當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，全球已經(jīng)掀起數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮，數(shù)據(jù)中心正在向規(guī)?；?、集中化、綠色化、布局合理化發(fā)展。作為重要基礎(chǔ)設(shè)施之一的UPS電源系統(tǒng)，大容量、模塊化的概念已逐漸被人們接受，模塊化產(chǎn)品具有工廠預(yù)制、縮短工期、快速擴(kuò)容等特點(diǎn)，UPS大功率、模塊化趨勢(shì)不斷加強(qiáng)。但隨著供電容量的增加、用電功率的提高，面對(duì)MW級(jí)容量的配電系統(tǒng)，如何構(gòu)建一個(gè)安全可靠、高效運(yùn)營(yíng)的模塊化UPS系統(tǒng)？如何保證大功率模塊的熱插拔可靠性？如何實(shí)現(xiàn)大功率模塊的快速故障維護(hù)？
下面，就來(lái)看看溯高美索克曼新近推出的MODULYSXL大功率模塊化UPS的應(yīng)對(duì)之道。
01、合適的模塊顆粒度
對(duì)于一個(gè)MW級(jí)的配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果仍然采用中小功率模塊的方案，會(huì)存在模塊并聯(lián)數(shù)量過(guò)多的問(wèn)題。UPS模塊并聯(lián)數(shù)量的增加，意味著系統(tǒng)的故障率也會(huì)顯著上升。
其中：Kpm為模塊數(shù)量，Ts為運(yùn)行時(shí)間，MTBFpm為模塊的平均無(wú)故障時(shí)間
以一套1.2MW的模塊化UPS系統(tǒng)容量為例：按照運(yùn)行時(shí)間10年，平均MTBF30萬(wàn)小時(shí)計(jì)算，如果設(shè)計(jì)使用40kW的中小功率模塊，整個(gè)系統(tǒng)需要30個(gè)模塊，N故障次數(shù)為8.7次，隨著模塊數(shù)量的增多，系統(tǒng)故障次數(shù)呈上升趨勢(shì)；而如果使用200kW的高功率模塊，整個(gè)系統(tǒng)僅需要6個(gè)模塊，N故障次數(shù)降低為1.7次?？梢?jiàn)在設(shè)計(jì)大型、超大型數(shù)據(jù)中心時(shí)，需要考慮功率模塊顆粒度的問(wèn)題。雖然功率模塊的故障不至于引起UPS系統(tǒng)的輸出中斷，但是必須對(duì)此引起足夠重視。因?yàn)橄到y(tǒng)的故障率還與后期運(yùn)行維護(hù)成本TCO相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)故障率越高，TCO的運(yùn)維成本也越高。TCO的成本包括模塊的維修費(fèi)用、運(yùn)維人員的工作量、物流管理費(fèi)用等。故障模塊的更換，會(huì)涉及到更換新模塊、人工維修成本的增加，以及對(duì)客戶運(yùn)行所產(chǎn)生的困擾。
為獲得適當(dāng)?shù)墓β暑w粒度，還需要在系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間和自身冗余之間取得平衡–既不會(huì)因模塊數(shù)量過(guò)多而導(dǎo)致的故障率增加與過(guò)高維護(hù)成本，也不會(huì)因缺少模塊而導(dǎo)致的可用功率有限損失。考慮到這一點(diǎn)，MODULYSXL設(shè)計(jì)與大型UPS系統(tǒng)相匹配的功率模塊，推出基于200kW為基礎(chǔ)單元的高功率UPS模塊，可部署200至1200kW的UPS單機(jī)，也可以并聯(lián)安裝多達(dá)4臺(tái)機(jī)器，通過(guò)類似于搭樂(lè)高積木的組合方式，與MW級(jí)的供電系統(tǒng)做最合理的匹配。
02、堅(jiān)固的熱插拔結(jié)構(gòu)
眾所周知，熱插拔功能是實(shí)現(xiàn)模塊化UPS快速部署、快速維護(hù)的最重要功能，熱插拔部件的安全性關(guān)系到模塊的安全更換及整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行。而大功率模塊由于使用大電流高功率的元器件與散熱單元，模塊單元本體的重量一般較重。如果功率模塊的插拔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍采用傳統(tǒng)中小模塊的針孔型插座與電纜連接的方式，在模塊更換時(shí)，容易發(fā)生針孔壓壞、插座變形、接觸位置錯(cuò)位方面的問(wèn)題，嚴(yán)重的會(huì)帶來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的故障短路風(fēng)險(xiǎn)，增加模塊與系統(tǒng)的故障率。
為了提高大功率模塊在熱插拔連接的堅(jiān)固性與可靠性，MODULYSXL特別使用了溯高美索克曼專利設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的模塊熱插拔連接系統(tǒng)，這一連接技術(shù)源于溯高美索克曼公司開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的成功設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，整個(gè)連接系統(tǒng)采用全銅排設(shè)計(jì)，確保功率模塊與機(jī)柜之間連接的堅(jiān)固、安全與可靠。200kW的功率模塊僅需一個(gè)人即可在5分鐘內(nèi)輕松完成添加或拆卸功率模塊的過(guò)程，無(wú)需連接任何其它的電源或控制電纜。
此工廠預(yù)制的連接系統(tǒng)包括：
機(jī)柜帶有內(nèi)置的銅排母線，用于機(jī)柜之間以及和功率模塊之間互連。利用自動(dòng)伸縮式穩(wěn)定裝置，實(shí)現(xiàn)了輕松且安全的模塊操作。利用導(dǎo)軌和滾珠軸承的組合使得模塊可順暢插拔。連接系統(tǒng)的機(jī)械裝置與電氣控制相耦合，保證模塊操作的安全性。當(dāng)連接扭力達(dá)到正常值后，扭力顯示器主動(dòng)提示，并啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)裝置防止連接過(guò)程的人為錯(cuò)誤或者過(guò)度連接。
03、創(chuàng)新的大模塊維護(hù)方式
模塊化UPS特別是大功率模塊在更換與維護(hù)方面涉及許多技術(shù)問(wèn)題，并不是想象的這么簡(jiǎn)單。例如：新舊模塊的版本兼容問(wèn)題、新模塊在并入系統(tǒng)運(yùn)行前的功能性能確認(rèn)、新模塊的預(yù)測(cè)試等。
為實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)險(xiǎn)維護(hù)，消除生命周期的管理風(fēng)險(xiǎn)，MODULYSXL在大功率模塊的維護(hù)方式上做了革命性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，利用簡(jiǎn)便且詳盡的預(yù)測(cè)試方案，使得模塊所配備的固有功能和性能得到充分驗(yàn)證，確保萬(wàn)無(wú)一失。主要體現(xiàn)在以下方面：
新舊模塊的固件版本自動(dòng)兼容。在擴(kuò)容或模塊替換期間，負(fù)載完全在雙轉(zhuǎn)換模式下并得到保護(hù)。在雙變換模式下全面保護(hù)負(fù)載的同時(shí)，可對(duì)功率模塊和靜態(tài)旁路進(jìn)行維護(hù)。完全取出模塊后，可即刻在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)模塊進(jìn)行360度維護(hù)和各種測(cè)試，離線檢修測(cè)試不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。用于內(nèi)部溫升檢測(cè)的63A插頭。在維護(hù)模塊后或者新模塊并入系統(tǒng)前，對(duì)模塊進(jìn)行預(yù)檢測(cè)、無(wú)需假負(fù)載的老化帶滿載測(cè)試。確保在重新插入關(guān)鍵系統(tǒng)之前模塊的功能得到完全驗(yàn)證。
結(jié)語(yǔ)
當(dāng)今的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施需要在靈活性、快速部署、以及物理產(chǎn)品和擴(kuò)展服務(wù)方面都保持最佳可用性與可靠性。利用模塊化UPS，可以解決許多問(wèn)題。但是，并非所有模塊化UPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都是一樣的。如今，市場(chǎng)上的許多UPS只要包含多個(gè)功率磚塊就聲稱為“模塊化”，但實(shí)際上并沒(méi)有提供真正模塊化所必須具備的功能和優(yōu)勢(shì)。我們努力了解客戶的需求和關(guān)注點(diǎn)，根據(jù)大功率UPS市場(chǎng)的具體要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，并創(chuàng)造一個(gè)具有真正模塊化優(yōu)勢(shì)的解決方案。
（來(lái)源：溯高美索克曼電氣 ）
