1.引言
随着网络技术发展的日新月异，不同类型的UPS系统相继出现，其特性也千差万别。UPS系统作为数据中心的电源保障，无疑对数据安全起着至关重要的作用。通常，人们普遍熟知的只有后备式UPS和在线式UPS两种类型。对其它类型的UPS相知甚少。
2.数据中心部署UPS的必要性
2. 1 UPS的概念
UPS (Unintertvptible Power Supply)，不断电电源供应器，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，不致因停电而影响工作或丢失数据。构成网络的数据中心机房的供电可靠性已经成为关键，而机房的可靠供电又是重中之重，UPS就是为了解决不间断供电而设置的。UPS的三大基本功能:稳压、滤波和不可间断。在市电供电时，它是稳压器和滤波器的作用，以消除或削弱市电的干扰，保证设备正常的工作。
2. 2断电对数据中心设备的危害
可能由于闪电原因导致当地的变压器出现故障，或者市电的电网供电中断，这时必须采取某些措施来保护数据中心的计算机系统以及存储在计算机中的数据，以防止它们受到硬关机的损害，或者由于骤然断电导致硬盘的损伤。在发生长时间断电时，造成数据出错的一个可能的原因是应用程序或操作系统在处理数据时被异常中止。这不仅会给动态应用程序数据、文档或者关键的文件系统结构(如文件分配表)造成影响。而当电力恢复时，由于操作系统或应用程序会试图重建出错的表或执行其他恢复操作，直接导致系统的“恢复时间”延长。
3.UPS电源系统的类型及其拓扑结构
3. 1后备式UPS
个人计算机系统通常采用后备式UPS.
这种类型的UPS电源系统，电池到交流电源的转换开关设置为选择滤波后的交流输入作为主电源，一旦主电源出现故障，就会切换到电池/逆变器作为备用电源。一旦发生这种情况，转换开关必须进行操作，将负载切换到电池/逆变器备用电源上。逆变器只在电源出现故障时才启动，因此称作“后备式”。
这种设计的主要优点是效率高、尺寸小和成本低。如果采用适宜的滤波电路和浪涌保护电路，这些系统还可以提供适当的噪声过滤和浪涌抑制功能。
3. 2在线互动式UPS
小型企业、网站、部门服务器大多采用线互动式UPS。
这种类型的UPS电源系统，电池到交流电源的转换器(逆变器)始终连接到UPS的输出端。如果在输入交流电源正常时反向操作逆变器，就会给电池充电。一旦输入电源出现故障，转换开关就会打开，并通过电池向UPS输出端供电。
与后备式UPS拓扑结构相比，由于逆变器始终打开且与输出端保持连接，这种设计进一步增强了滤波效果，并降低了转换瞬态过电压。
3. 3后备式一铁磁共振式UPS
在先前，功率范围3-15 kVA的应用领域中，后备式一铁磁共振式UPS使用最广泛的，但现在己不在普片使用。
这种后备式一铁磁共振式UPS设计依赖于一个特殊的饱和变压器，该变压器具有三个线圈(电源连接)。主电源路径通过交流输入电源、转换开关和变压器，最后连接输出端。当电源出现故障时，转换开关将打开，逆变器输出将向负载供电。
后备式一铁磁共振式UPS系统不再普遍使用，主要原因是在承载现代计算机电源负载时，这种系统很不稳定。所有大型服务器和路由器均使用“功率因数校正”电源，这类电源从市电中只获取正弦电流(非常类似于白炽灯泡)。获取这种平稳电流是通过电容器(“获得”适用电压的设备)实现的，铁磁共振UPS系统采用重型的铁芯变压器，这些变压器具有电感式特性，即电流“滞后于”电压。这两种装置组合起来就形成了“储能”电路。储能电路中的共振可能会产生高电流，而这种电流会危及所连接的负载的安全。
3. 4双转换在线式UPS
10kVA以上功率范围的电源最常用的UPS类型。
双转换在线式UPS的结构图中，除了主电源路径是逆变器(而非交流主电源)外，其余与后备式设计相同。在双转换在线式设计中，输入交流电发生故障并不会激活转换开关，因为输入交流电一直在给备用电池充电，而由备用电池向输出逆变器供电。所以，在输入交流电源出现故障时，无需时间进行在线运行状态转换。在这一设计中，整流器和逆变器将转换全部的负载功率。
这种UPS提供了非常理想的供电输出性能。但功率部件的持续工作，与其它设计方案相比，其降低了可靠性。此外，大型电池充电器获得的输入电源通常是非线性的，可能对建筑供电系统产生干扰或导致备用发电机发生故。
3. 5 Delta转换在线式UPS
这种UPS设计是一种较新的设计，这种十年前引入的技术，它克服了双转换在线式设计的缺点，适用于功率范围5kVA到1. 6MW的应用领域。
与双转换在线式设计相似，Delta转换在线式UPS始终由逆变器提供负载电压。然而，附加的Delta转换器也向逆变器输出供电。在交流电源出现故障或受到干扰的情况下，这种设计所表现出的行为与双转换在线式设计完全相同。
在Delta转换在线式设计中，Delta转换器具有双重作用.第一个作用是控制输入电力特性。运行时，它的输入端获取的电力呈正弦波形，从而最大程度地减少反馈到市电上的谐波。这就确保了市电和发电机系统的兼容性，同时减少了配电系统中的发热和系统损耗。Delta转换器的第二个作用是控制输入电流来为电池系统充电提供控制。
Delta转换在线式技术是目前唯一一种受专利保护的核心UPS技术，因此大量的UPS供应商还无法应用该技术.在稳定的状态下，与双转换设计相比，Delta转换器使得UPS能够以高得多的效率向负载供电。
表1
4.数据中心各种类型UPS特征对比
目前业内的UPS产品逐渐包括上述各种类型的设计，不同UPS类型具有不同的特性，这使得它们能够适用于不同的应用领域。由于技术应用和生产质量对于UPS可靠性等特性影响很大，基本的设计实施质量和制造质量对于客户在实际应用中所获得的最终性能起着决定性作用。以表格列出上述UPS的特征比较，如表1所示。
5.结语
本文比较了目前市场上不同UPS拓扑结构的优点和缺点，可以看出:不同类型的UPS适合不同的用途，没有一种类型的UPS适合所有的应用领域。当然除了对UPS电池备用时间、成本、尺寸、制造商、输出插座数量、可管理性等等考虑之外，UPS的拓扑结构(内部设计)影响着UPS在各种环境中的工作方式，也影响着我们对购买UPS类型的选择。
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本文标题：数据中心机房的UPS电源选型
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