UPS的模块化趋势及需重点关注问题.doc

UPS的模块化趋势及需重点关注问题发布时间：2009-2-12 15:17:10 阅读：2次 1.引言?? 模块化UPS具有可用度高，便于生产物流以及安装维护扩容容易而成为UPS未来的发展趋势。通信用开关直流电源的发展为UPS树立了榜样，DSP器件和控制技术的发展为模块化UPS提供了物质和技术基础。同时模块化UPS还存在成本高以及实际运行可靠性并不如理论计算值高，需要进行深入研究，以求提高可靠性，降低成本，促进模块化UPS的发展。 2.模块化UPS的优势 UPS模块化被认为是UPS的发展趋势之一，模块化UPS与传统UPS相比具有如下优势： 2.1通信用48V直流电源高频模块化为UPS模块化树立了榜样 90年代初期的可控硅SCR整流的相控电源还非常红火，如当时专为程控交换机配套的单机架整流器DZY02 48V/ 400A，该设备单机重量约1000kg，可以通过几个机架并联获得更大的系统容量。当时该整流设备几乎垄断国内市场（厂家当时的口号是：有通信延伸的地方就有**设备在运行）。然而，经过十几年技术和市场的发展，整流器模块化技术和产业得到了空前的发展。现在100A的高频开关整流器模块可以做到1.5U或者1/2*2U，重量不到10kg，一个19寸标准机架可以配置高达4000A系统。高频模块化直流电源不仅是性能指标有很大的改善，而且在可靠性/可维护性以及智能化方面更有划时代的提高！直流电源系统模块化应用成功为UPS模块化树立了榜样。模块化UPS系统是类似于目前通信用高频开关直流电源系统结构、由能完成UPS基本功能的可拔插功能模块组成的交流不停电供电系统。 2.2DSP控制技术的发展和功能齐全的DSP芯片大规模商用为模块化UPS发展打下技术和物质基础 DSP控制方式是采用软件控制技术替代了原来不少通过模拟器件实现的控制（如PID比例积分微分等原来通过电阻电容运算放大器等模拟器件来实现）。采用DSP控制，只要软件测试通过不存在BUG和防干扰做得比较好，尽管其它一些采样传感器以及驱动电路还存在模拟器件，则整个系统随着时间和温度变化而出现故障的可能性大大降低。如有用户担心出厂时各个并联UPS模块的均流特性很好，环流很小，但是在使用几年后均流特性变差，环流增大，这个在以前的模拟控制技术中比较普遍，而DSP控制技术应用将这种漂移降到最低。 功能强大的DSP控制芯片出现以及DSP控制技术的发展为UPS模块化并联的发展提供了前提和基础。 2.3 模块化UPS具有更高的可用性 2.3.1可靠性的指标和定义 对于一次性使用的设备，如不可回收的人造地球卫星上的通讯设备，我们仅对其可靠性关心就可以了。但是，对于如UPS等大多数可修复的设备，只用可靠性指标描述其性能便不全面了，因为它并不能描述出设备在其整个使用寿命内的可用率。从用户角度讲，不但要考虑故障发生的概率，而且还要考虑故障的持续时间。 设备的维修时间MTTR是指设备从发生故障到恢复功能的时间，它由故障发生到故障检测时间、故障检测到故障发现时间、后勤保障时间、故障维修时间、恢复时间多个时间段组成。 故障率λ（即失效系数）：元器件或者功能模块或者系统出故障的概率。 ? 对于一般传统的双变换UPS系统，UPS有四种工作方式：正常在线双变换、电池逆变、自动旁路、手动旁路。四种工作方式的目的是为了提高UPS向负载供电的可用性。 多台UPS并联的目的有二：提高系统的容量或增加系统的可用性。 从用户负载考虑，只要求保障UPS系统送到负载端的电压不间断地满足要求即可。如市电停电或者UPS整流器部分故障，只要在电池放完电之前市电能恢复或者整流器部分的故障能修复即可。也就是说尽管系统出现故障但没有影响供电。 1.1.1单机或者模块的可用性计算 假设UPS单机或者模块的MTBF=5万小时，另分别假设MTTR为0.5小时、5小时、50小时、120小时，计算出系统的可用性为：99.9990%、99.990%、99.90%、99.76%。 对于上述MTTR时间假设，基于如下考虑： A．假设用户自己在设备现场，用户备有可以供更换的备用模块，模块更换时间为30分钟，用户一发现问题就立即自己更换，则MTTR=30分钟。这是一种最理想最短的时间。 B．用户维护人员不在设备现场，模块一旦故障即可实时通知（如手机短信）用户维护人员，设备现场有可供更换用的备用模块，维护人员在5小时之内赶到现场并完成更换工作。此时MTTR=5小时 C．用户自己没有备用模块，或者用户即使有备用模块但用户自己不能更换而需要厂家技术人员赶来更换，假设厂家承诺解决问题的时间为48小时 (如UPS供应商承诺服务响应时间是：有厂家服务网点的城市24小时响应，其它城市48小时响应。现取48小时作为响应时间)，因为更换模块只30分钟，MTTR=48小时+30分钟≈5