模块化UPS电源的解决方案

模块化UPS电源，模块化UPS是工频UPS电源的一种。
是由机架、UPS功率模块、静态开关模块、显示通信模块以及电池组所构成。
任达能源模块化UPS电源的特点：
1，具有多种工作制式
该产品具有多种制式可供选择，易于操作，可实现多种进出线方式：输入频率可为50Hz也可设置输出频率60Hz、输出电压可设为220V、230V、240V。若再配置输入、输出变压器则可满足全球范围内所有国家和地区的供电需求。
2，体积小，功率密度大
该产品工作效率高，功率密度大，是其最大的特点。一个功率模块尺寸为：（H×W×D）mm：133×482×46 可提供5KVA(4000W),10KVA（8000W），15KVA(12KW)以及20KVA(16KW)的功率输出。
3，环保性
UPS总谐波失真（THDI）3%，线性负载下的输出总谐波失真低于2%，对电网的谐波干扰降到最低，有效减少电网负荷和电源损耗。优良的输入参数，对市电电网表现出纯电阻特性，是理想的环保高效性UPS。
4，具有高效节能型
节能降耗，国家提倡环保节能的今天，绿色节能型模块化UPS备受关注，输入功率因数达0.999以上。减少了线路损耗，提高了电源利用率。其逆变效率可达98%以上，从而提高了整机工作效率，降低了损耗、节省了电能。
5，具有扩展性，便于安装、维护、更换、升级
该机型由各个模块组成，可实现热插拨功能，且各模块机架可完全分离，便于用户以后的扩容或减容，使用方便，可实现在线更换、在线维护，降低了维护难度、减少了维护时间。且各模块尺寸均按照标准19英寸结构设计，使整机外形与标准机架一致，美化了机器外形，且模块可与标准机架通用。
6，具有冗余性，分散式并联逻辑控制
各模块之间的并联控制采用了分散式逻辑控制方式，没有主机与从机之分，任何一个模块拨出或插入均不会影响其它模块的正常工作，按需构成N+1，N+X冗余系统，减少了系统本身和负载的风险系数，是负载受UPS保护时间全面提升。既增加了整机工作的可靠性，又简化了用户维护难度。

模块化UPS电源的原理：
模块化UPS不仅包括整流器、逆变器,有些甚至还包括静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板等。其模块化的最大优点是能够提高系统的可靠性和可用性，任何一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作，而且可通过热插拔特性缩短系统的安装和修复时间。除此之外，模块化UPS能够给用户带来更好的可扩展性，这也为用户的投资起到了很好的保护作用。也就是说模块化UPS电源不仅仅有普通UPS电源的功效，更兼有更多稳定因素在里面。


提问者评价
很详细，谢谢

机架式模块化UPS相对于传统立式(塔式)结构UPS而言，能够安装在标准机柜中，节省占地面积与空间，便于安装、使用及维护，能够使用较短的功率连接电缆。通过减少关键设备与负载之间的故障点，模块化UPS可提高整个系统的可用性。从设计和工作的原理方面来讲的，模块化UPS包括整流器、逆变器,有些还包括静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板等。模块化最大的优点是能够提高系统的可靠性和可用性，任何一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作，而且可通过热插拔特性缩短系统的安装和修复时间。除此之外，模块化UPS能够给用户带来更好的可扩展性，这也为用户的投资起到了很好的保护作用。和集装箱在工厂就开始装货的道理一样，机架式模块化UPS的安装调试也是在工厂就开始的。以标准化的模块为基础的UPS，在产品的设计、生产、制造过程中，可以制定统一的标准，让整套系统中的所有部件都能发挥出最佳性能，同时也可避免因兼容问题而出现的系统故障。机架式模块化UPS可以根据当前的业务需求进行配置，并且能在以后添加更多模块。这种系统的优化能力显著降低了总拥有成本。模块化设计在重新配置功率以满足不断变化的业务需求方面，提供了极大的灵活性。在安装、升级、重新配置或移动模块化系统时，独立组件、标准接口以及简单的操作既节省了时间又节约了费用。供电系统实现随需应变机架式模块化UPS与传统UPS相比有相当大的优势。它的优势有主要有以下三个方面：安装简单，扩容方便，节约投资。机架式模块化UPS使供电系统能随需应变，让容量随着业务的发展而实现“动态成长”。既满足了后期业务的扩展需求，又降低了用户的初期购置成本。并联冗余，运行稳定，可靠性高。在机架式模块化UPS中，功率模块部分是并联冗余的，每个模块都配有输入、输出保险和输入、输出继电器，任一个模块发生故障，不影响整个系统工作。在传统UPS产品中，用户保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并联冗余方式，只能容错一次。在机架式模块化UPS系统中，用户只需要购买相应的功率模块，即可实现“N+X”的故障冗余。“模块化冗余并联结构”比传统UPS更为可靠。维修方便，在线处置，可用性高。传统UPS需要专业技术人员到现场维修，模块化UPS所有模块都允许热插拔，用户可以介入维护，直接在线更换UPS备用模块。机架式模块化UPS在功率器件技术和制造工艺方面继承了传统UPS技术发展的成果，但在系统架构方面，以多模块并联为基础，不仅实现了系统模块的热插拔，而且更好地处理了系统模块独立运作、相互协作和平稳转换的关系。机架式模块化UPS比较有代表性的结构有两类。一类是功率模块化UPS。功率模块化机架式UPS由机架加功率模块构成，功率模块中包括传统UPS的整流、滤波、充电、逆变器等部分。但静态旁通与系统的部分监控和显示共用一个机架的。各模块独立控制并联运行，机柜上部的显示控制模块仅作为用户开关UPS主机和进行网络化监控平台。另一类是完全模块化UPS。该类机架式模块化UPS由机架加单体模块构成，每个单体模块内都装有整个UPS电源与控制电路，包括整流器、逆变器、静态旁路开关及附属的控制电路、CPU主控板。每个UPS模块均有独立的管理系统。就相对的电力电子技术和元器件发展水平而言，两类结构各有优势，也都有很出色的代表性产品，都可提供采用先进的分散并联技术，使UPS系统不受集中控制技术中的可靠性限制，避免瓶颈故障的发生，提供N+X并联冗余功能的模块化并联系统。

模块化UPS采用标准的结构设计，每套系统由功率模块、监控模块、静态开关组成。其中功率模块可并联，平均分担负载。如遇故障自动退出系统，由其它功率模块来承担负载，既能水平扩展，又能垂直扩展。独特的冗余并机技术使设备无单点故障，以确保电源的最高可用性。所有的模块可以实现热拔插，可以实现在线更换，维修是最安全的电源保护方案。
本方案由模块化UPS主机、智能化配电系统、电池组合而成。模块化UPS主机：
模块化UPS功率模块采用双变换在线式结构，包括整流器、逆变器、充电器、控制电路、与输入输出电池母排的断路开关。具有输入功率因数补偿功能。所有模块均可在线热插拔更换，提供最高级别的可用性、可维护性。
模块化UPS主机控制模块采用工业CAN BUS总线控制结构，由两块冗余的可热插拔的控制模块来完成对系统的控制管理。一个控制模块故障不会影响到系统的正常工作。控制模块可在线热插拔更换。功率模块的并联也由控制模块集中管理，按照统一的并机参数运行，一个功率模块故障可自动的退出并联系统，不会对整个并联系统造成危害。
模块化UPS系统采用独立的静态旁路模块，不采用多个静态旁路结构，以避免转旁路时的多个旁路不均流而造成的过载损坏。模块并联输出电压精度为±1%，并机环流<1%。
标配SNMP卡，采用HTTP协议、SNMP协议、TELNET协议等。可对UPS中市电状态、电池状态、旁路状态、逆变状态、自检状态、开机状态和输入电压、输出电压、负载百分比、输入频率、电池电压、电池容量、电池放电时间、UPS机内温度、周边环境温度等等UPS电源的运行情况一目了然，提高UPS电源保障系统的管理效率和管理品质。选用开放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003操作系统平台。
可以选配备温湿度传感器，插入多功能网卡，通过网络实现对机房环境的温湿度监控和报警。
智能化配电系统
该系统为UPS电源的输入和输出一体化配电集成系统，与UPS主机配套使用，内含UPS的输入开关、输出开关和维修旁路开关以及系统的总输入开关，主开关均配置辅助触点；内含电流传感系统，并与UPS主机通讯。
该配电系统由输入配电单元、分路输出配电模块、监控模块、隔离变压器组成。输出配电单元每个配电模块配置了18个输出分路，每个分路的电流从6A-32A随需设定，并根据现场负载的配置及变化情况调整三相平衡，配电系统可安装最多6个即插式配电模块，配电模块数量可选。
该配电系统与UPS主机同尺寸外观，同颜色。标准配置为：液晶显示器、UPS维护旁路面板（含系统总输入开关、UPS输入开关、输出开关、维修旁路开关，为带辅助触点开关）。检测电路主板，三相输入输出的电压和电流传感器组件，中线电流、地线电流传感器，外接EPO信号接口。
可选装输入K值隔离变压器和支路电流监控器。
该配电系统可配备网卡，能够通过网络监控该配电柜的参数、状态和历史纪录以及报警信息。能网络监控配电柜的输入输出三相电压、电流、频率，中线电流，地线电流，每相的KVA数，KW数，功率因数，支路电流等。并可设定电流高低电压报警门限值。
外接电池及电池柜
电池采用免维护全封闭铅酸蓄电池，电池容量可品牌可根据需要进行配置，电池安装于与UPS主机同品牌同外观同颜色的电池柜内。

以伊顿93PR UPS为例：

       伊顿 93PR 系列提供了完整的机房关键基础电力解决方案，包含了 93PR 模块化不间断电源、并机接线柜（PTC）、外部电池柜（EBC）、电池开关柜、 输入输出配电柜 (PPM) 等，可与伊顿的 IT 专用机柜、可编程智能 PDU 及智能管理系统轻易组合成完整的机房关键电力基础架构，为客户提供量 身定制的解决方案，满足当今数据中心多样化需求。

93PR：模块化、热插拔设计，25kW/ 模块，单柜支持 1-8 模块，支持 8 台机柜并机到 1.6MW，且支持不同功率模块数系统柜并机，灵活适应客户需求， 真正做到边成长边投资。高效节能，在线效率高达 96.5%， 交流直供模式（ESS）效率大于 99%。标准 19" 机柜，支持上、下走线，易于部署。 超大彩色触摸屏幕，支持包括中文在内的 22 种语言，具有 3 个智能插槽和 5 个楼宇告警，易于操作和管理，兼容伊顿 IPP/IPM 智能电力监控软件， 支持 VMware，RedHat 等虚拟化系统的智能管理和虚拟机迁移管理。

1、伊顿 93PR 核心单元 

伊顿致力提供高性能、高品质、高可靠性的系统方案，其核心单元，包含高效率 93PR 模块化 UPS，与之配套的电池系统 93PR 外部电池柜 EBC 和伊顿高密度电池 ETNHF12-235W。 

2、外部电池柜（EBC） 

外部电池柜和 UPS 完美匹配，可并排放置，并且占地面积小，安全性高，全前方维护性。

3、并机系统柜接线柜（PTC）

 • 并机系统接线柜可用于扩容或实现冗余配置，该系统和 UPS 完美匹配，用非常紧凑的机柜设计实现

 • UPS 的输出隔离和系统旁路的功能

4、精密配电柜（PPM） 

针对当前机房配电容易发生单点故障的现状，伊顿公司设计了专 业的 PPM(Precision Power Module) 系列精密配电柜产品，为机房配电的建设和管理带来了全新的体验。配电系统采用标准 19 英寸 42U 的网络机柜和模组化结构设计，93PR 完美搭配。PPM 系列含有市电输入柜、UPS 输出柜、电源列头柜，搭配丰富的选 配件，可以根据机房的实际需要，为客户量身定制个性化的高可靠性配电产品。