模块化UPS电源缺点

普及应用还需突破价格关

制约机架式模块化UPS发展的难点主要集中在功率密度的提高和并联数量的增加及降低价格三个方面。

机架式的模块化UPS从传统立式(塔式)结构过渡而来，相对传统立式(塔式)结构拥有宽阔的散热通道，大尺寸大功率的散热风扇的庞大体积而言，模块化UPS由于要便于单体更换操作，模块的体积重量都较小。

受到体积的限制，在UPS模块功率加大的情况下，散热就成了大问题。为了能达到安全工作的目的，模块化UPS不但采用原有的被动式散热、主动式散热、轴流式散热和风道导流式散热技术，还引入了热管式散热。

为确保电源的最高可用性、可扩展性，模块应该不限制数量地进行并联使用。

在多台UPS并联时，其中最重要的指标就是电流均分，也就是说如果N台UPS并联，必须保证每台UPS的输出电流是总输出电流的1/N，至少其相互之间的最大不平衡度要在要求范围内(一般是小于2%)。

在实际应用中，所有UPS的输出阻抗不可能一样，加之各逆变器的输出电压和市电电压锁相都具有正负误差，则各个UPS的电压既有相位差又有幅值差，这些都限制了并联台数的增加，进而限制了整机功率的提高。

在同一功率水平下，模块化UPS比传统的UPS价格贵的多。

未来，随着电力电子技术的不断发展，对UPS系统需求的不断提高。像贸易的交流催生了集装箱技术，集装箱技术引发了全球运输业革命性的变革一样，机架式模块化UPS必将引起不间断电源新的革命，进而成为未来UPS系统发展的趋势。

模块化UPS包括整流器、逆变器、有些还包括静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板等。

具有多种工作制式

该产品具有多种制式可供选择，易于操作，可实现多种进出线方式:1/1,1/3,3/1或3/3、输入频率可为50Hz也可设置输出频率60Hz、输出电压可设为220V、230V、240V。若再配置输入、输出变压器则可满足全球范围内所有国家和地区的供电需求。

体积小，功率密度大

该产品工作效率高，功率密度大，是其最大的特点。一个功率模块尺寸为:(H×W×D)mm:133×482×46 可提供5KVA(4000W),10KVA(8000W)，15KVA(12KW)以及20KVA(16KW)的功率输出。

环保性

UPS总谐波失真(THDI)3%，线性负载下的输出总谐波失真低于2%，对电网的谐波干扰降到最低，有效减少电网负荷和电源损耗。优良的输入参数，对市电电网表现出纯电阻特性，是理想的环保高效性UPS。

高效节能型

节能降耗，国家提倡环保节能的今天，绿色节能型模块化UPS备受关注，输入功率因数达0.999以上。减少了线路损耗，提高了电源利用率。其逆变效率可达98%以上，从而提高了整机工作效率，降低了损耗、节省了电能。

扩展性，便于安装、维护、更换、升级

该机型由各个模块组成，可实现热插拨功能，且各模块机架可完全分离，便于用户以后的扩容或减容，使用方便，可实现在线更换、在线维护，降低了维护难度、减少了维护时间。且各模块尺寸均按照标准19英寸结构设计，使整机外形与标准机架一致，美化了机器外形，且模块可与标准机架通用。

冗余性，分散式并联逻辑控制

各模块之间的并联控制采用了分散式逻辑控制方式，没有主机与从机之分，任何一个模块拨出或插入均不会影响其它模块的正常工作，按需构成N+1，N+X冗余系统，减少了系统本身和负载的风险系数，是负载受UPS保护时间全面提升。既增加了整机工作的可靠性，又简化了用户维护难度。

采用了抽屉式、高智能多制式模块化设计，在线热插拔技术，实现在线更换、在线维护，降低了维护难度，实行零停机工作。采用N+X并联冗余无线技术，各模块机架可完全分离，便于用户以后的扩容或减容，使用非常方便。逆变结构中优先运用了"多电平逆变"的概念，致使功率器件的损耗大大降低，输出电压高次谐波减少近一倍，从而缩小了体积，增大了功率密度。

产品在UPS行业中最先采用了32位数字信号处理器作为核心处理芯片，该芯片是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位DSP处理器。运行速度高达150MPS，既具有强大的数值运算能力，又具有丰富的事件管理能力。特别适用于处理复杂、高精度、高速度、实时性要求非常的控制系统中。它的采用使本产品无论在电气性能、可靠性、功能等各方面均有最大程度的提高。

1、功率模块:包括传统UPS的整流、充电、逆变以及相关控制电路等部分组成。

2、静态开关模块:UPS处于过载时的共用供电通道，是由双向可控硅和控制电路组成。

3、显示通信模块:作为人机对话和网络化监控的平台。

模块化UPS采用标准的结构设计，每套系统由功率模块、监控模块、静态开关组成。其中功率模块可并联，平均分担负载。如遇故障自动退出系统，由其它功率模块来承担负载，既能水平扩展，又能垂直扩展。独特的冗余并机技术使设备无单点故障，以确保电源的最高可用性。所有的模块可以实现热拔插，可以实现在线更换，维修是最安全的电源保护方案。

本方案由模块化UPS主机、智能化配电系统、电池组合而成。 模块化UPS主机:

模块化UPS功率模块采用双变换在线式结构，包括整流器、逆变器、充电器、控制电路、与输入输出电池母排的断路开关。具有输入功率因数补偿功能。所有模块均可在线热插拔更换，提供最高级别的可用性、可维护性。

模块化UPS主机控制模块采用工业CAN BUS总线控制结构，由两块冗余的可热插拔的控制模块来完成对系统的控制管理。一个控制模块故障不会影响到系统的正常工作。控制模块可在线热插拔更换。功率模块的并联也由控制模块集中管理，按照统一的并机参数运行，一个功率模块故障可自动的退出并联系统，不会对整个并联系统造成危害。

模块化UPS系统采用独立的静态旁路模块，不采用多个静态旁路结构，以避免转旁路时的多个旁路不均流而造成的过载损坏。模块并联输出电压精度为±1%，并机环流<1%。

标配SNMP卡，采用HTTP协议、SNMP协议、TELNET协议等。可对UPS中市电状态、电池状态、旁路状态、逆变状态、自检状态、开机状态和输入电压、输出电压、负载百分比、输入频率、电池电压、电池容量、电池放电时间、UPS机内温度、周边环境温度等等UPS电源的运行情况一目了然，提高UPS电源保障系统的管理效率和管理品质。选用开放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003操作系统平台。

可以选配备温湿度传感器，插入多功能网卡，通过网络实现对机房环境的温湿度监控和报警。

智能化配电系统

该系统为UPS电源的输入和输出一体化配电集成系统，与UPS主机配套使用，内含UPS的输入开关、输出开关和维修旁路开关以及系统的总输入开关，主开关均配置辅助触点;内含电流传感系统，并与UPS主机通讯。

该配电系统由输入配电单元、分路输出配电模块、监控模块、隔离变压器组成。输出配电单元每个配电模块配置了18个输出分路，每个分路的电流从6A-32A随需设定，并根据现场负载的配置及变化情况调整三相平衡，配电系统可安装最多6个即插式配电模块，配电模块数量可选。

该配电系统与UPS主机同尺寸外观，同颜色。标准配置为:液晶显示器、UPS维护旁路面板(含系统总输入开关、UPS输入开关、输出开关、维修旁路开关，为带辅助触点开关)。检测电路主板，三相输入输出的电压和电流传感器组件，中线电流、地线电流传感器，外接EPO信号接口。

可选装输入K值隔离变压器和支路电流监控器。

该配电系统可配备网卡，能够通过网络监控该配电柜的参数、状态和历史纪录以及报警信息。能网络监控配电柜的输入输出三相电压、电流、频率，中线电流，地线电流，每相的KVA数，KW数，功率因数，支路电流等。并可设定电流高低电压报警门限值。

外接电池及电池柜

电池采用免维护全封闭铅酸蓄电池，电池容量可品牌可根据需要进行配置，电池安装于与UPS主机同品牌同外观同颜色的电池柜内。

机架式模块化UPS相对于传统立式(塔式)结构UPS而言，能够安装在标准机柜中，节省占地面积与空间，便

于安装、使用及维护，能够使用较短的功率连接电缆。通过减少关键设备与负载之间的故障点，模块化UPS可提高整个系统的可用性。

从设计和工作的原理方面来讲的，模块化UPS包括整流器、逆变器,有些还包括静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板等。模块化最大的优点是能够提高系统的可靠性和可用性，任何一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作，而且可通过热插拔特性缩短系统的安装和修复时间。

除此之外，模块化UPS能够给用户带来更好的可扩展性，这也为用户的投资起到了很好的保护作用。

和集装箱在工厂就开始装货的道理一样，机架式模块化UPS的安装调试也是在工厂就开始的。以标准化的模块为基础的UPS，在产品的设计、生产、制造过程中，可以制定统一的标准，让整套系统中的所有部件都能发挥出最佳性能，同时也可避免因兼容问题而出现的系统故障。

机架式模块化UPS可以根据当前的业务需求进行配置，并且能在以后添加更多模块。这种系统的优化能力显著降低了总拥有成本。

模块化设计在重新配置功率以满足不断变化的业务需求方面，提供了极大的灵活性。在安装、升级、重新配置或移动模块化系统时，独立组件、标准接口以及简单的操作既节省了时间又节约了费用。

供电系统实现随需应变

机架式模块化UPS与传统UPS相比有相当大的优势。它的优势有主要有以下三个方面:

安装简单，扩容方便，节约投资。

机架式模块化UPS使供电系统能随需应变，让容量随着业务的发展而实现"动态成长"。既满足了后期业务的扩展需求，又降低了用户的初期购置成本。

并联冗余，运行稳定，可靠性高。

在机架式模块化UPS中，功率模块部分是并联冗余的，每个模块都配有输入、输出保险和输入、输出继电器，任一个模块发生故障，不影响整个系统工作。

在传统UPS产品中，用户保障安全一般采用的是"1+1"或"N+1"并联冗余方式，只能容错一次。在机架式模块化UPS系统中，用户只需要购买相应的功率模块，即可实现"N+X"的故障冗余。"模块化冗余并联结构"比传统UPS更为可靠。

维修方便，在线处置，可用性高。

传统UPS需要专业技术人员到现场维修，模块化UPS所有模块都允许热插拔，用户可以介入维护，直接在线更换UPS备用模块。

机架式模块化UPS在功率器件技术和制造工艺方面继承了传统UPS技术发展的成果，但在系统架构方面，以多模块并联为基础，不仅实现了系统模块的热插拔，而且更好地处理了系统模块独立运作、相互协作和平稳转换的关系。

机架式模块化UPS比较有代表性的结构有两类。

一类是功率模块化UPS。功率模块化机架式UPS由机架加功率模块构成，功率模块中包括传统UPS的整流、滤波、充电、逆变器等部分。但静态旁通与系统的部分监控和显示共用一个机架的。各模块独立控制并联运行，机柜上部的显示控制模块仅作为用户开关UPS主机和进行网络化监控平台。

另一类是完全模块化UPS。该类机架式模块化UPS由机架加单体模块构成，每个单体模块内都装有整个UPS电源与控制电路，包括整流器、逆变器、静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板。每个UPS模块均有独立的管理系统。

就相对的电力电子技术和元器件发展水平而言，两类结构各有优势，也都有很出色的代表性产品，都可提供采用先进的分散并联技术，使UPS系统不受集中控制技术中的可靠性限制，避免瓶颈故障的发生，提供N+X并联冗余功能的模块化并联系统。

■通信系统;

■金融系统;

■工业自动化系统;

■互联网数据中心(IDC);

■多媒体数据中心(MDC);

■其他重要负载系统。

用户在预计UPS容量时，时常会出现低估或高预计等情况，模块化UPS电源有效的解决以上问题，帮助用户在未来发展方向尚不明确的情况下分阶段进行建设和投资。当用户负载需要增加时，只需根据规划阶段性的增加功率模块。

应用领域:

数据处理中心、计算机机房、ISP服务商、电信、金融、证券、交通、税务、医疗系统等

性能特点:

● 可为单相或三相, 联机电池系统

● 可被设定为1/1, 1/3, 3/1 或 3/3系统

● 为模块结构，由1到10块模块组成

● 提供洁净电源:60KVA系统-60KVA以内;100KVA系统-100KVA以内;150KVA系统-150KVA以内;200KVA系统-200KVA以内;240KVA系统-240KVA以内

● 为冗余可升级系统，可根据您需求进行升级

● 采用N+X冗余技术，性能可靠

● 共享电池组

● 输入/输出电流平衡分配

● 绿色电源, 输入THDI≤5%

● 输入功率因数PF≥0.99

● 采用连续电流模式(CCM)运行，减少电网干扰 (RFI/ EMI)

● 体积小，重量轻

● 轻松维护 - 模块级

● 系统控制器进行通信及诊断

● 采用集中式静态开关模块

● 特有的系统性能分析器

模块化UPS采用标准的结构设计，每套系统由功率模块、监控模块、静态开关组成。其中功率模块可并联，平均分担负载。如遇故障自动退出系统，由其它功率模块来承担负载，既能水平扩展，又能垂直扩展。独特的冗余并机技术使设备无单点故障，以确保电源的最高可用性。所有的模块可以实现热拔插，可以实现在线更换，维修是最安全的电源保护方案。

本方案由模块化UPS主机、智能化配电系统、电池组合而成。 模块化UPS主机:

模块化UPS功率模块采用双变换在线式结构，包括整流器、逆变器、充电器、控制电路、与输入输出电池母排的断路开关。具有输入功率因数补偿功能。所有模块均可在线热插拔更换，提供最高级别的可用性、可维护性。

模块化UPS主机控制模块采用工业CAN BUS总线控制结构，由两块冗余的可热插拔的控制模块来完成对系统的控制管理。一个控制模块故障不会影响到系统的正常工作。控制模块可在线热插拔更换。功率模块的并联也由控制模块集中管理，按照统一的并机参数运行，一个功率模块故障可自动的退出并联系统，不会对整个并联系统造成危害。

模块化UPS系统采用独立的静态旁路模块，不采用多个静态旁路结构，以避免转旁路时的多个旁路不均流而造成的过载损坏。模块并联输出电压精度为±1%，并机环流<1%。

标配SNMP卡，采用HTTP协议、SNMP协议、TELNET协议等。可对UPS中市电状态、电池状态、旁路状态、逆变状态、自检状态、开机状态和输入电压、输出电压、负载百分比、输入频率、电池电压、电池容量、电池放电时间、UPS机内温度、周边环境温度等等UPS电源的运行情况一目了然，提高UPS电源保障系统的管理效率和管理品质。选用开放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003操作系统平台。

可以选配备温湿度传感器，插入多功能网卡，通过网络实现对机房环境的温湿度监控和报警。

智能化配电系统

该系统为UPS电源的输入和输出一体化配电集成系统，与UPS主机配套使用，内含UPS的输入开关、输出开关和维修旁路开关以及系统的总输入开关，主开关均配置辅助触点;内含电流传感系统，并与UPS主机通讯。

该配电系统由输入配电单元、分路输出配电模块、监控模块、隔离变压器组成。输出配电单元每个配电模块配置了18个输出分路，每个分路的电流从6A-32A随需设定，并根据现场负载的配置及变化情况调整三相平衡，配电系统可安装最多6个即插式配电模块，配电模块数量可选。

该配电系统与UPS主机同尺寸外观，同颜色。标准配置为:液晶显示器、UPS维护旁路面板(含系统总输入开关、UPS输入开关、输出开关、维修旁路开关，为带辅助触点开关)。检测电路主板，三相输入输出的电压和电流传感器组件，中线电流、地线电流传感器，外接EPO信号接口。

可选装输入K值隔离变压器和支路电流监控器。

该配电系统可配备网卡，能够通过网络监控该配电柜的参数、状态和历史纪录以及报警信息。能网络监控配电柜的输入输出三相电压、电流、频率，中线电流，地线电流，每相的KVA数，KW数，功率因数，支路电流等。并可设定电流高低电压报警门限值。

外接电池及电池柜

电池采用免维护全封闭铅酸蓄电池，电池容量可品牌可根据需要进行配置，电池安装于与UPS主机同品牌同外观同颜色的电池柜内。

​模块化单机可靠性分析

评估UPS系统履行职责的可靠性，不仅要考量UPS的MTBF，还要考量UPS的MTTR及市电的MTBF。当UPS发生故障的同时市电也发生故障时，负载将会失去电力，也就是说UPS关键职责的失效。负载暴露在没有保护的市电之下的时间长短取决于维修时间的长短。如果维修一台UPS需一周时间，而市电的平均无故璋时间也是一周，那么，UPS发生故障时，负载将很可能失去电力。如果UPS的MTTR是1小时，那么市电的MTBF将不会对关键负载的失效概率产生很大影响。很显然，降低UPS的 MTTR将会降低对关键负载的失效概率。降低UPS的MTTR最好的方法就是尽量减少可能影响UPS维修的因素 。模块化单机UPS因为具有在线热插拔的功能，自然是最好的选择。

从设计原则上讲，承担供电任务的整个电源系统都必须采用具有高度"容错"功能的冗余式的供电方案，以确保无论是在市电电网出故障时或是在任何模块(包括系统控制模块)发生故障时，还是在进行日常维护/检修操作时或因故致使保险丝烧毁/断路器开关"跳闸"时，互联设备均应由"在线式UPS"的逆变器电源来供电，而不应进入由普通的市电电源/应急备用发电机组经UPS的交流旁路来供电的状态。

综上所述，模块化单机UPS具有最长的履行职责平均无故障时间(λmission)，最小的平均维修时间 (MTTR)及最强的抗市电干扰风险能力及高度"容错"功能，是最可靠的电力保证。