科华YTR1110 10KVA 机房UPS电源随着大数据、云计算和5G技术的发展,对UPS供电系统的容量交付性和可靠性都有了更高的要求。受限于功率半导体器件和电路拓扑结构的限制,目前UPS单机容量已不能满足数据中心应用的容量需求,驱使UPS从传统的单机工作模式走向并机工作模式。
业界针对UPS单机可靠性的提高已做了很多工作,经过数十年的研究,所得数据的可信性也越来越高。但对于目前普遍使用的多机并联UPS系统和多模块并联的模块化UPS系统,单机可靠性指标已不足以描述UPS供电系统的可靠性,建立包含输入输出配电系统的并联系统可靠性模型,并研究其与并机UPS数量的关系对于当前数据中心电源的设计与配置将很有参考与指导意义。
1科华YTR1110 10KVA 机房UPS电源 UPS供电架构的可靠性分析
图1是一个典型的UPS供电系统架构图。
能量从电源方向依次流过UPS输入配电柜、UPS设备、UPS输出配电柜,该系统中任何一个单元故障均会影响整个系统的正常运行,即各子单元构成串联关系,假定各个单元是统计独立的,其数据可靠性模型如图2所示。对于给定的工作时间t,串联系统可靠度可计算为:
式中RS(t)表示串联系统中的总可靠度,Ri(t)标识第i子系统单元的可靠度。
串联系统的特点是系统中每个子系统都是不可或缺的,任何一个子系统故障都会导致整个系统的不正常工作,可靠度随着子系统单元可靠度的减少及子系统数量的增加而降低。
显然RS(t)≤min(Ri(t)),如欲提高串联系统的可靠性,应减少子系统单元数量并应改善薄弱子系统单元的可靠度。
2 UPS冗余并机系统的可靠性分析
工程应用中经常采用多台UPS并联的工作方式,假设该并机系统中各UPS之间在统计上是相互独立的,即不存在相关性,系统可靠性可用图3所示的模型进行描述:
对于给定的工作时间t,并联系统可靠度为:式中RS(t)表示并联系统中的总可靠度,Ri(t)表示第i子系统单元的可靠度。
并联统的特点是系统由n个子系统单元并联而成,在不考虑负载容量等限制的情况下,任何一个或几个子系统单元故障都不会影响系统的正常运行,只有当所有单元都发生故障才会导致整个系统发生故障。
显然RS(t)≥max(Ri(t)),即系统可靠度大于系统中可靠性高子系统单元的可靠度,并机系统可靠性随着并机数量的增加和子系统单元可靠性的增加而增加。