是散布的,而均流逻辑等操控则是会集操控方法,即选用独立会集的操控模块来检查市电的频率和相位,然后向每个模块发出同步信号,各个功率模块承受到此同步信号后经过本身的操控环输出相应频率相位的正弦波。当市电丢失时,会集操控模块会自激发生同步信号发送给各个UPS模块来确保各单元的输出同频同相。一起在均流的操控完成方法方面,会集式架构的模块化UPS依托操控模块来检查全部体系的负载电流,然后除以体系模块数量来作为各个UPS模块的均流参考值,进而与各模块输出电流比较后求出偏差值来不断调整各模块的输出电流,以确保体系内模块间杰出的均流度。散布+会集操控逻辑方法的长处在于选用独立的均流与逻辑操控单元,均流度非常好,且操控逻辑层级清晰,各功率模块之间不存在竞赛联系,App逻辑牢靠性较高。为了确保会集操控单元的牢靠性,防止单点毛病,通常选用该架构的UPS操控单元及通讯线路均会做1+1备份。1+1热备份是最常用的备份方法,其牢靠性在各类体系长时间运转实习中已得到验证。
 
4. 会集旁路与涣散旁路对比
    当前大容量模块化UPS体系的旁路操控技能主要有两种方法:1、体系会集旁路方法(UPS体系内只要一套旁路体系);2、体系涣散旁路方法(UPS体系内每个功率模块都有一套旁路体系)。会集旁路体系具有过载才能强,牢靠性高的长处,而涣散旁路具有可扩容,本钱低的长处,但也许存在必定的牢靠性危险。
 
    关于涣散旁路方法,表面上看因涣散安置,在UPS模块冗余时类似于冗余规划,一处旁路毛病,其它旁路仍可作业。实际上此种涣散与冗余有实质不一样。旁路的主要器材为SCR。由于器材的离散性较大,体系作业在旁路方法时,各个旁路根本不也许处于均流状况;而为了保持旁路输出的电压波形完好,在旁路方法时不会进行开关动作,难以电流进行操控,仅依靠天然均流不均流度很难操控在25%以内,电流大的模块很也许因旁路过载而关机,影响体系供电连续性。
 
    除了稳态的均流疑问,在瞬态时涣散旁路体系也具有必定的危险。在体系操控器发送切换旁路方法的信号以后,由于信号传输途径、模块操控器响应速度、器材一致性等各方面缘由,各个旁路很难同步切换,而先切换导通的SCR将承当大多数负载乃至一切负载,很容易致使该SCR失效。
 
    静态旁路是主路方法的冗余,效果非常重要。而涣散旁路的规划方法大大降低了旁路的牢靠性。实际上,在传统塔式UPS运用中当并机数超越四台时,通常为了防止旁路不均流疑问,都需求选用会集静态旁路体系。由于旁路体系的约束,选用涣散旁路体系的UPS很难具有较好可扩展性。
 
5. 总结
    如上所述,模块化UPS因其高牢靠、易保护、易扩容等长处,大大地节约了客户运营保护本钱,为事务的长时间稳定运转供给了保证。两种典型架构的模块化UPS都能供给较好的保护性与扩容才能,比起传统UPS的可用性大幅提高。但从技能角度剖析,会集式构造的模块化UPS具有更高的安全性,更优良的牢靠性。
 
  归纳来说,会集式冗余架构具有的优势是显着的。

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