隨著供電容量的增加、用電功率的提高，UPS大功率、模塊化趨勢不斷加強。面對MW級容量的配電系統，如何構建一個安全可靠、高效運營的模塊化UPS系統？如何保證大功率模塊的熱插拔可靠性？如何實現大功率模塊的快速故障維護？下面，就來看看溯高美索克曼新近推出的MODULYS XL大功率模塊化 UPS的應對之道。
01合適的模塊顆粒度
對于一個MW級的配電系統來說，如果仍然采用中小功率模塊的方案，會存在模塊并聯數量過多的問題。UPS模塊并聯數量的增加，意味著系統的故障率也會顯著上升 [1]。
其中：Kpm為模塊數量，Ts為運行時間，MTBFpm為模塊的平均無故障時間
以一套1.2MW的模塊化UPS系統容量為例：按照運行時間10年，平均MTBF 30萬小時計算，如果設計使用40kW的中小功率模塊，整個系統需要30個模塊，N故障次數為8.7次，隨著模塊數量的增多，系統故障次數呈上升趨勢；而如果使用200kW的高功率模塊，整個系統僅需要6個模塊，N故障次數降低為1.7次。可見在設計大型、超大型數據中心時，需要考慮功率模塊顆粒度的問題。雖然功率模塊的故障不至于引起UPS系統的輸出中斷，但是必須對此引起足夠重視。因為系統的故障率還與后期運行維護成本TCO相關聯，系統故障率越高，TCO的運維成本也越高。TCO的成本包括模塊的維修費用、運維人員的工作量、物流管理費用等。故障模塊的更換，會涉及到更換新模塊、人工維修成本的增加，以及對客戶運行所產生的困擾。
為獲得適當的功率顆粒度，還需要在系統平均無故障時間和自身冗余之間取得平衡 – 既不會因模塊數量過多而導致的故障率增加與過高維護成本，也不會因缺少模塊而導致的可用功率有限損失。考慮到這一點，MODULYS XL設計與大型UPS系統相匹配的功率模塊，推出基于200 kW為基礎單元的高功率UPS模塊，可部署200至1200 kW的UPS單機，也可以并聯安裝多達4臺機器，通過類似搭樂高積木的組合方式，與MW級的供電系統做最合理的搭配。
02堅固的熱插拔結構
眾所周知，熱插拔功能是實現模塊化UPS快速部署、快速維護的最重要功能，熱插拔結構的安全性關系到模塊的安全更換及整個系統可靠運行。大功率模塊由于使用大電流的功率元器件與散熱單元，模塊單元本體的重量一般較重。如果插拔結構設計仍采用傳統中小模塊的針孔型插座與電纜連接的方式，在模塊更換時，容易發生針孔壓壞、插座變形、接觸位置錯位方面的問題，嚴重的情況會帶來故障短路風險，增加模塊與系統的故障率。
為了提高大功率模塊在熱插拔連接方面的堅固性與可靠性，MODULYS XL特別使用了溯高美索克曼專利設計與生產的熱插拔連接系統，這一連接技術來源于溯高美索克曼公司開關產品的成功設計開發，整個連接系統采用全銅排設計，確保功率模塊與機柜、機柜與機柜之間連接的堅固與安全可靠。200kW的功率模塊僅需一個人即可在5分鐘內輕松完成添加或拆卸功率模塊的過程，無需連接任何其它的電源或控制電纜。
此工廠預制的連接系統包含：
? 機柜帶有內置的銅排母線，用于機柜之間以及和功率模塊之間互連。
? 利用自動伸縮式穩定裝置，實現了輕松且安全的模塊操作。
? 利用導軌和滾珠軸承的組合使得模塊更順暢插拔。
? 連接系統的機械裝置與電氣控制相互耦合，保證模塊操作的安全性。
? 當連接扭力達到正常值后，扭力顯示器主動提示，啟動自動保護裝置防止人為錯誤或者過度連接。
03創新的大模塊維護方式
大功率模塊模塊化UPS在更換與維護方面涉及許多技術細節問題，并不是想象的這么簡單。例如：新舊模塊的版本兼容問題、新模塊在線并入運行前如何進行功能確認、新模塊的預測試等。
為實現無風險維護，消除生命周期的管理風險，MODULYS XL在大功率模塊的維護方式上做了革命性的創新設計，利用簡便且詳盡的預測試方案，使得模塊所配備的固有功能和性能得到充分驗證，確保萬無一失。主要包括以下方面：
? 新舊模塊的固件版本自動兼容。
? 在擴容或模塊替換期間，負載完全在雙轉換模式下并得到保護。
? 在雙變換模式下全面保護負載的同時，對功率模塊和靜態旁路進行維護。
?完全取出模塊后，可即刻在現場對模塊進行360度物理維護和各種測試，離線檢修測試不影響系統的正常運行。
? 用于內部溫升檢測的63A插頭。
? 在模塊并入系統前，對模塊進行預檢測、無需假負載的老化帶滿載測試。
? 確保在重新插入關鍵系統之前模塊的功能得到完全驗證。
結語
當今的關鍵基礎設施需要在靈活性、快速部署、以及擴展服務方面都保持最佳可用性與可靠性。利用模塊化UPS，可以解決許多問題。但是，并非所有模塊化UPS系統的結構都是一樣的。如今，市場上的許多UPS只要包含多個功率磚塊就聲稱為“模塊化”，但實際上并沒有提供真正模塊化所必須具備的功能和優勢。我們努力了解客戶的需求和關注點，根據大功率UPS市場的具體要求對系統進行調整，并創造一個具有真正模塊化優勢的解決方案。
