構建高可用UPS供電系統
發布時間：2015.03.02 瀏覽次數：4092
可用性綜合反映用戶的真實需求,可靠性是影響可用性的因素之一
可靠性通過可靠度來衡量,可靠度的定義為:“給定系統在規定的工作條件下和預知的時間內持續完成規定功能的概率”。平均無故障工作時間MTBF(又稱平均故障間隔時間)是決定電源系統可靠度的重要指標，MTBF可通過定量定時的工業試驗或理論計算的方式獲得?？捎眯允侵府a品在任一隨機時刻需要開始和執行時，處于可工作或可使用狀態的程度?？捎眯杂嬎愎绞牵?/span>
式中，MTBF(MeanTimeBetweenFailures)是平均故障間隔時間，MTTR（Meantimetorepair）是平均修復時間。
可靠性的高低代表了電源系統是否容易故障。但是從實際應用的角度來說，任何設備都不可能保證在生命周期內完全不出故障，用戶希望的是設備盡量不出故障，即使故障了也不要因故障導致業務受影響；如果業務受到了影響，那么應盡快消除故障。相比之下可用性的定義相比可靠性范圍更加寬泛，對于可修復系統而言，它不僅涵蓋了設備是否容易出錯的問題，還涵蓋了設備是否容易從故障中恢復。很明顯可用性更加真實地反映了用戶的需求。
在UPS行業，通常用幾個“9”來代表系統可用性的高低。它是指一年內，系統在線運行及可進行生產的時間比例。比如6個“9”(可用性可達到99.9999%)，即每年可能存在的宕機時間少于32秒。UPS系統的目標是盡量提高UPS電源系統的可用性，減少來自市電的影響。
提升供電可用性的途徑
提高供電系統可靠性
從可用性計算公式可以看出，提高可靠性是提高可用性的一個重要途徑。提高供電設備可靠性分四個層次：
第一，設計標準級。在產品規劃設計階段，應充分考慮產品的可能應用環境，選定相應的設計標準。對產品使用時可能的電氣隔離、EMI/EMC、防雷、防浪涌、防噪*等電環境，防濕、防塵、防震、防腐等自然環境，及操作、維護、管理、搬運、安裝等的人環境有充分的評估，從而構建產品合理的設計框架。
第二，器件級。在產品設計階段，嚴格篩選器件，配合最優電路設計，并反復模擬各種惡劣環境測試器件應力裕量，保障各類元器件的可靠運行。對于關鍵器件如電解電容，如果電路設計不夠優化，紋波電流過大，芯溫過高，壽命將大大縮減，從而導致設備可靠性降低。散熱風扇也要選擇穩定性好性能優異的廠家提供，防止風扇故障導致功率模塊溫度上升，影響正常供電。
第三，部件級。部件的可靠性主要體現在它的穩定性和冗余性，在保證部件故障率降至最低的前提下，關鍵部件采用冗余設計是提高部件級可用性的最有效方法。
第四，方案級。通過優化系統設計，使供電系統運行可靠穩定，并且具備容錯能力，整個供電路徑無單點故障點。圖1展示了一個無單點故障的冗余系統架構圖。該方案由兩套系統組成，在每套系統中，A4環節做到輸入冗錯，A5環節做到雙回路互為備份，A6使用模塊化UPS或者并機，A7為單電源負載提供雙路保障，如果有條件A1和A2環節采用雙路市電輸入，單供電系統做到可靠冗余設計，然后方案采用2N容錯設計，基本做到無單點故障點和在線維護。
可靠性通過可靠度來衡量,可靠度的定義為:“給定系統在規定的工作條件下和預知的時間內持續完成規定功能的概率”。平均無故障工作時間MTBF(又稱平均故障間隔時間)是決定電源系統可靠度的重要指標，MTBF可通過定量定時的工業試驗或理論計算的方式獲得?？捎眯允侵府a品在任一隨機時刻需要開始和執行時，處于可工作或可使用狀態的程度?？捎眯杂嬎愎绞牵?/span>
式中，MTBF(MeanTimeBetweenFailures)是平均故障間隔時間，MTTR（Meantimetorepair）是平均修復時間。
可靠性的高低代表了電源系統是否容易故障。但是從實際應用的角度來說，任何設備都不可能保證在生命周期內完全不出故障，用戶希望的是設備盡量不出故障，即使故障了也不要因故障導致業務受影響；如果業務受到了影響，那么應盡快消除故障。相比之下可用性的定義相比可靠性范圍更加寬泛，對于可修復系統而言，它不僅涵蓋了設備是否容易出錯的問題，還涵蓋了設備是否容易從故障中恢復。很明顯可用性更加真實地反映了用戶的需求。
在UPS行業，通常用幾個“9”來代表系統可用性的高低。它是指一年內，系統在線運行及可進行生產的時間比例。比如6個“9”(可用性可達到99.9999%)，即每年可能存在的宕機時間少于32秒。UPS系統的目標是盡量提高UPS電源系統的可用性，減少來自市電的影響。
提升供電可用性的途徑
提高供電系統可靠性
從可用性計算公式可以看出，提高可靠性是提高可用性的一個重要途徑。提高供電設備可靠性分四個層次：
第一，設計標準級。在產品規劃設計階段，應充分考慮產品的可能應用環境，選定相應的設計標準。對產品使用時可能的電氣隔離、EMI/EMC、防雷、防浪涌、防噪*等電環境，防濕、防塵、防震、防腐等自然環境，及操作、維護、管理、搬運、安裝等的人環境有充分的評估，從而構建產品合理的設計框架。
第二，器件級。在產品設計階段，嚴格篩選器件，配合最優電路設計，并反復模擬各種惡劣環境測試器件應力裕量，保障各類元器件的可靠運行。對于關鍵器件如電解電容，如果電路設計不夠優化，紋波電流過大，芯溫過高，壽命將大大縮減，從而導致設備可靠性降低。散熱風扇也要選擇穩定性好性能優異的廠家提供，防止風扇故障導致功率模塊溫度上升，影響正常供電。
第三，部件級。部件的可靠性主要體現在它的穩定性和冗余性，在保證部件故障率降至最低的前提下，關鍵部件采用冗余設計是提高部件級可用性的最有效方法。
第四，方案級。通過優化系統設計，使供電系統運行可靠穩定，并且具備容錯能力，整個供電路徑無單點故障點。圖1展示了一個無單點故障的冗余系統架構圖。該方案由兩套系統組成，在每套系統中，A4環節做到輸入冗錯，A5環節做到雙回路互為備份，A6使用模塊化UPS或者并機，A7為單電源負載提供雙路保障，如果有條件A1和A2環節采用雙路市電輸入，單供電系統做到可靠冗余設計，然后方案采用2N容錯設計，基本做到無單點故障點和在線維護。