從結構上看，UPS設備可以分為后備式、在線互動式、雙轉換在線式、Delta轉換在線式等類型，其中前兩種主要用于小容量負載（≤5kVA），Delta轉換在線式技術受專利保護，因此，大型數(shù)據(jù)中心主要采用雙轉換在線式UPS設備。
UPS冗余設計
由于UPS設備結構復雜，因此自身容易發(fā)生故障，設備冗余可以提高可用性，UPS系統(tǒng)便有了N、N+X、2N、”市電+U電“等架構。
1.N系統(tǒng)滿足基本需求，沒有冗余的UPS設備。它的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，硬件配置成本低廉；由于UPS工作在設計滿負荷條件下，因此效率較高。其缺點是可用性低，當UPS發(fā)生故障，負載將轉換到旁路供電，無保護電源；在UPS、電池等設備維護期間，負載處于無保護電源狀態(tài)；存在多個單故障點。
2.N+X并聯(lián)冗余系統(tǒng)是指由N+X臺型號規(guī)格相同且具有并機功能的UPS設備并聯(lián)組成的系統(tǒng)，配置N臺UPS設備，其總容量為系統(tǒng)的基本容量，再配置X臺（X＝1～N）UPS冗余設備，允許X臺設備故障退出檢修。相對于“N”系統(tǒng)，“N+X”系統(tǒng)在UPS配置上有了一定的冗余，系統(tǒng)可靠性有所提高，同時帶來了系統(tǒng)配置成本的增加、系統(tǒng)負荷率的降低以及效率降低。
N+X系統(tǒng)在成本增加不多的前提下提高了可用性，因此，在數(shù)據(jù)中心得到了廣泛的應用，但是該系統(tǒng)在UPS輸出端仍然存在單故障點，實際項目中由此造成的系統(tǒng)宕機屢見不鮮。?
3.2N，為了消除單點故障，高等級數(shù)據(jù)中心通常采用2N冗余系統(tǒng)。該系統(tǒng)是指由兩套或多套UPS系統(tǒng)組成的冗余系統(tǒng)，每套UPS系統(tǒng)N臺UPS設備的總容量為系統(tǒng)的基本容量。
該系統(tǒng)從交流輸入經UPS設備直到雙電源輸入負載，完全是彼此隔離的兩條供電線路，也就是說，在供電的整個路徑中的所有環(huán)節(jié)和設備都是冗余配置的，正常運行時，每套UPS系統(tǒng)僅承擔總負荷的一部分。這種多電源系統(tǒng)冗余的供電方式，克服單電源系統(tǒng)存在的單點故障瓶頸，對于少數(shù)單電源設備的情況，可通過安裝小型STS設備，保證其供電可靠性。采用2N冗余系統(tǒng)可用性得到明顯提高。4.2N冗余系統(tǒng)的缺點也非常明顯，設備配置多、成本高，通常情況下效率比N+X系統(tǒng)更低。5.“市電+U電”供電架構由百度提出并在其自建M1數(shù)據(jù)中心規(guī)模應用，它在N+1系統(tǒng)基礎上做了改進，UPS設備配置不變，將服務器等雙電源設備的其中1路改由市電直接供電，消除了單點故障，可靠性較N+1系統(tǒng)大大提高，同時，UPS系統(tǒng)的損耗降低為原先的50%。UPS系統(tǒng)整體效率提升至95%以上。
高壓直流（HVDC）不間斷電源系統(tǒng)
盡管所有國家的市電都是交流，但是IT設備內部都采用直流供電，這就為直流供電提供了可能。事實上，通信行業(yè)采用直流48V供電已經有幾十年的歷史，電力行業(yè)也長期采用直流220V作為斷路器等設備的操作和控制電源（直流屏）。
傳統(tǒng)UPS設備存在效率低、可靠性差、靈活性和擴展性差、故障后不易修復等問題，所以業(yè)內一直在尋找替換UPS的方案。現(xiàn)有主流的高壓直流供電系統(tǒng)圖，與通信行業(yè)48V直流系統(tǒng)架構基本一致。與傳統(tǒng)雙轉換在線式UPS系統(tǒng)的主要區(qū)別，是取消了逆變環(huán)節(jié)，蓄電池掛接在直流母線，與整流器并聯(lián)，同時為IT設備供電。由于直流電源拓撲簡單，因此故障率較UPS有所降低，因采用模塊化設計，可在線維護。
分布式不間斷電源系統(tǒng)
UPS或HVDC通常采用集中式供電方案，集中式系統(tǒng)的優(yōu)點是可以實現(xiàn)資源共享，降低成本，其缺點是系統(tǒng)故障范圍大，影響面廣。?UPS也有小型機分布式供電方案，但是多套分布式小型機系統(tǒng)與1套集中式大型UPS系統(tǒng)相比，小型機的數(shù)量多，故障點多，成本高，因此大中型數(shù)據(jù)中心不會采用分布式UPS系統(tǒng)。盡管有如上問題，但是對于分布式不間斷電源系統(tǒng)的探索，從來沒有停止過。谷歌和Facebook都在探索分布式不間斷電源系統(tǒng)在IDC數(shù)據(jù)機房中的應用。
1.谷歌是最早進行服務器自研定制的互聯(lián)網(wǎng)公司，同時也最早放棄了集中式UPS電源方案，轉將蓄電池分布到每臺服務器電源直流12V輸出端。
市電正常時，進入服務器電源轉換成DC12V為服務器主板供電，同時為蓄電池提供浮充電源，市電停電后，由DC12V母線并聯(lián)的蓄電池繼續(xù)給主板供電，直到柴油發(fā)電機啟動后回復交流供電。谷歌早期采用鉛酸電池供電，因服務器內部高溫導致鉛酸電池故障率高，后改為鋰電池方案。蓄電池的后備時間為分鐘級（通常為1-3分鐘）。?此方案的優(yōu)點是大大簡化了IT設備前端供電系統(tǒng)，缺點是服務器電源需要深度定制。
2.Facebook自建數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)采用DC48V離線備用系統(tǒng)。為每6個9kW的機柜配置1個鉛酸蓄電池柜，輸出為DC48V，服務器電源采用AC277V和DC48V雙輸入，市電正常時作為主用，市電中斷后由蓄電池輸出DC48V為服務器供電。蓄電池后備時間為45秒。此方案的系統(tǒng)效率與240V?HVDC?Offline方案及DC12V分布式系統(tǒng)相當。
3.隨著業(yè)內對數(shù)據(jù)中心能耗關注日益增強，國內近幾年出現(xiàn)了一種新型的分布式DC240V電源設備，同樣采用離線方案，市電正常時，直接輸出市電電源，市電停電后，由內部鋰電池提供DC240V輸出。?這種方案的優(yōu)勢是IT設備無需定制，只要兼容DC240V供電即可。
其缺點是電源內部存在AC220V和DC240V的切換，系統(tǒng)可靠性降低；鋰電池串聯(lián)數(shù)量多，單只電池故障會影響系統(tǒng)的可靠性。?從實際應用效果看，某互聯(lián)網(wǎng)公司租用的數(shù)據(jù)中心一年中發(fā)生十幾起電源故障，證明此架構還需完善。
未來發(fā)展趨勢
過去，計算機作為一種非常嬌貴的設備，雙轉換在線式UPS消除了市電電能質量問題，但帶來了6-10%的電能損失以及其自身可靠性低的問題。?通過冗余可以提高系統(tǒng)可靠性，UPS發(fā)展出主備供電、N+1冗余并機、雙總線、分布冗余等方案，相應帶來的是成本和能耗的進一步增加。為了避免UPS設備故障率高的問題，國內提出并已規(guī)模部署了直流240V電源系統(tǒng)，大部分IT設備可以直接兼容直流供電。
呈現(xiàn)如下三種趨勢：
1.從在線到離線。UPS?ECO模式、DC48V電池備用、DC12V電池備用、DC240V電池備用等本質上都是將電源離線，從而降低電源成本和運行損耗。
2.從集中到分布。隨著鋰電池等新型儲能設備的發(fā)展以及大數(shù)據(jù)時代服務器快速部署、靈活擴展的需要，不間斷電源設備正在從集中到分布。
3.未來數(shù)據(jù)中心供電發(fā)展的整體趨勢是由高壓/集中式/交流大UPS向低壓/分布式/直流小UPS方向發(fā)展，由機房外集中式鉛酸電池向IT機柜內分布式小（鋰）電池方向發(fā)展，從化石能源向綠色能源方向發(fā)展。
深圳聯(lián)科眾能科技有限公司（http://www.qob1.cn）擁有很好的服務和產品，不斷地受到新老用戶及業(yè)內人士的肯定和信任。愿我們今后的合作愉快！
廣州總公司地址：深圳市光明區(qū)大崗路騰鴻興科技園2棟7樓
聯(lián)系電話：4001688008
