1.模块化UPS的特点

(1)热插拔

热插拔就是其中一个最突出的特点,没有热插拔功能的所谓“模块化”结构就不能称其为模块,比如有的所谓“模块化”结构就是一台塔式机,未免有些牵强,如图1的“N+X”冗余并联和以往的多机柜并联没有什么区别。从图中可以看出,它们的输出是连在一起的,如果有一台需要换机就很难在不停电的情况下将其取出来,除非事先预留开关,但那样一来不但提高了造价,也降低了供电系统的可靠性。所以应该说在一个机柜中至少有两个或以上完全相同的供电单元构成的冗余供电系统才能称其为“N+X”模块化结构供电系统,如图2所示。

这种“N+X”模块化结构意义很大,比如一个数据机房的使用年限几十年,而UPS的使用寿命远没有这么长,这中间甚至要更换几次。如用以上所述的塔式机就遇到了很大困难,而用以下这种就可以轻易地更新。

图1 多台UPS冗余并联原理图

图2 “N+X”模块化UPS结构供电系统

(2)高频化

当前的模块化UPS几乎都是高频机型结构。所谓高频机UPS是指整流和逆变都工作在20kHz或以上的频率。因为人的听觉范围在16Hz～20kHz之间。低于16Hz或高于20kHz的声音,人就听不到了。所以真正的高频机UPS除了风声外是听不到任何噪声的。但由于器件或技术上的一些问题,单机100kVA以上的UPS通常还做不到20kHz。可对于模块的规格一般就够了。再大的功率模块(比如300kVA)虽做不到20kHz,但也可做到10kHz以上。这除了有些声音外,对其它指标并没有任何影响。因为不是真正的无声设备,所以不能全叫高频机,但毕竟频率比50Hz的工业频率高一百多倍,也可算得上高频机型了。有无输出变压器并不能作为区别工频机和高频机UPS的条件,其区别还是在工作频率上。

区别高频机与工频机UPS的标志主要是频率。这主要是全IGBT结构电路就一定会工作在数千赫兹的频率上,那么它就是高频机型UPS。为什么有的有输出变压器而有的就没有呢?这和逆变器的电路结构有关:如果在高频情况下的逆变器仍是全桥电路,那就必须加隔离变压器。从图3(a)可以看出,全桥逆变器输出的是三条火线,而用户需要的是三相四线制,即380V/220V,所以必须加隔离变压器。工频机型UPS使用的是全桥逆变器,所以也必须加隔离变压器。当然有些用户被误导为变压器能抗干扰,所以一定要加隔离变压器的情况就是另一回事了。但如果工频机UPS的逆变器改成了半桥结构,取消了变压器,如图3(b)所示,而其整流器还是所谓的6脉冲或12脉冲晶闸管整流,由于该整流器仍工作在50Hz(或60Hz)的工业频率,那它仍是工频机UPS。

图3 两种不同结构的逆变器对变压器的不同要求

图3(a)举的是一个三相输出的例子，其实单相输出也一样。全桥输出的两条线也都是火线，如不加输出隔离变压器，任何一条输出线一旦接地就会炸毁逆变器。而半桥逆变器由于其输出既有火线又有零线，所以可不用输出变压器，如图3(b)所示。

关于可靠性的说法。为什么有的人说高频机UPS可靠性不如工频机UPS高呢?这又是一个误区。比如有人问:是西服耐穿还是中山服耐穿?你一定会回答说:那得看哪个布料结实。在这里也是一样,不论高频机型UPS还是工频机型UPS都采用了同样的IGBT与晶闸管以及相同的电路器件。很显然哪个用的器件质量高哪个就可靠性高。所以说高频机型UPS的价格不一定要比工频机型UPS便宜。甚至有的在高频机型UPS中对一些关键电路都采用了冗余措施,其价格就更不便宜。还有的用户把“N+X”冗余模块化UPS与同容量的塔式机相比,认为模块化UPS价格贵。这又是一个误区,如前所述“N+X”冗余模块化UPS的好多性能是塔式机所不具备的,比如热插拔、不停电在线维修和在线换机等。任何一个功能都是有代价的,比如从广州去乌鲁木齐大都选择坐飞机,为什么不选择价格便宜的火车或汽车呢?这就是功能上的差别为用户带来的好处,这就是功能与代价的关系。