【导读】随着互联网技术的发展，数据中心系统的规模增大，同时也越来越受重视。尤其是运营效率、可运维性、系统弹性等要求也随之增加。UPS作为数据中心系统的关键，自然要求更多。UPS模块化被提上了进程。
与传统塔式机相比较，?？榛疷PS具有以下优势：
1）投资有效性：随需扩容，节省初期投资；
2）模块冗余高可靠性：避免出现重大断电事故；
3）易维护性：在线热插拔，维护简单快速，无须转旁路；
4）节能环保性：对电网污染小，高效率及?？樾菝叩燃际跫跎倌茉蠢朔?。
正因为具有如此众多的优点，目前大多数UPS厂商都已发布?？榛疷PS，越来越多的用户已经或正在考虑使用?？榛疷PS建设新数据中心。但现今市场上的?？榛疷PS所采用的技术不尽相同，客户在选用过程中有一定的困惑，本文将基于笔者的应用实践与理解对两种主流架构的?？榛疷PS进行剖析，希望能给各位读者一些帮助及启发。
?？榛疷PS的两种典型架构
1)分布式架构
图1中展示了分布式?？榛疷PS的系统架构。
图1：分布式结构的?？榛疷PS架构
分布式是早期模块化UPS经常使用的一种架构。此类?？榛疷PS系统层面上等价于数台独立的UPS直接并联，其功率模块利用小型UPS改造而成，可自主独立工作，其特点是：①除整流、逆变的控制外，均流与逻辑切换也由内部控制单元控制；②内置容量与功率?？槿萘恳恢碌木蔡月?，在旁路模式时，由每个?？槟诘木蔡月饭餐械８涸?。2)分布+集中式架构
与之相对应，图2展示了另一类架构的?？榛疷PS。
图2：分布+集中式结构?？榛疷PS架构
分布+集中式结构的?？榛疷PS设备所有的功率?？槟谥每刂频ピ糜诒灸？榈恼髌饔肽姹淦骺刂疲鱿低车木骷奥呒谢坏裙δ艽幽？槟诓靠刂频ピ刑崛〕隼?，由一个集中的控制模块控制。为了消除可能引入的单点故障，该控制?？榧跋嘤νㄑ蹲芟呔?+1冗余。当一个控制单元出现故障时，整个UPS系统中功率?？榭捎闪硪淮τ谌缺缸刺目刂频ピ薹旖庸芟低晨刂?，保障系统不间断运行。同时，功率?？槟诓辉倌谥镁蔡月?，系统配置一个静态旁路?？椋淙萘考次低橙萘?。[page]
分散控制与分布+集中控制逻辑模式对比
分布式架构的?？榛疷PS采用分散控制逻辑模式，系统中每个模块都含有一个完整独立的控制单元，系统的主控?？榛嵬ü欢ǖ穆呒嬖虼酉低衬谒心？橹醒〕?，其余?？樽魑涌啬？樘又骺啬？榈鞫?。当UPS系统中的一个从控?？槌鱿止收鲜逼溆嗄？槿哉９ぷ?，当主控?？槌鱿止收鲜笨赏ü欢ǖ木赫嬖蚶词沟昧硪桓瞿？樽魑骺啬？?，保障系统继续正常工作。
分散控制逻辑模式的优点在于每个控制单元都可以完成对系统独立控制的工作，故不存在这方面的单点故障点。但缺点也很明显，首先因为主控模块既要处理本身的信号，又要协调各?？橹涞男藕?，所以控制逻辑比较复杂，软件逻辑可靠性不高。其次各主控?？楣收虾螅嵩谑Ｓ嗄？橹芯赫桓瞿？樽魑骺啬？椋霉讨幸踩菀追⑸赫О艿贾孪低彻收?。
分布+集中式架构的模块化UPS功率?？槟谡?、逆变的控制是分布的，而均流逻辑等控制则是集中控制模式，即采用独立集中的控制模块（如图2中控制?？椋├醇觳馐械绲钠德屎拖辔唬缓笙蛎扛瞿？榉⒊鐾叫藕?，各个功率模块接受到此同步信号后通过自身的控制环输出相应频率相位的正弦波。当市电丢失时，集中控制?？榛嶙约げ叫藕欧⑺透鞲鯱PS?？槔幢Ｖじ鞯ピ氖涑鐾低?。同时在均流的控制实现形式方面，集中式架构的?？榛疷PS依靠控制模块来检测整个系统的负载电流，然后除以系统模块数量来作为各个UPS?？榈木鞑慰贾?，进而与各?？槭涑龅缌鞅冉虾笄蟪銎钪道床欢系髡髂？榈氖涑龅缌?，以保证系统内?？榧淞己玫木鞫取?br />
分布+集中控制逻辑模式的优点在于采用独立的均流与逻辑控制单元，均流度更好，且控制逻辑层级清晰，各功率?？橹洳淮嬖诰赫叵?，软件逻辑可靠性较高。为了保证集中控制单元的可靠性，避免单点故障，一般采用该架构的UPS控制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式，其可靠性在各类系统长期运行实践中已得到验证。
综合来说，集中式冗余架构具有的优势是明显的。
集中旁路与分散旁路对比
正如本文中两种架构图所示，目前大容量?？榛疷PS系统的旁路控制技术主要有两种模式：1、系统集中旁路模式（UPS系统内只有一套旁路系统，如图2所示）；2、系统分散旁路模式（UPS系统内每个功率?？槎加幸惶着月废低?，如图1所示）。集中旁路系统具有过载能力强，可靠性高的优点，而分散旁路具有可扩容，成本低的优点，但可能存在一定的可靠性风险。
对于分散旁路模式，表面上看因分散布置，在UPS?？槿哂嗍崩嗨朴谌哂嗌杓?，一处旁路故障，其它旁路仍可工作。实际上此种分散与冗余有本质不同。旁路的主要器件为SCR。因为器件的离散性较大，系统工作在旁路模式时，各个旁路基本不可能处于均流状态；而为了保持旁路输出的电压波形完整，在旁路模式时不会进行开关动作，难以电流进行控制，仅依赖自然均流不均流度很难控制在25%以内，电流大的?？楹芸赡芤蚺月饭囟鼗?，影响系统供电连续性。
除了稳态的均流问题，在瞬态时分散旁路系统也具有一定的风险。在系统控制器发送切换旁路模式的信号之后，因为信号传输路径、?？榭刂破飨煊λ俣取⑵骷恢滦缘雀鞣矫嬖?，各个旁路很难同步切换，而先切换导通的SCR将承担大部分负载甚至所有负载，极易导致该SCR失效。
静态旁路是主路模式的冗余，作用非常重要。而分散旁路的设计方式大大降低了旁路的可靠性。实际上，在传统塔式UPS应用中当并机数超过四台时，一般为了避免旁路不均流问题，都需要采用集中静态旁路系统。因为旁路系统的限制，采用分散旁路系统的UPS很难具有较好可扩展性。
总结
UPS模块化具备易扩容、易维护、可靠性高的特性。节省成本的同时大大提高了稳定性。两种架构的UPS?？槟芄惶峁└玫睦┤菽芰臀ば?，较传统UPS性能大幅提升。由此可见，集中式结构的UPS模块可靠性更高。
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