直接并机供电方案分为有冗余并联和无冗余并联两种形式。当两台 UPS 额定输出功率之和大于或等于负载总功率,而单台输出功率小于负载总功率时,称为双机并联无冗余结构。在这种情况下,任意一台 UPS 发生故障,数据中心供电系统就无法向负载正常供电。当单台 UPS 的额定输出功率大于或等于负载总功率时,任意一台发生故障,另一台仍能正常供电,这种结构称为两台并联冗余一台。双机并联冗余结构能使系统的 MTBF 达到单机的 1.8 倍左右,但投资将增加许多。
模块并联供电方案实际上是直接并机供电方案的一种,只不过其具体的实现方式和传统的直接并机供电方案有所不同。模块化 UPS 包括机架、可并联功率模块、可并联电池模块、充电模块等。
模块并联供电方案的特点:由机架、UPS 功率模块、电池模块、配电系统组成;功率模块配置为 N+1 冗余,可减少维护时间;共用输入、输出、并联的电池系统、控制系统,如果开展IDC业务,需要了解数据中心供电方案。
数据中心供电为保证机房 UPS 供电系统的可靠性,2N 或 2(N+1)系统在中、大型数据中心中得到了广泛应用,业界也称之为双总线或双母线供电系统。
双总线系统真正实现了在线维护、在线扩容、在线升级,提供了更大的配电灵活性,满足了服务器的双电源输入要求,解决了供电回路中的「单点故障」问题,做到了点对点的冗余,增强了整个系统的安全可靠性,提高了输出电源供电系统的「容错」能力。三总线系统是双总线系统的一种变异形式,数据中心供电最大安全带载率可由双总线系统的 50% 提升至 66%,同时仍具备双总线系统的可靠性等级,可在基本不损失可靠性的前提下有效降低建设成本。
数据中心供电不需要复杂的开关装置,由 STS 负责供电切换,最大负荷(N-1)/N 带载率从双总线的 50% 提高到 75%~90%,可实现系统节能减排。但相比于双总线/三总线系统,其可靠性有所下降。
UPS 技术经历了从同步调相机、工频机、高频塔式机到高频模块化 UPS 的发展过程。
模块化 UPS 最早出现于 20 世纪 90 年代。自 2000 年起,由于 DSP(数字信号处理)、数字控制等技术的发展,多逆变并联技术得到高速发展,克服了高频半桥逆变器的直流分量输出,大幅提升了逆变器的并联数量,使模块化 UPS 获得了市场普及的机会。把冗余容错和快速插拔修复技术同时应用到一台 UPS 中,这就是当前广泛应用的模块化 UPS。