宜春山特UPS电源C2KRS供货商

宜春山特UPS电源C2KRS供货商

电源系统的可靠性通常可以使用MTBF（平均故障间隔时间，或者平均无故障工作时间，以小时表示）来表示，还有一个更加容易理解的指标AFR（年失效率）。AFR和MTBF成反比关系，也就是AFR=8760/MTBF。MTBF越长，则年失效率越低。

　　对于可维修的系统来说，还有一个可用性的指标，其定义是

A = MTBF / (MTBF + MTTR)

　　其中A是一个百分比指标，MTTR值得是平均故障修复时间。如果系统出现故障时可以非常快速的恢复，那么系统的可用性指标就比较高。对于电网这类对象来说，使用可用性指标可以更加直观的衡量其可靠程度。而对于在关键场合经常使用并联冗余配置来说，可用性指标比可靠性指标更具有现实意义。

假设电源系统中存在两个电源模块，而这两个模块是并联工作的，其中一个和一个是互相独立的，见下面图中所示

　　那么考察这两个模块组合起来的系统的可用性Asys与每个模块各自的可用性A1与A2的关系就有

　　Asys = 1 – (1 – AFR1)×(1 – AFR2)

　　一种可能是系统中这两个模块是串联的，见下面图中所示

　　那么这两个模块组合起来的系统的可用性Asys与每个模块各自的可靠性A1，A2的关系就有

　　Asys = A1×A2

　　由于可用性肯定是处于0～1之间的数值，两个并联模块的总体可用性要高于各自的可用性，而两个串联模块的可用性要低于各自的可用性。

　　UPS电源的可靠性

　　从单个UPS的设计来说，可以把整个产品按照模块进行划分，下面图中是一个典型的UPS系统结构图

　　从图中可以看到，UPS各个模块之间的依赖关系比较复杂，还是可以分出串并联的关系如下

辅助电源与所有其他模块都是串联的，辅助电源的可用性直接限制了系统能够达到的 高可用性等级；

　　控制模块与除辅助电源之外的其他模块也都是串联的，控制模块的可用性也会直接影响到系统总体可用性设计；

　　对于负载端来说，能够直接相连的只有旁路模块与逆变模块，而这两个模块是并联的；

PFC/整流模块与电池升压模块是并联的，之后再与逆变模块串联；

　　从能源提供者来讲，这里旁路电源与市电电源是两路独立的电源，而电池能源是由市电经过充电模块提供的。如果充电模块故障的话电池就没有能量存储，实际上也无法实现正常的UPS功能，市电—充电模块—电池也是串联的。这样可以画出整个UPS系统的可用性串并联路径图

　　从这一路径关系里可以看到，总共存在3条并联的路径，而每一条路径各自又是由数个模块串联起来的。正与前面分析的一样，辅助电源与控制模块的可用性是串联在所有通路上的，如果这两者设计有缺陷的话UPS的可用性是无法做的很高的。电池回路串联有多的模块数量，也是可用性 低的一条路径。

　　要提升系统的可用性要提升关键路径的可用性。从路径图上可以看到就是控制模块与辅助电源。辅助电源是整个UPS的关键点，如果辅助电源不工作整个UPS都将瘫痪。提升辅助电源可用性的方式可以有很多种方案：一种是改进设计，提升MTBF；一种是对辅助电源也适用并联冗余设计，提升可用性；再一种是对UPS的三条可用性路径分别使用不同的辅助电源，相当于把原来完全串联的路径改成并联。

　　在UPS设计中可以混合使用这几种方式，由于上面三条可用性通路是并联的，而旁路通路本身是可用性 高的一条，为推荐的设计就是优先提升旁路的可用性，对旁路单独使用一套辅助电源供电，并且这套电源的尽量采用简单的设计，以拥有高的MTBF。

　　控制模块同样也是影响到所有路径的关键点，也必须拥有高的可用性。参照辅助电源的处理方法，也可以给相对独立的旁路路径配备单独的控制模块，并且通过与其余控制功能协调工作来达到高可用性的目的。同样，旁路上的控制模块也要尽量简单，以提升可靠性。一种推荐的做法是旁路控制模块不断的检测UPS主控制模块的状态，如果发现主控制模块，则自动切换到旁路方式。对于主控制模块来说也可以通过冗余的方式来提升可用性，比如采用双MCU结构，当一个MCU检测到一个MCU发生故障时可以接管另一个MCU的功能，或者采取紧急措施如转旁路来保证负载不断电。

　　对于UPS来说，电池是保证UPS能够在市电或者旁路断电发生时继续维持供电的关键，串联环节 多，也恰恰是可用性为薄弱的环节。一般电池规格书里面会说明充电电流不要超过0.15CC，这就意味着电池在UPS满载放电放完之后要用数倍的时间才能重新充满，从这个意义上讲其可用性一般都在20%以下。由于电池并不是连续工作的，只要在电池放完前市电恢复，在重新充电的过程中也没有再发生断电，那么负载仍然不会受到影响。从这方面来看，电池的可用性在只会发生短时间的断电情况下还是很高的。

　　再重新来审视电池回路的可靠性，在电池与市电之间还有一个充电器模块环节。如果充电器损坏则电池在一次放完电之后就无法再充回，导致下一次市电停电时负载断电。充电器只是在电池需要充电时才会工作，如果能够及时对充电器的状态进行监控，在发现充电器异常时及时报警，就能够避免充电器故障带来的问题，从而提升整个UPS的可用性。对于电池也有一样的手段。电池在使用多次之后也会面临容量下降和失效的问题，如果能够通过电池状态监控发现电池失效并及时更换，也能够有效提升UPS的可用性。