UPS設(shè)計如何影響其可靠性？
　　
　  UPS配置的可用性取決于幾種因素，現(xiàn)舉例說明：
　　
　　多電力通路

　　后備式UPS一般有兩個電力通路，但由一個電力開關(guān)控制。那就意味著電力開關(guān)故障會導(dǎo)致IT設(shè)備失去電源。在線交互式UPS有兩個電力通路，但沒有那樣的共用電源接口。如果電源接口出了故障，此種UPS仍能在電池模式運行，運行時間足夠轉(zhuǎn)換到發(fā)動機電源或有序地關(guān)閉所連接的設(shè)備。

　　雙轉(zhuǎn)換和多模式高效雙轉(zhuǎn)換UPS一般有兩個電力通路（來自市電/發(fā)電機和電池電源）和一個電子式系統(tǒng)旁路，此旁路用于繞過出故障的器件，或?qū)⑹褂门c機械式旁路系統(tǒng)同步，以進行有計劃的維護。先進的多模式系統(tǒng)甚至提供自動維護旁路系統(tǒng)，以確保在UPS維修期間進行不間斷的轉(zhuǎn)換。

　　并機冗余

　　可通過部署多臺UPS系統(tǒng)一起工作來提高可靠性和可用性。在并聯(lián)配置中，多臺UPS為一個共有的輸出母線供電，母線再向IT設(shè)備供應(yīng)電力。如果任何一臺UPS出了故障，其它UPS會接過負載。

　　由于制造可并機的系統(tǒng)會增加成本，此功能僅用在可用性很重要的較高端的UPS上，意即雙轉(zhuǎn)換和多模式雙轉(zhuǎn)換UPS。

　　平均修復(fù)時間（MTTR）短

　　平均故障間隔時間（MTBF）是一個不太實用且偏重理論的數(shù)值，基于從器件額定值和實驗室測試進行統(tǒng)計推斷。實際上了解裝置的MTTR更為重要。當(dāng)UPS確實需要維修時，MTTR很低的產(chǎn)品很快就可再投入使用，這比MTBF對總體可用性有更深刻的影響。

　　模塊式系統(tǒng)設(shè)計和使用易于維修的器件的系統(tǒng)設(shè)計的MTTR更短，如熱更換電池和電子模式。模塊式系統(tǒng)制造成本較高，因此模塊化一般保留給在線交互式、雙轉(zhuǎn)換式和多模式雙轉(zhuǎn)換UPS。

　　有些后備式UPS也具有很有限的模塊化（它們可以接受更換電池），但總的來說，后備式系統(tǒng)用在較小的非關(guān)鍵應(yīng)用中，不用太多花費就可以很容易地換掉整個裝置。

　　電池完好狀態(tài)

　　UPS設(shè)計決定在任何給定電網(wǎng)條件下電池的使用頻度，使用頻度又影響電池的運行時間和使用壽命。在雙轉(zhuǎn)換和多模式高效雙轉(zhuǎn)換設(shè)計中，電池耗量最低。此外，有些制造商使用多級充電技術(shù)，這種技術(shù)提供電池休眠時間，與傳統(tǒng)涓流或浮充方法相比，可大大地延長電池壽命。這種先進的電池技術(shù)一般存在于在線交互式、雙轉(zhuǎn)換式和多模式雙轉(zhuǎn)換式UPS中。

　　UPS拓撲如何影響能效？

　　UPS效率越高，運營數(shù)據(jù)中心所花的電費就越少。由于損失的電能大多數(shù)是以熱能消散掉的，UPS效率越高，帶走這些熱量所需的空調(diào)花費和其它冷卻費用也越少。當(dāng)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的總體效率（DCiE）較高時，冷卻費用可能只等于驅(qū)動IT設(shè)備所需能量費用的50%。當(dāng)能效差時，冷卻數(shù)據(jù)中心所需的成本幾乎和運行設(shè)備所需的一樣多，多項行業(yè)研究表明，高達驅(qū)動IT設(shè)備的成本的80%到100%。

　　因此，數(shù)據(jù)中心管理人員密切注意其電源保護系統(tǒng)的效率就不足為奇了。

　　所幸的是，在過去的三十多年間，技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)戲劇性地提高了UPS的效率。在20世紀(jì)80年代，大多數(shù)UPS的效率最高為75%到80%。支付1美元的電費只能得到價值75到80美分的可用電能。能量以熱量的形式消耗掉，這又意味著更高的冷卻成本。

　　到20世紀(jì)90年代，UPS的效率已經(jīng)提高到了85%到90%。21世紀(jì)我們看到效率提高到了94%。由于能源成本節(jié)節(jié)攀升的壓力越來越大，目前，作為優(yōu)化的IT設(shè)備電源的UPS的效率提高到了97%或更高。最新一代UPS用多項節(jié)能技術(shù)改變了這個游戲，在不影響可靠性的情況下將效率提高到了99%。

　　

　　效率受UPS設(shè)計或運行模式的影響很大。單轉(zhuǎn)換（后備式和在線交互式）UPS比雙轉(zhuǎn)換UPS能效更高，因為少了電力從交流到直流再到交流的轉(zhuǎn)換。新的多模式高效雙轉(zhuǎn)換UPS能實現(xiàn)很高的效率，是因為它們只在必要時才使用效率較低的雙轉(zhuǎn)換模式，其它時間都以節(jié)能的系統(tǒng)運行。

　　效率也受UPS規(guī)格影響。較大的UPS模塊一般比較小的模塊能效高，因為支持控制電子器件和輔助器件所需的電能在UPS系統(tǒng)總負載量中所占的比例更小。例如：一臺給定設(shè)計的500kW的UPS模塊一般比同一設(shè)計的5kW的UPS模塊的效率高。

　　新式無變壓器UPS設(shè)計的相關(guān)能效（%）

　　

　　不要只看銷售商給出的效率參數(shù)。評價一臺UPS時，只知道它在滿負荷下給出的峰值效率（也就是通常給出的效率數(shù)值）是不夠的。您不太可能在滿負荷下運行UPS。由于許多IT設(shè)備使用雙電源實現(xiàn)冗余，一般數(shù)據(jù)中心使UPS在50%以下的負荷下工作，有時甚至低到20%到40%。您可能預(yù)計到了UPS在部分負荷下運行時效率會低一些，但會低到什么程度呢？

    上一代UPS（1990年以前購買的）在低負荷下效率顯著降低。甚至大多數(shù)當(dāng)今的UPS在常見的低負荷下效率也會明顯下降。新的具有高級電源管理功能的多模式拓撲正在改變這個趨勢。在20%負荷以上，都可期望得到95%以上的高效率。

　　

　　UPS效率提高一點點，很快就可節(jié)約上千美元。在一個1兆瓦的數(shù)據(jù)中心中，一臺用了10年的UPS可能會浪費約150kW的功率，產(chǎn)生500,000 BTU以上的需排出的熱量。將那臺過時的設(shè)備換成新的高效UPS，可以省下120kW或更多的功率去支持新的IT設(shè)備。

　　節(jié)約是巨大的。設(shè)想一下一個典型的數(shù)據(jù)中心擁有1000臺服務(wù)器和一臺以86%的效率運行的老式UPS。將那臺UPS換成新的以96%的效率運行的多模式系統(tǒng)，將使此數(shù)據(jù)中心每年在能源成本上節(jié)約70,000美元以上（以每度電10美分計算）。更高的UPS效率在相同的電池容量下還可提供更長的電池運行時間，并在UPS環(huán)境中產(chǎn)生更低溫的運行環(huán)境，這又可延長器件的使用壽命，提高數(shù)據(jù)中心的總體可靠性和性能。

　　結(jié)束語

　　過去，最普遍的想法是：對于關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，UPS必須只在雙轉(zhuǎn)換模式運行。完全運行在雙轉(zhuǎn)換模式的系統(tǒng)可將IT設(shè)備與輸入電源的各種異常隔離開，不會對內(nèi)部電池造成過度的壓力，而且可提供從電池模式到發(fā)電機運行之間的無縫來回轉(zhuǎn)換，不會給所連接的IT設(shè)備的電力造成即使是輕微的中斷。

　　但是，數(shù)據(jù)中心管理人員現(xiàn)在有了其它可行且性價比很高的新選擇，即多模式、高效、雙轉(zhuǎn)換UPS，這種UPS有效結(jié)合了單轉(zhuǎn)換和雙轉(zhuǎn)換拓撲：異常高的效率和雙轉(zhuǎn)換運行的高保護等級。

　　采用最佳的行為習(xí)慣和正確的設(shè)備選擇，數(shù)據(jù)中心管理人員可以將能耗降低近50%。這意味著：可將幾乎3/4的電費用在實際的IT處理上，而當(dāng)今一般數(shù)據(jù)中心用到此項上的功率還不到50%。

　　通過更有效地分配電力，您不僅可以降低電費和總體運營成本，還可用現(xiàn)有的后備電源和冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)更多的節(jié)省――推遲這些系統(tǒng)為支持?jǐn)?shù)據(jù)中心擴容而需升級的時間點。

　　那么，到底哪種UPS拓撲最適合您的數(shù)據(jù)中心呢？過去只有一個“正確”答案，而現(xiàn)在，新技術(shù)提供了專門為高效、高密度數(shù)據(jù)中心設(shè)計的多種有效的新選擇。

　　作者簡介

　　Chris Loeffler：伊頓分布式電源解決方案分部數(shù)據(jù)中心應(yīng)用經(jīng)理

　　Chris Loeffler是伊頓公司全球應(yīng)用經(jīng)理，專門從事數(shù)據(jù)中心電源解決方案和服務(wù)工作。他在UPS行業(yè)有超過19年的工作經(jīng)驗，曾經(jīng)監(jiān)督了20多種數(shù)據(jù)中心和工業(yè)用UPS產(chǎn)品的管理。

　　Loeffler先生曾在伊頓任過不少職務(wù)，包括服務(wù)工程、應(yīng)用工程方面的職務(wù)和10多年的產(chǎn)品管理。Loeffler先生曾在貿(mào)易類出版物上發(fā)表過不少文章，并寫過幾篇數(shù)據(jù)中心能效方面的白皮書。他還寫過幾篇關(guān)于數(shù)據(jù)中心和工業(yè)用的各種UPS拓撲的文章。

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　　ⁱ工業(yè)和商業(yè)用應(yīng)急和后備電源系統(tǒng)的IEEE推薦方法，“IEEE橘皮書”（IEEE標(biāo)準(zhǔn)446-1995），1995年12月
　　²為敏感電子設(shè)備提供電力和接地的IEEE推薦方法，“IEEE綠皮書”（IEEE標(biāo)準(zhǔn)1100? - 2005），（IEEE標(biāo)準(zhǔn)1100-1999的修訂本）
　　Eaton是伊頓公司的商標(biāo)。