近年來，隨著大數(shù)據(jù)、云計算等技術的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)也在飛速變革。而作為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的關鍵組成部分，UPS行業(yè)也正在發(fā)生變化。模塊化UPS技術日益成熟，越來越多的用戶已經(jīng)或正在考慮使用模塊化UPS來建設新的數(shù)據(jù)中心，為迎合綠色、高效、易擴容、易維護等新的用戶需求，各廠家也陸續(xù)推出大容量模塊化UPS，傳統(tǒng)塔式UPS的地位正在遭受挑戰(zhàn)。

       面對眾多UPS廠家鋪天蓋地的宣傳，以及各技術流派的不同觀點。如何選用一款合適的模塊化UPS，什么樣的UPS才是真正的模塊化UPS，正困擾著眾多的UPS用戶。本文將為讀者解答這一難題。
 
1. 為什么要用模塊化UPS？

        事實上很多用戶都會問這個問題。業(yè)界通常的認識是，在安裝維護、后期擴容方面，模塊化UPS具備塔式UPS無法替代的優(yōu)勢。而在綠色環(huán)保、高效節(jié)能等方面，則主要取決于UPS內(nèi)部電路與所使用的技術，如IGBT整流還是SCR整流、輸出是否有隔離變壓器等，與外部結構的關系并不大。但要注意的是：與早期的工頻機相比，目前大部分模塊化UPS因為采用無變壓器設計與IGBT整流等高頻化技術，在降低諧波與提升效率方面有明顯優(yōu)勢，這同時也是高頻塔式UPS相對傳統(tǒng)工頻UPS的技術亮點。

1.1模塊化UPS的優(yōu)勢

       一般來說，廠家宣傳中的模塊化UPS都具備以下幾個優(yōu)點：

  易用性好，安裝擴容方便
  可用性強，維護簡單
  隨需擴容，節(jié)省初期投資
  模塊休眠提升效率，節(jié)省運營成本
  智能網(wǎng)管，強大的監(jiān)控

作為高頻機家族的一員，高頻模塊化UPS與高頻塔式UPS的共同優(yōu)點還包括：

       綠色環(huán)保，降低諧波污染：得益于DSP控制的功率因數(shù)校正技術，高頻UPS拋棄了工頻機時代的SCR（可控硅）整流技術，輸入諧波電流進一步降低，對電網(wǎng)的污染減小，而輸入功率因數(shù)也接近于1（大部分可做到0.99，幾乎相當于純阻性負載）

      高效節(jié)能，降低電費開支：變壓器的取消、低導通損耗的功率器件、軟開關技術、新拓撲的應用，進一步提升了高頻UPS的效率。

      體積小重量輕，運輸安裝方便：因為取消了輸出隔離變壓器，高頻UPS的體積進一步縮小，重量也輕了很多。無論是運輸還是安裝，都比工頻UPS更加方便。

      高功率密度，節(jié)省占地面積：大功率器件的應用、DSP數(shù)字控制系統(tǒng)、更先進的拓撲結構、損耗的降低、熱仿真等關鍵技術的廣泛應用，使得在同等體積下，高頻UPS可以獲得更大的輸出功率。而單機架容量的大幅提升、有限的機房面積，也使得越來越多的數(shù)據(jù)中心更青睞高頻UPS。

      無論從發(fā)展趨勢，采購成本，還是實際的售后維護角度來看，除個別場景外，高頻UPS各方面指標都優(yōu)于傳統(tǒng)的工頻UPS。高頻機取代工頻機這一發(fā)展趨勢也已經(jīng)獲得業(yè)界的廣泛認可，目前各生產(chǎn)廠家均減少或停止了工頻機的研究。最近幾年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，海外絕大部分的新建數(shù)據(jù)中心都已經(jīng)將高頻UPS作為采購首選。

表1：工頻UPS、高頻塔式UPS、高頻模塊化UPS的區(qū)別
 

1.2用戶常見問題

a).工頻UPS器件少，是不是比模塊化UPS更可靠？

        工頻UPS主要采用可控硅進行整流（6脈沖或12脈沖），在輸入功率因數(shù)、諧波電流等電氣指標上性能較差，但其電路結構比較簡單，經(jīng)過三十余年的發(fā)展，技術已經(jīng)比較成熟。而且因為UPS一般使用年限較長，一些用戶在更換時還會習慣性的選擇很多年前曾經(jīng)使用過的工頻UPS。高頻UPS推出市場也已經(jīng)有十多年的時間，目前各廠家的技術已經(jīng)相當成熟，在電路結構上，和工頻UPS相比可靠性并無多少差別。

       作為高頻UPS家族的新成員，模塊化UPS推出時間稍晚，但因為易維護等特點，發(fā)展較為迅速，各廠家也紛紛推出自己的模塊化UPS。

 
       早期的模塊化UPS因為技術上尚未成熟，尤其是一些廠家在控制邏輯、模式轉換、故障退出等方面的設計缺陷，給部分用戶留下模塊化UPS可靠性不高的印象。而實際上，經(jīng)過多年的發(fā)展，尤其是各種新器件、新技術的應用，各主流廠家的模塊化UPS技術上已經(jīng)成熟，質(zhì)量上也較為可靠。越來越多的高頻塔式UPS為方便后續(xù)維護，也在機械結構上采用“類模塊化”的技術。

       可以說，產(chǎn)品的形態(tài)并不是區(qū)別可靠性的標準。產(chǎn)品的可靠性由廠商追求可靠性的態(tài)度和專一程度決定，如系統(tǒng)方案是否有充足的冗余、應用電路是否成熟、器件是否保留充足裕量、生產(chǎn)工藝與制造體系是否完備、產(chǎn)品出廠測試是否全面等等。模塊化UPS的可靠性并不比工頻機差，同時因為其模塊化的結構，維護方便，可用性更高等特點越來越受到市場的青睞。因此，決定產(chǎn)品是否可靠的因素，更多的還是要看生產(chǎn)廠家本身的實力。

b).模塊化UPS均流能力怎么樣？
       模塊化UPS的均流與其它形態(tài)的UPS的均流并沒有本質(zhì)區(qū)別，性能指標都要遵從國際標準和行業(yè)標準或規(guī)范。參考國內(nèi)郵電部UPS的行業(yè)標準YDT-2165，輸出功率大于4kVA時，系統(tǒng)滿載輸出不均流度小于等于5%，輸出功率小于4kVA時，系統(tǒng)滿載輸出不均流度小于等于10%。

c).模塊化UPS可靠性和塔式UPS并機系統(tǒng)一樣？

       很多用戶都將模塊化UPS看做傳統(tǒng)塔式機的簡單并機，但二者在工作原理上的區(qū)別，往往被人們忽視。比如，并機系統(tǒng)中一臺UPS損壞后其他UPS仍可工作，很多人認為和模塊化UPS是一樣的。但實際上并機系統(tǒng)中一臺UPS故障后（切換到旁路模式），為避免不同UPS輸出差異造成短路（正常模式輸出額定電壓，旁路模式輸出的是市電電壓），系統(tǒng)會將全部并機UPS整體切換到旁路模式，此時市電直供存在掉電風險。而模塊化UPS不存在此風險—一臺功率模塊故障后會自動退出系統(tǒng)，系統(tǒng)中的剩余功率模塊仍然可以正常工作。所以模塊化UPS的使用安全性更高。

d).模塊化UPS可靠嗎？常見的故障有哪些？

       UPS的故障大部分發(fā)生在功率轉換部分（整流與逆變電路）。從模塊化UPS的設計理念上來看，因為采用了功率模塊冗余技術，功率轉換部分的可靠性顯著提升，其他部分如旁路、輸入輸出配電、監(jiān)控等部分因電路結構簡單，器件較少，本身可靠性較高。所以模塊化UPS的整體可用性比塔式UPS更高。從部分用戶的反饋來看，模塊化UPS容易出現(xiàn)的故障情況一般是：功率模塊故障后不能退出系統(tǒng)、主控模塊故障后備用模塊無法快速接替工作、模塊間通訊故障造成的系統(tǒng)故障、各種通訊線干擾造成的誤告警、功率模塊之間無法均流等。

e).模塊化UPS沒有隔離變壓器是否可靠？

       傳統(tǒng)的工頻UPS因為電路拓撲與早期功率器件的局限性，需要在輸出端內(nèi)置變壓器來進行升壓，以便達到負載需要的工作電壓。同時輸出端的變壓器也能一定程度上緩沖負載對UPS的影響。相當于隔離變壓器對系統(tǒng)多形成了一層隔離。在現(xiàn)今的模塊化UPS中功率模塊一般在輸入/輸出都配有保險絲，輸出也有繼電器隔離，可以起到與工頻機隔離變壓器相同的作用。同時一旦功率模塊故障，DSP能快速做出反應，將故障模塊隔離出系統(tǒng)。所以，模塊化UPS并不會因為缺少了隔離變壓器就會降低系統(tǒng)的可靠性。相反，傳統(tǒng)工頻機的隔離變壓器因為體積大、重量重等因素越來越難以適應高密高效、靈活安裝等新型數(shù)據(jù)中心的需求。同時變壓器本身的損耗在降低系統(tǒng)效率的同時還會產(chǎn)生大量熱量，縮短UPS內(nèi)部器件的壽命。

       目前各大UPS主流廠家均將無輸出隔離變壓器的高頻UPS產(chǎn)品作為主打產(chǎn)品進行推廣。除一些特殊場景外，需要隔離變壓器的場景已經(jīng)越來越少了。
 
2. 模塊化UPS與塔式UPS對比

       模塊化UPS相比傳統(tǒng)塔式UPS有很多優(yōu)點，但在不同的地區(qū)和行業(yè)，因為認知的不同也存在一些爭議。本文不做過多比較，僅列舉相關特性對比如下。投資對比僅供參考，各廠家產(chǎn)品價格不同，應以實際情況為準）

表2：塔式UPS與模塊化UPS的可靠性對比

表3：塔式UPS與模塊化UPS的易用性對比

表4：塔式UPS與模塊化UPS的投資對比
 

3. 如何選擇一款合適的模塊化UPS？

        對于模塊化UPS，各廠家都宣稱自己的產(chǎn)品是真正的模塊化UPS，那么什么樣的UPS才是模塊化UPS？對用戶來說，哪些參數(shù)特性才是需要關注的？哪些指標又是必須要滿足的？筆者認為，對用戶而言，主要可以從外部特性、電氣性能、系統(tǒng)設計、易用性設計、制造工藝、售后服務這6個方面來進行考量。

       選用模塊化UPS要考慮多方面的因素，用戶可通過下表進行快速選擇。

表5：模塊化UPS指標評價表

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