数据机房UPS不间断电源系统的演变与发展
来源：存能电气 日期：2019-06-14 13:29 浏览量：次
数据机房UPS不间断电源系统的演变与发展。数据中心和机房的大规模建设进一步加大了市场对于UPS的需求，可靠，高效，易用易维护成为越来越多UPS厂家关注的重点特性。那么从UPS产生至今，共经过了哪些变化？是什么引起了这些变化？请看存能电气小编的分析。
数据机房UPS不间断电源系统的演变与发展
典型的数据中心机房供电系统，由中压配电、变压器、低压配电、UPS不间断电源、末端配电以及发电机等设备组成。其中，UPS的主要作用，是在市电电源中断、发电机启动之前，确保所带的负载持续供电，因此，UPS系统包含了储能设备，如蓄电池或飞轮；此外，传统UPS还具有隔离市电侧浪涌、电压骤升骤降等作用。
UPS不间断电源系统是数据中心供电连续性的重要保障，UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性，同时，在绝大多数数据中心机房，机房UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。因此，提高UPS系统的可靠性，同时降低其损耗，就成为数据中心UPS系统架构演变的主旋律。
传统UPS供电系统
目前，数据中心内应用最广的不间断电源还是传统UPS，它主要由整流AC-DC、逆变DC-AC和静态旁路3部分电路组成，DC母线上挂接蓄电池，输入AC正常时，经整流和逆变两次转换后为负载供电，同时为蓄电池浮充，输入AC中断时，蓄电池由浮充转放电，经逆变器为负载供电，对负载来说，感受不到输入端电源的中断。
传统的双转换在线式UPS设备采用可控硅整流，主要的问题是谐波电流畸变率（THDi）高(10-30%)，转换效率低(85-92%)。
UPS不间断电源系统的发展
由于UPS设备结构复杂，因此自身容易发生故障，设备冗余可以提高可用性，UPS系统便有了N、N+X、2N、”市电+U电“等架构。
N系统满足基本需求，没有冗余的UPS设备。它的优点是系统简单，硬件配置成本低廉；由于UPS工作在设计满负荷条件下，因此效率较高。其缺点是可用性低，当UPS发生故障，负载将转换到旁路供电，无保护电源；在UPS、电池等设备维护期间，负载处于无保护电源状态；存在多个单故障点。
N+X并联冗余系统是指由N+X台型号规格相同且具有并机功能的UPS设备并联组成的系统，配置N台UPS设备，其总容量为系统的基本容量，再配置X台UPS冗余设备，允许X台设备故障退出检修。相对于“N”系统，“N+X”系统在UPS配置上有了一定的冗余，系统可靠性有所提高，同时带来了系统配置成本的增加、系统负荷率的降低以及效率降低。
为了消除单点故障，高等级数据中心和机房通常采用2N冗余系统。该系统是指由两套或多套UPS系统组成的冗余系统，每套UPS系统N台UPS设备的总容量为系统的基本容量。该系统从交流输入经UPS设备直到双电源输入负载，完全是彼此隔离的两条供电线路，也就是说，在供电的整个路径中的所有环节和设备都是冗余配置的，正常运行时，每套UPS系统仅承担总负荷的一部分。
“市电+U电”供电架构由百度提出并在2011年其自建M1数据中心规模应用，它在N+1系统基础上做了改进，UPS设备配置不变，将服务器等双电源设备的其中1路改由市电直接供电，消除了单点故障，可靠性较N+1系统大大提高，同时，UPS系统的损耗降低为原先的50%。UPS系统整体效率提升至95%以上。
随着业内对数据中心能耗关注日益增强，国内近几年出现了一种新型的分布式DC240V电源设备，同样采用离线方案，市电正常时，直接输出市电电源，市电停电后，由内部锂电池提供DC240V输出。这种方案的优势是IT设备无需定制，只要兼容DC240V供电即可。其缺点是电源内部存在AC220V和DC240V的切换，系统可靠性降低；锂电池串联数量多，单只电池故障会影响系统的可靠性。
随着国内数据中心前端配电系统及发电机自动控制系统的完善以及运营水平的提升，蓄电池的后备时间一定会缩短，分布式锂电池供电系统将在互联网等行业数据中心迎来春天。
UPS系统对数据中心和机房的重要性
对于数据中心来说，在电力系统的运行过程中，不可避免地会出现故障。尽管故障出现的几率很小，持续的时间也不长，但产生的后果却往往十分严重。电力系统发生故障时，运行状态将经历急剧变化。所以UPS系统的应用对于机房电力系统不间断运行来说尤为重要。对UPS系统日常检测、维护也更是重中之重。
UPS电源是许多机房的动力保证，保证了供电的连续性，保证了供电系统的安全性，UPS电源时刻发挥着重要的安全保障作用，蓄电池是UPS重要组成部分，蓄电池作为动力提供的最后保障，无疑是UPS电源中的最后一道保险，其质量的好坏直接关系到UPS是否正常工作。
UPS系统是数据中心和机房供电连续性的重要保障，存能电气认为对于UPS系统日常检测、维护也是很重要的。在数据中心建设中，随需扩容、易维护、高效率、高可用性以及占地小成为模块化UPS最大的优势。
