UPS原理与并机冗余方案

UPS原理与并机冗余方案

UPS并机冗余方案是保障数据中心、医院等关键设施供电连续性的重要技术手段。本文详细介绍了五种常见的UPS并机方案，从高端到低端依次为模块化并机+外置静态开关模式、并联式UPS热备份系统、旁路式UPS热备份系统、串联式UPS热备份系统以及单机在线式UPS。通过对比分析各种方案的优劣，帮助读者更好地理解UPS并机冗余方案的选择依据。

1、模块化并机+外置静态开关 模式

这是目前比较高、大、上的模式，较费银子，先看结构：

优点：

• 任一台UPS故障停机后，负载都可以由剩余UPS承担；
• 正常工作时，负载由所有UPS分担，负载率低；
• 设置独立STS静态切换开关，并设有STS的维修旁路便于维护，STS故障的可靠性有所提高，降低风险点；
• 负载也可分散配置，降低风险系数；

缺点：

• 增设设备较多，2台UPS、2台STS、市电配电柜1台，需要占地面积较大,投资额较大；

2、并联式UPS热备份系统

这是目前最常用的模式，虽然成本不低，但是可靠性对得起这个价格，所有是最最常用的并机方式，如果您还想再节省一些Money，那就采用2+1并机方式：三台UPS并机，任何一台故障，都不会影响正常的供电。下面是1+1并机的原理图：

优点：

• 任一台UPS故障停机后，负载都可以由剩余UPS承担；
• 正常工作时，负载由所有UPS分担，负载率低；
• 市电停止时，电池续航时间为所有电池组的累加时间；

缺点：

• 技术要求高、调试复杂，要求并机UPS的品牌、型号、规格完全一致；
• 对各台UPS的输出同步性要求高，一旦不同步产生环流，有可能导致短路故障；

3、旁路式UPS热备份系统

旁路式UPS冗余模式属于热备模式，即：在同一时刻只用一台UPS为负载提供电力，另一台等着，一旦运行着的主UPS故障，等待的UPS立即接管负载。原理如下：

优点：

• 易实现后期改造，不同品牌、不同容量UPS都可组建；
• 可分开维保，且保证维保时负载仍受UPS保护；
• 运行效率高于串联式UPS；
• 市电停止时，电池续航时间为两组电池组的累加时间；

缺点：

• UPS1的静态旁路开关为系统瓶颈，一旦故障可能导致负载断电；
• UPS2长期空载运行，效率低；且电池组长期得不到放电，寿命下降；

4、串联式UPS热备份系统

串联UPS 是早期冗余模式受UPS技术落后限制而采取的一种冗余模式，现在已经不在使用，其原理如下：

优点：

• 任一台UPS故障停机后，负载都可以由剩余UPS承担；
• 正常工作时，负载由所有UPS分担，负载率低；
• 设置独立STS静态切换开关，并设有STS的维修旁路便于维护，STS故障的可靠性有所提高，降低风险点；
• 负载也可分散配置，降低风险系数；

缺点：

• 增设设备较多，2台UPS、2台STS、市电配电柜1台，需要占地面积较大,投资额较大；

5、单机在线式UPS

前面列举了并机冗余模式，最后看看UPS单机的原理：

优点：

• 系统构架简单，控制逻辑易实现，造价低。

缺点：

• 静态旁路开关为系统瓶颈，一旦故障可能导致负载断电；
• 整机故障需更换时需要停电（可通过增加外部旁路解决）；
• 维保时切换到旁路市电供电，负载不受保护；

总结：

目前，最常用的方式是方式“2”；要求更高的用户采用方式“1”；在实际应用中也常用到方式“3”，也仅仅在系统升级了，原来老UPS又能正常工作，丢弃了很可惜，怎么办呢？那就当个“热备”的角色为新UPS的旁路供电吧（UPS正常运行时旁路处于非供电等待状态）。