UPS电源单机的平均无故障工作时间..doc

UPS电源单机的平均无故障工作时间(MTBF) 在UPS电源供电系统中，我们常用平均无故障工作时间(MTBF)来评价UPS电源的可靠性。它代表的物理含义是:从UPS电源投入运行起，直到因UPS电源供电系统中的某个关键器件出故障,并最终导致在其输出端出现停电故障时为止的平均工作时间。显而易见,UPS电源的MTBF值越大越好。其大小不仅受控于UPS电源中的各种元件和部件的失效率(λ),还受控于UPS电源设计方案和制备工艺。这就意味着：即使UPS电源厂家釆用的是相同的元器件。然而，由于设计方案和制造工艺的不同、也会导致不同的UPS电源具有不同的失效率(λ)的情况发生。 平均无故障工作时间(MTBF)与失效率(λ)之间的关系为: MTBF=1/λ 如图1所示，在最常用和最可靠的带输出隔离变压器的双变換、在线式UPS电源中、有如下3条供电通道: 逆变器供电通道：由输入交流电源、整流器(电池)、逆变器、输出隔离变压器、输出静态开关/断路器开关等所组成的UPS电源逆变器供电通道; 交流旁路供电通道：由输入交流电源和旁路静态开关等所组成的UPS电源交流旁路供电通道 维修旁路供电通道：由输入交流电源和手动维修旁路开关所组成的UPS电源维修旁路供电通道。 因此，对于1台UPS电源单机电源来说，它有两个平均无故障工作时间(MTBF)值: (a)UPS电源逆变器的MTBFI：它代表当UPS电源被置于不帶交流旁路工作状态下运行时，从UPS电源投入正常工作时起、到因故致使UPS电源的逆变器进入自动关机，并造成UPS电源输出停电时的平均无故障工作时间。 从某种意义上讲、对于不允许出现网络瘫痪故障的关键性网络来说(例如:政府的电子政务和军事网控系统、电信企业的收费系统、石化和IC生产线、银行的交易和营业系统、交通管理和售票系统等),是不允许它们所用的UPS电源进入交流旁路(包括交流静态旁路和维修旁路)工作状态的。这是因为：在此条件下，一旦在不输入电源出现过瞬间供电中断时间超过20毫秒以上的闪断故障时、就会造成网络瘫痪故障的发生。因此，对于信息网络时代的UPS电源而言，这个MTBFI参数是判断UPS电源选型是否合理的最重要的指标之一。 (b)UPS电源单机的MTBF(它意味着：此时的UPS电源是运行在帶交流旁路的工作状态下):它表示在UPS电源因故进入逆变器自动关机状态时、并被自动切換到交流旁路工作状态后，又遇到输入电源因故出现停电事故或因旁路静态开关失效而导致UPS电源进入输出停电故障的平均无故障工作时间。显然，这个MTBF值大小不仅与UPS电源的质量高低有关，还与市电电网的停电几率密切相关。 对于那些能容忍出现网络瘫痪故障的用户来说,当出现因UPS电源输出停电而导致出现网络瘫痪故障时，一般它仅会给用户带来时间的浪费和工作效率的下降。它既不会给用户带来巨大的经济损失、也不会造成社会生活的局部混乱(例如：供学生練习用的网络、个人浏览用的PC机平台等)。也就是说，仅对非关键性的信息网络用户来说、才宜于把这个UPS电源单机的MTBF参数、作为判断UPS电源的选型是否合理/产品质量高低的技术指标來使用。 对于UPS电源逆变器电源来说，它的总失效率λ逆变器应该是位于逆变器电源供电通道内所有元器件的失效率之和： λ逆变器=∑λS(i)*A(i); 式中：λS(i)是第i个元器件的失效率；A(i)是：因第i个元器件出故障而可能导致UPS电源逆变器自动关机，并转入交流旁路供电状态的几率；它意味着：并非位于逆变器供电通道中的仼何部件出故障都一定会导致产生逆变器自动关机的故障的。 1台UPS电源单机的失效率λ的数字仿真和计算分析流程图被示于图2中。 如该图所示，UPS电源的MTBF=1/λ受控于逆变器逻辑控制PC板、整流器逻辑控制PC板、静态开关逻辑控制PC板、逆变器驅动模块、直流辅助电源、风扇等部件的失效率。在这里需说明的是：在UPS电源中、並非在仼何元件发生失效故障时、都一定会导致UPS电源的故障率增大。例如：为确保位于UPS电源中的各种控制电路都能获得具有高容错功能的直流辅助电源供应，在高级UPS电源中、常釆用由UPS电源的交流输入电源及逆变器输出的交流电源所构成的多路AC/DC变換式直流电源和由蓄电池所产生DC/DC变換式直流电源所共同组成的冗余式直流辅助电源设计方案。显然，对于这种UPS电源来说，只有在上述AC/DC及DC/DC变換式直流电源同时出故障时、才会造成直流辅助电源的消失。因此，从计算程序上、它具有类似与门的逻辑关係。因此，在分析UPS电源的失效率时，不宜简单地釆用总失效率=各元部件的失效率的叠加和或失效率的乘积的计算办法。 为说明此问题，现以UPS电源逆变器电源的平均无故障工作时间MTBFI为例来说明此问题：有关逆变器模块中的部份控制元件的失效