論文--模塊化ups與供電系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-10 06:32本頁(yè)面
【正文】 障率低得多，例如，與在現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的 UPS 電源 模塊相比，在工廠修復(fù)的模塊在引起斷電、發(fā)生新的故障或無(wú)法恢復(fù)到滿負(fù)荷工作狀態(tài)方面的概率要低 上百 倍。 幾乎所有好處都能以某種方式追溯至標(biāo)準(zhǔn)化的兩個(gè)強(qiáng)大的基礎(chǔ)屬性： 模塊化構(gòu)件結(jié)構(gòu)和提高的人類學(xué)習(xí)能力 ， 如圖 1所示 。 人類學(xué)習(xí) 理解 的力量 ： 模塊化提高了設(shè)備的效率， 易于理解性則提高 了人的效率。事物不 僅更易于理解， 而且可預(yù)測(cè)性和可重復(fù)性也更強(qiáng) ，因而發(fā)生問題的概率更低，并且當(dāng)發(fā)生問題時(shí)更容易識(shí)別。這些效應(yīng)往往互為基礎(chǔ)，從而使安裝、維護(hù)工作 可以 做到 ： ? 減少人 為錯(cuò)誤 ： 標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于人類學(xué)習(xí)最突出的貢獻(xiàn)莫過于減少了數(shù)據(jù)中心中的人為錯(cuò)誤， 從標(biāo)準(zhǔn)化 模塊化 組裝流程到 系統(tǒng)的故障診斷、文檔編制、培訓(xùn)等都更加簡(jiǎn)單、有效，從而使員工更熟練、更不容易出錯(cuò)； ? 預(yù)見問題 ：對(duì)工作原理的了解 ， 再加上此類事物的標(biāo)準(zhǔn)化程序 （ 如設(shè)備監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)程序 ）， 形成 了一個(gè)足以應(yīng)對(duì)那些 “ 意外 ” 事故的強(qiáng)大防御手段 ； ? 提高效率：由于這些學(xué)習(xí)效果相互影響并互相推動(dòng) ， 效率得到了全面提高。人為錯(cuò)誤的減少不但減少了在糾正人為引發(fā)問題上所需的時(shí)間，而且也減少了答復(fù)與此類問題有關(guān)的電話幫助熱線的時(shí)間。 能夠提高可用性和適應(yīng)性并降低總擁有成本的事物即 是基礎(chǔ)設(shè)施 商業(yè)價(jià)值的驅(qū)動(dòng)因素。 圖 2 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的商業(yè)價(jià)值 商業(yè) 價(jià)值 可用性 適應(yīng) 性 總擁有成本 5 1， 模塊化和 標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)提高可用性的作用： 模塊化和 標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)提高可用性的作用表現(xiàn)在提高設(shè)備可靠性、降低平均修復(fù)時(shí)間、減少人為錯(cuò)誤等三個(gè)方面。 （ 2）降低平均恢復(fù)時(shí)間 (MTTR)： 模塊化 標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)降低 平均恢復(fù)時(shí)間 (MTTR)是最明顯不過的 ： ? 模塊的熱插拔功能 可以迅速將發(fā)生故障的模塊化組件拔下 ， 以進(jìn)行更換 ， 因此 ， 不存在因等待修理而耽擱系統(tǒng)恢復(fù)的情況； ? 模塊化 標(biāo)準(zhǔn)化令系統(tǒng)更容易理解與操作，加快了問題的診斷速度，并提高了用戶自己進(jìn)行診斷與更正的可能性。隨著設(shè)備與程序的 模塊化 標(biāo)準(zhǔn)化，功能更加透明，日常操作更加簡(jiǎn)單并更容易學(xué)習(xí)，一切事物都按照預(yù)計(jì)的方式運(yùn)行 – 所有這些，都降低了發(fā)生從輸入錯(cuò)誤命令到拔錯(cuò)插頭的任何故障的可能性。 （ 2） 增強(qiáng)可擴(kuò)展的能力： 采用模塊化構(gòu)建 模塊 化的 結(jié)構(gòu) ，系統(tǒng) 功能可 以逐塊獲得 ， 因而可使從配線柜到大型數(shù)據(jù)中心的任何大小的 IT 空間的配置達(dá)到最佳狀態(tài)。而后，隨著 IT 需求的增長(zhǎng)，可以添加更多的構(gòu)造模塊，而無(wú)需重新對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，也無(wú)需關(guān)閉關(guān)鍵設(shè)備。 （ 3）增強(qiáng) 可重新配置的能力 ： IT 的更新周期通常為二年至三年，因此，重新配置、升級(jí)或移動(dòng)能力在 基礎(chǔ)設(shè)施 適應(yīng)性中占據(jù)著重要的地位。除了因商 業(yè)需要而進(jìn)行的重新配置之外， IT 設(shè)備的功率密度隨著其物理尺寸的不斷縮?。ㄈ绲镀椒?wù)器）而穩(wěn)定增長(zhǎng)，因此，也需要定期重新配置機(jī)架、供電系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。不僅是模塊化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了斷開連接、移動(dòng)并重新連接這一物理過程，除此之外，制造商對(duì)設(shè)備模塊化的仔細(xì)設(shè)計(jì)也將重新設(shè)計(jì)的需要降至最低，并最大限度地提高了將現(xiàn)有設(shè)備重復(fù)用在新配置中的能力。例如，機(jī)架級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化配電系統(tǒng)即從可擴(kuò)展性和簡(jiǎn)單性兩方面節(jié)約了成本：可以只為安裝的機(jī)架部署電源和電纜，而無(wú)需為整個(gè)房間布線，因而減少 了工作量。 （ 2）降低非能源運(yùn)營(yíng)成本 ： 設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、易于學(xué)習(xí) ， 意味著培訓(xùn)的效率可以更高 ， 運(yùn)營(yíng) /維護(hù)程序也可以更高效并減少出錯(cuò)的幾率。采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)后， 借助于易于掌握的管理工具，可以更方便地進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，以便在 逐步演變?yōu)橹卮髶p失之前識(shí)別問題。由于可用性的整體提高，尋求熱線幫助以解決與停機(jī)有關(guān)的問題的需求也大為減少了。按照現(xiàn)有的 IT 需求規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施，并根據(jù) IT 需求的增長(zhǎng)添加新的組件，這種方式使用戶只需為所需的設(shè)備提供配電和制冷。模塊化 UPS 設(shè)計(jì)使得UPS 的容量與負(fù)載需求更為匹配，從而提高了 UPS 的工作效率并減少了實(shí)現(xiàn)冗余所需的 UPS 模塊的容量。 五 、 “ 模塊化 UPS” 是最高級(jí)別的模塊化系統(tǒng) 前面講到 可修復(fù)和可快速修復(fù)功能是提高系統(tǒng)可用性的關(guān)鍵， “系統(tǒng)模塊化”是 可修復(fù)和可快速修復(fù)的根本條件， 而 UPS又是整個(gè)供電系統(tǒng)中可靠性最薄弱的環(huán)節(jié)， 于是，數(shù)據(jù)中心 設(shè)計(jì)者首先把模塊化設(shè)計(jì)理念用在 UPS供電 系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)中，把冗余容錯(cuò)和插拔修復(fù)技術(shù)同時(shí)應(yīng)用到一臺(tái) UPS中，這就是當(dāng)前已在市 場(chǎng)上廣泛推廣應(yīng)用的“模塊化 UPS”。 （ 1） 、 模塊化系統(tǒng)：系統(tǒng)中的所有子系統(tǒng)都具備模塊化特征，例如供電 及 制冷設(shè)備、線纜、配電 開關(guān)等，都有獨(dú)立的功能，且在結(jié)構(gòu)上可 整體安裝、拆卸、更換、移動(dòng)； （ 2）、 具有插拔功能的模塊化系統(tǒng) ：系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)具有插拔修復(fù)功能，例如 擴(kuò)容模塊化 UPS、保險(xiǎn)絲、無(wú)工具安裝線纜及 其它有可插拔安裝功能的模塊化子系 統(tǒng)； （ 3）、 具有冗余容錯(cuò)功能的 模塊化系統(tǒng)：系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng) 具有冗余容錯(cuò)功能，例如（ N+1） UPS、 （ N+1）空調(diào)及其它有冗余配置功能的模塊化子系統(tǒng) ； （ 4） 、 同時(shí) 具有插拔功能和 冗余容錯(cuò)功能 的模塊化系統(tǒng)： 系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng) 同時(shí) 具有插拔修復(fù) 功能和 冗余容錯(cuò)功能， 例如 （ N+1）模塊化 UPS 顯然，模塊化 UPS設(shè)備屬于第四級(jí)，由于系統(tǒng)中的關(guān)鍵子系統(tǒng) 同時(shí) 具有插拔 修復(fù) 功能和 冗余容錯(cuò)功能，在下面的分析中可以看出，它的可用性 可以達(dá)到很高的水平。 系統(tǒng) 主要 包含以下組成部分： 輸入 配電、 輸出配電、 N+1功率轉(zhuǎn)換模塊、 N+1電池模塊、1+1控制管理模塊、 集中靜態(tài)旁路、維護(hù)旁路。 模塊化 UPS的運(yùn)行模式 和控制過程 有以下六種情況 ： （ 1) 正常運(yùn)行 ：所有模塊的整流 單元并聯(lián)運(yùn)行，將輸入交流電轉(zhuǎn)換為直流 電， 再向逆變單元供電的 同時(shí)保證電池組的浮充。此時(shí)系統(tǒng) 給出報(bào)警信號(hào)，已從系統(tǒng)脫開的功率模塊可用插拔方式在數(shù)分鐘內(nèi)更換； N+1功率 轉(zhuǎn)換模塊 N+1 電池 模塊 輸 入 配 電 輸 出 配 電
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