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1、 WP09- 年 9 月 - 1如何选择最适合您的如何选择最适合您的UPS？（连载三）？（连载三）为数据中心选择后备式、在线交互式、双转换式设计（以及新的高效、多模式能力）时应考虑的因素作者：Chris Loeffler 伊顿分布式电源解决方案分部数据中心应用经理（接上文）（接上文）UPS设计如何影响其可靠性？设计如何影响其可靠性？UPS配置的可用性取决于几种因素，现举例说明：多电力通路多电力通路后备式UPS一般有两个电力通路，但由一个电力开关控制。那就意味着电力开关故障会导致IT设备失去 电源。在线交互式UPS有两个电力通路，但没有那样的共用电源接口。如果电源接口出了故障，此种 UPS仍能在
2、电池模式运行，运行时间足够转换到发动机电源或有序地关闭所连接的设备。双转换和多模式高效双转换UPS一般有两个电力通路（来自市电/发电机和电池电源）和一个电子式系统 旁路，此旁路用于绕过出故障的器件，或将使用与机械式旁路系统同步，以进行有计划的维护。先进的 多模式系统甚至提供自动维护旁路系统，以确保在UPS维修期间进行不间断的转换。并机冗余并机冗余可通过部署多台UPS系统一起工作来提高可靠性和可用性。在并联配置中，多台UPS为一个共有的输出 母线供电，母线再向IT设备供应电力。如果任何一台UPS出了故障，其它UPS会接过负载。由于制造可并机的系统会增加成本，此功能仅用在可用性很重要的较高端的UP
3、S上，意即双转换和多模 式双转换UPS。WP09- 年 9 月 - 2平均修复时间（平均修复时间（MTTR）短）短平均故障间隔时间（MTBF）是一个不太实用且偏重理论的数值，基于从器件额定值和实验室测试进行 统计推断。实际上了解装置的MTTR更为重要。当UPS确实需要维修时，MTTR很低的产品很快就可再 投入使用，这比MTBF对总体可用性有更深刻的影响。模块式系统设计和使用易于维修的器件的系统设计的MTTR更短，如热更换电池和电子模式。模块式系 统制造成本较高，因此模块化一般保留给在线交互式、双转换式和多模式双转换UPS。有些后备式UPS也具有很有限的模块化（它们可以接受更换电池），但总的来说
4、，后备式系统用在较小 的非关键应用中，不用太多花费就可以很容易地换掉整个装置。电池完好状态电池完好状态UPS设计决定在任何给定电网条件下电池的使用频度，使用频度又影响电池的运行时间和使用寿命。在 双转换和多模式高效双转换设计中，电池耗量最低。此外，有些制造商使用多级充电技术，这种技术提 供电池休眠时间，与传统涓流或浮充方法相比，可大大地延长电池寿命。这种先进的电池技术一般存在 于在线交互式、双转换式和多模式双转换式UPS中。UPS拓扑如何影响能效？拓扑如何影响能效？UPS效率越高，运营数据中心所花的电费就越少。由于损失的电能大多数是以热能消散掉的，UPS效率 越高，带走这些热量所需的空调花费和
5、其它冷却费用也越少。当数据中心基础设施的总体效率（DCiE） 较高时，冷却费用可能只等于驱动IT设备所需能量费用的50%。当能效差时，冷却数据中心所需的成本 几乎和运行设备所需的一样多，多项行业研究表明，高达驱动IT设备的成本的80%到100%。因此，数据中心管理人员密切注意其电源保护系统的效率就不足为奇了。所幸的是，在过去的三十多年间，技术的发展已经戏剧性地提高了UPS的效率。在20世纪80年代，大多 数UPS的效率最高为75%到80%。支付1美元的电费只能得到价值75到80美分的可用电能。能量以热量 的形式消耗掉，这又意味着更高的冷却成本。到20世纪90年代，UPS的效率已经提高到了85%
6、到90%。21世纪我们看到效率提高到了94%。由于能源 成本节节攀升的压力越来越大，目前，作为优化的IT设备电源的UPS的效率提高到了97%或更高。最新 一代UPS用多项节能技术改变了这个游戏，在不影响可靠性的情况下将效率提高到了99%。WP09- 年 9 月 - 3图图9：过去三十多年间技术发展稳步提高了UPS的效率。效率受UPS设计或运行模式的影响很大。单转换（后备式和在线交互式）UPS比双转换UPS能效更高，因为 少了电力从交流到直流再到交流的转换。新的多模式高效双转换UPS能实现很高的效率，是因为它们只在必 要时才使用效率较低的双转换模式，其它时间都以节能的系统运行。效率也受UPS规格
7、影响。较大的UPS模块一般比较小的模块能效高，因为支持控制电子器件和辅助器件所需 的电能在UPS系统总负载量中所占的比例更小。例如：一台给定设计的500kW的UPS模块一般比同一设计的 5kW的UPS模块的效率高。新式无变压器UPS设计的相关能效（%）UPS模块规格模块规格后备式后备式UPS在线交互式在线交互式 UPS双转换式双转换式 UPS多模式高效双转换多模式高效双转换 UPS 5 kW95969196 100 kW98+97+9498+ 500 kW99+9895+99+不要只看销售商给出的效率参数。评价一台UPS时，只知道它在满负荷下给出的峰值效率（也就是通常给出 的效率数值）是不够的
8、。您不太可能在满负荷下运行UPS。由于许多IT设备使用双电源实现冗余，一般数据 中心使UPS在50%以下的负荷下工作，有时甚至低到20%到40%。您可能预计到了UPS在部分负荷下运行时 效率会低一些，但会低到什么程度呢？上一代UPS（1990年以前购买的）在低负荷下效率显著降低。甚至大多数当今的UPS在常见的低负荷下效率 也会明显下降。新的具有高级电源管理功能的多模式拓扑正在改变这个趋势。在20%负荷以上，都可期望得 到95%以上的高效率。技术发展不断提高三相技术发展不断提高三相 UPS 的效率的效率晶体管 UPS无变压器 UPS小功率多模式大功率多模式WP09- 年 9 月 - 4图图10：
9、UPS在轻负载下效率变低。 新的多模式UPS甚至在低负荷下仍可维持很高的效率。UPS效率提高一点点，很快就可节约上千美元。在一个1兆瓦的数据中心中，一台用了10年的UPS可能会浪 费约150kW的功率，产生500,000 BTU以上的需排出的热量。将那台过时的设备换成新的高效UPS，可以省 下120kW或更多的功率去支持新的IT设备。节约是巨大的。设想一下一个典型的数据中心拥有1000台服务器和一台以86%的效率运行的老式UPS。将那 台UPS换成新的以96%的效率运行的多模式系统，将使此数据中心每年在能源成本上节约70,000美元以上 （以每度电10美分计算）。更高的UPS效率在相同的电池容
10、量下还可提供更长的电池运行时间，并在UPS环 境中产生更低温的运行环境，这又可延长器件的使用寿命，提高数据中心的总体可靠性和性能。结束语结束语过去，最普遍的想法是：对于关键任务数据中心应用，UPS必须只在双转换模式运行。完全运行在双转换模 式的系统可将IT设备与输入电源的各种异常隔离开，不会对内部电池造成过度的压力，而且可提供从电池模 式到发电机运行之间的无缝来回转换，不会给所连接的IT设备的电力造成即使是轻微的中断。但是，数据中心管理人员现在有了其它可行且性价比很高的新选择，即多模式、高效、双转换UPS，这种 UPS有效结合了单转换和双转换拓扑：异常高的效率和双转换运行的高保护等级。采用最佳
11、的行为习惯和正确的设备选择，数据中心管理人员可以将能耗降低近50%。这意味着：可将几乎3/4 的电费用在实际的IT处理上，而当今一般数据中心用到此项上的功率还不到50%。通过更有效地分配电力，您不仅可以降低电费和总体运营成本，还可用现有的后备电源和冷却系统实现更多 的节省推迟这些系统为支持数据中心扩容而需升级的时间点。各种各种 UPS 设计在变化负载下的效率设计在变化负载下的效率效率负载多模式大功率双转换（480V） 多模式小功率双转换（208V） 大kVA无变压器双转换 基于变压器的双转换（208V） 用了 15 年的老式 UPS 设计WP09- 年 9 月 - 5那么，到底哪种UPS拓扑最
12、适合您的数据中心呢？过去只有一个“正确”答案，而现在，新技术提供了专门 为高效、高密度数据中心设计的多种有效的新选择。（全文完）（全文完）伊顿简介伊顿简介伊顿公司是一家多元化动力管理公司，2008年实现销售收入150亿美元，现有员工约75,000名，客户遍及全 球150多个国家。伊顿公司在许多工业领域都是全球领导者，包括电源品质、配电及控制系统；工业设备和移动工程机械所需 的液压动力元件、系统和服务；商用和军用航空航天所需的燃油、液压和气动系统；以及帮助卡车和汽车提 升性能、燃油经济性和安全性的动力及传动系统。伊顿制造、销售和支持满足当今数据中心设备要求的各种UPS。所有用于数据中心的伊顿UP
13、S都满足或超过 IT电源装置的技术要求，是可靠的、高品质电源。40多年来（从第一台商用UPS到高密度服务器环境使用的 模块化伊顿BladeUPS和超高效UPS），伊顿已经为电源保护和后备电源领域树立了标杆。除UPS外，伊顿还为您提供全系列数据中心解决方案，包括配电、电源保护、网络室、计算机房和数据中心 用的机架机柜和附件。要更了解伊顿公司的详细信息，请登录 或拨打800-356-5794联系我们。作者简介作者简介Chris Loeffler：伊顿分布式电源解决方案分部数据中心应用经理Chris Loeffler是伊顿公司全球应用经理，专门从事数据中心电源解决方案和服务工作。他在UPS行业有超过
14、 19年的工作经验，曾经监督了20多种数据中心和工业用UPS产品的管理。Loeffler先生曾在伊顿任过不少职务，包括服务工程、应用工程方面的职务和10多年的产品管理。Loeffler先 生曾在贸易类出版物上发表过不少文章，并写过几篇数据中心能效方面的白皮书。他还写过几篇关于数据中 心和工业用的各种UPS拓扑的文章。根据需要提供的教程根据需要提供的教程 下载伊顿白皮书，了解更多技术课题，或为客户及联系人讲解这些课题。我们的在线资料库中的免费白皮书 将为您一一揭开维修旁路、并机、UPS拓扑、能量管理等各种课题的神秘面纱。 http:/ 工业和商业用应急和后备电源系统的IEEE推荐方法，“IEEE橘皮书”（IEEE标准446-1995），1995年12 月2为敏感电子设备提供电力和接地的IEEE推荐方法，“IEEE绿皮书”（IEEE标准1100 - 2005），（IEEE标准1100-1999的修订本）Eaton是伊顿公司的商标。
