產(chǎn)品知識
當前位置：首頁 > 產(chǎn)品知識 > 產(chǎn)品知識構(gòu)建高可用UPS供電系統(tǒng)
發(fā)布時間：2015.03.02 瀏覽次數(shù)：3285
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(tǒng)在規(guī)定的工作條件下和預知的時間內(nèi)持續(xù)完成規(guī)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(tǒng)可靠度的重要指標，MTBF可通過定量定時的工業(yè)試驗或理論計算的方式獲得。可用性是指產(chǎn)品在任一隨機時刻需要開始和執(zhí)行時，處于可工作或可使用狀態(tài)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(tǒng)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(nèi)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(yè)務受影響；如果業(yè)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(tǒng)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(yè)，通常用幾個“9”來代表系統(tǒng)可用性的高低。它是指一年內(nèi)，系統(tǒng)在線運行及可進行生產(chǎn)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(tǒng)的目標是盡量提高UPS電源系統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)品規(guī)劃設計階段，應充分考慮產(chǎn)品的可能應用環(huán)境，選定相應的設計標準。對產(chǎn)品使用時可能的電氣隔離、EMI/EMC、防雷、防浪涌、防噪*等電環(huán)境，防濕、防塵、防震、防腐等自然環(huán)境，及操作、維護、管理、搬運、安裝等的人環(huán)境有充分的評估，從而構(gòu)建產(chǎn)品合理的設計框架。
第二，器件級。在產(chǎn)品設計階段，嚴格篩選器件，配合最優(yōu)電路設計，并反復模擬各種惡劣環(huán)境測試器件應力裕量，保障各類元器件的可靠運行。對于關(guān)鍵器件如電解電容，如果電路設計不夠優(yōu)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(wěn)定性好性能優(yōu)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(xiàn)在它的穩(wěn)定性和冗余性，在保證部件故障率降至最低的前提下，關(guān)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(yōu)化系統(tǒng)設計，使供電系統(tǒng)運行可靠穩(wěn)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(tǒng)架構(gòu)圖。該方案由兩套系統(tǒng)組成，在每套系統(tǒng)中，A4環(huán)節(jié)做到輸入冗錯，A5環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)采用雙路市電輸入，單供電系統(tǒng)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(tǒng)在規(guī)定的工作條件下和預知的時間內(nèi)持續(xù)完成規(guī)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(tǒng)可靠度的重要指標，MTBF可通過定量定時的工業(yè)試驗或理論計算的方式獲得。可用性是指產(chǎn)品在任一隨機時刻需要開始和執(zhí)行時，處于可工作或可使用狀態(tài)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(tǒng)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(nèi)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(yè)務受影響；如果業(yè)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(tǒng)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(yè)，通常用幾個“9”來代表系統(tǒng)可用性的高低。它是指一年內(nèi)，系統(tǒng)在線運行及可進行生產(chǎn)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(tǒng)的目標是盡量提高UPS電源系統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)品規(guī)劃設計階段，應充分考慮產(chǎn)品的可能應用環(huán)境，選定相應的設計標準。對產(chǎn)品使用時可能的電氣隔離、EMI/EMC、防雷、防浪涌、防噪*等電環(huán)境，防濕、防塵、防震、防腐等自然環(huán)境，及操作、維護、管理、搬運、安裝等的人環(huán)境有充分的評估，從而構(gòu)建產(chǎn)品合理的設計框架。
第二，器件級。在產(chǎn)品設計階段，嚴格篩選器件，配合最優(yōu)電路設計，并反復模擬各種惡劣環(huán)境測試器件應力裕量，保障各類元器件的可靠運行。對于關(guān)鍵器件如電解電容，如果電路設計不夠優(yōu)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(wěn)定性好性能優(yōu)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(xiàn)在它的穩(wěn)定性和冗余性，在保證部件故障率降至最低的前提下，關(guān)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(yōu)化系統(tǒng)設計，使供電系統(tǒng)運行可靠穩(wěn)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(tǒng)架構(gòu)圖。該方案由兩套系統(tǒng)組成，在每套系統(tǒng)中，A4環(huán)節(jié)做到輸入冗錯，A5環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)采用雙路市電輸入，單供電系統(tǒng)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。