台达模块化UPS 更加符合客户应用的UPS系统

——UPS产品开发处  李南

    随着模块化UPS在市场上的普及率越来越高，客户对于这种更符合应用的UPS系统的关注度也越来越强，但是，相对于传统的UPS系统，客户对模块化UPS还存在着种种疑虑，主要集中在价格、维护、可靠度、绿色环保、功率容量等方面，本文就以上几个问题做出论述。

    目前在国内市场上，模块化UPS价格普遍高于传统UPS，这是一个不争的事实，原因可能是多种多样的，各个厂家可能不尽相同。由于模块化UPS无论是技术理念、智能控制，以及很多内在的性能指标，包括整体功能性都要优于传统的UPS电源，所以成本确实增长不少，技术实现上也是有相当的难度。如果仅仅从单台购买的价格来讲，模块化UPS可能会高于普通UPS，但是从长远的使用成本来看，模块化UPS特有的功能将会为客户带来更多地好处，无论单机系统可靠度，还是维护和修复的成本方面，模块化UPS都有传统单机无法比拟的优势，从长期的使用成本来看，模块化UPS实际上是为客户省钱了。

    其实购买UPS在某些方面就像购买汽车一样，我们现在买车不仅仅的只考虑价格了，因为我们都知道，对于我们使用者来讲，购买价格只是一次性的投入，但是，在我们使用汽车的期间，我们还要在汽油费用，维护保养修车费用上做综合的考虑。UPS其实也是一样，需要综合的考虑，包括整机效率，代表着会不会费电，多花电费。维护保养，维修所需要负担的费用等等。当然，随着模块化技术的不断发展成熟，以及使用上越来越普及，模块化UPS的价格也不会永远的“高高在上”的。台达的HIFT UPS——高智能容错性UPS，就是采用的模块化的架构设计，从功能性和整体性能指标上都要强于传统UPS，但是由于HIFT UPS在模块化技术上非常成熟，并且台达在全球的规模生产和销售，使得HIFT UPS其实可以提供更高的性价比。

    另外，谈到价格差，这里有个比较方法的问题，通常模块化UPS都构成冗余系统，例如台达的HIFT可由5个20KVA模块组成80KVAn+1系统，其可靠性和可用性远高于80KVA单机UPS，如果要求由单机UPS组成同样性能的系统，那么就要用两台80KVA单机组成1+1冗余系统，或由40KVA的单机组成2+1系统，或者由20KVA的单机组成4+1系统，不管哪种方式，把单机总费用和备置冗余系统时的附加设备费用加起来，其结果是，模块化UPS的价格并不像人们谈论的那样比单机价格高。

    随着我国IT技术的普及与应用，我们现在的工作其实是已经完全离不开IT技术了，作为企业客户来讲，更是如此，甚至整个企业的核心就依赖于IT技术的应用，比较明显的就是银行、证券公司等等。其实这样的变化带来了客户对于UPS的需求的一个显著的变化，以前客户使用UPS，更多地是为了在市电断电时，可以维持一段时间保存数据，以免数据丢失。但是现在，客户购买UPS，更多地是为了保证系统可以连续的工作。其实这是一个很大的变化，我们都知道，作为电力电子设备的一种——UPS来说，再可靠也不能保证永远不坏，但是一旦坏了，客户的系统就没有办法连续工作了，这个时候，退而求其次，既然UPS是一定要坏的，那么能不能有一种系统可以在UPS故障的时候也可以连续的有保护的供电，并且可以快速的修复故障呢？其实这就是我们现在常常提到的UPS的可用性了。UPS的可用性现在已经被越来越多的客户所关注，其实这也是传统UPS和模块化UPS在维护方面最大的区别。传统的UPS一旦出现问题，客户需要报修，厂家工程师电话判断，工程师上门，工程师现场修复等等一系列的过程，在这个过程里有很多不可控的因素会导致时间更长，比如说堵车，工程师带错备件，工程师经验不足导致判断故障错误等等。那么，这种情况下，对于要求系统连续工作的客户无疑是一场灾难。而模块化的UPS，由于它本身是冗余系统，在一个模块故障时，可以在系统不断电的情况下快速热插拔，修复好系统，坏模块返回厂家维修整个修复过程和时间完全可控。

    还有一点，对于传统UPS维修，工程师的现场对故障只是经验性的判断，由于工程师的经验不足，以及缺少专业的检测设备，很有可能只检测出了明显损坏的元器件，而忽视周围其他的虽然没有明显损坏，但是性能已经变坏或者只能降容使用的元器件，而导致设备刚刚修好，没有多久又坏了。而模块化UPS是一换就一个模块，换下来返场维修，更换人员甚至不用专业的工程师就可以进行，返场维修的模块，由于工厂的设备以及检测环境的完备，修复起来比较普通的UPS现场维修可以大幅降低“再故障发生率”。

    说到UPS的绿色，我们首先想到的就是效率问题，大部分模块化UPS采用的都是无变压器的设计，IGBT整流，相比较传统的可控硅整流的UPS，在整机的效率上有很大提升，就拿HIFT UPS来说，当负载15%时，HIFT UPS的效率就可以超过90%，负载27%时，整机效率超过94%，绝对是绿色环保型UPS，而效率的高低直接会影响到客户未来的使用成本，并且输入谐波小于3%，几乎对电网不会造成影响，输入功率因数大于0.99，损耗非常小，包括电磁兼容干扰符合国际标准，无铅制成生产，以及可回收的包装，所有的这些，从各个方面都反映了HIFT UPS是真正的绿色环保产品。

    以前，很多人有这样一种观点，认为在很多应用场合，模块化UPS的可靠性和可用性不如传统UPS。其实恰恰相反，模块化的UPS无论从可靠性，尤其是可用性方面，均要高于传统的UPS。我理解很多人认为模块化UPS可靠性不如传统UPS的想法，其一是从模块损坏率去考虑的，模块化UPS的模块的可靠性与单机比是同量级的，由于模块数量比单机数量多，因此模块化UPS的模块故障率比单机高。其二是是从技术系统架构上去考虑的，由于模块化UPS是多个模块并联运行，中间节点很多增加了，所以有些人会认为，节点多就代表着不可靠的因素就多，所以可靠性就差。我理解这种说法，在整个供电系统中，节点越多可靠性越差，这一点是没有问题的。但是我们需要分辨一下，这种节点是到底是串联的还是并联的，如果一个系统，各个节点串联，那么，无疑的是，节点越多，可靠性越差。但是，如果是并联的节点，就不一样了，并联更多的是解决冗余备份的问题，所以，如果你是并联的系统，节点多并不能就说明系统可靠性差，反而会更好些。

    传统的1+1冗余并联，可靠性要大于单机运行，而N+X并联并不是模块化UPS所独有的，传统的UPS也可以作N+X并联的解决方案，在很多银行系统都是在应用着N+X的解决方案，就这两种方案来看，从可靠性上来讲，如果N+X的方案中X大于1，那么他一定是比1+1冗余并联的方案可靠性更高的。可通过列举可靠性模型推断出来。简单来说，1+1的方案，如果有两台中有一台故障，UPS还可以正常运行，如果两台同时故障，系统就会失去保护。而N+X方案，如3+2，可以允许2台同时故障，UPS还是正常运行，如果三台同时故障，系统才会失去保护。而3台同时故障的几率要远远低于2台同时故障的几率。所以N+X方案，当X大于1时，他的可靠性是远远大于1+1的方案的。

    之所以传统的UPS很少采用N+X冗余，主要是因为成本过高。而模块化UPS由于本身特殊的架构设计，可以用很低的成本（与单机比比如单机）做成N+X冗余的系统方案，为很多既要高可靠性，又要节省资金的客户提供了可能。

    至于可用性，它取决于故障修复时间，这里讲的修复时间并不意味着系统断电，单机故障会使系统断电，而模块化UPS和由单机组成的各种冗余系统故障时是不断电的。但是，由单机或由单机组成的各种冗余系统的故障修复时间是很难确定的，统计数字是8个小时，而模块化UPS的模块故障修复时间是可预计的，通常可小于10分钟，两者相差几十倍，所以，在任何配置情况下，模块化UPS的可用性都比单机高。

    对于UPS的功率问题，在很长一段时间内，模块化UPS在功率上达不到传统UPS的水平。但是近来，有些厂商推出了单个模块25KVA（甚至更高功率）的模块化UPS。那么在一些需要大功率UPS的应用场合，模块化UPS是否能满足用户的需求，也是困扰客户的一个主要的问题。

    从电路技术和元器件水平看，单机UPS和模块化UPS没什么区别，也就是说，单机UPS能做多大，模块化UPS也能做多大。但是，模块化UPS的最大特点是其模块可以拔插，这样就受到了模块的物理尺寸、重量和输入输出接点工艺的限制。这就是为什么模块化UPS推出的初期都是小功率的根本原因。随着电路技术的进步，设备的小型化，以及拔插工艺的改进和拔插辅助工具的设计，模块化UPS 的功率在迅速增大，目前已知的最大功率模块化UPS是：单块单相UPS模块是60KVA，三个单相组成三相是180KVA，由10个180KVA的模块可组成1.6兆瓦的系统。解决输出功率的方法还有另外一种途径，即模块化UPS并机系统，中达电通公司的HIFT UPS单台最大功率是120KVA，但HIFT UPS有多台并机功能，例如，由4台HIFT UPS就可组成480KVA的系统，可以满足一般的大功率应用场合的要求。■