维谛（Vertiv）专家详细解读何为产品级的可靠性

维谛（Vertiv，原艾默生网络能源）主办的“思无界·设享V来——2018设计院专家高端论坛”日前在北京成功举办。在本次论坛上，维谛（Vertiv）亚太区ACPOWER产品线高级总监彭怀东生动地为大家诠释了何为产品级的可靠性。

彭怀东表示，中国的数据中心发展是非常迅速的，其附着的数据业务规模来看已经占到全世界的30%，总量尤其是超大数据中心规模虽然与美国有较大差距，但近5年新增建设速度保持世界第一。在数据中心快速建设过程中，基础设施供配电系统设计方案的选择出现向运营利润倾斜的趋势，降低“颗粒度”、“模块化”可无限堆积、唯“高频化”、效率唯一选择论以及高压直流（HVDC）和UPS同级使用等正成为热点话题。还有一种观点认为数据中心供电系统的可靠性是由架构决定的，产品的相关性已被解耦。但是，产品的可靠性是不应该被忽视的，它仍是整个系统是否安全可靠的基础。

对于交/直流混合供电方案是否具备等同系统可靠性等级问题，彭怀东指出，目前的趋势是将直流供电系统和UPS供电系统等同对待，但是直流供电系统对配电开关灭弧性能要求更高一些。对于交流供电系统，电流在周期内会有过零点，过零点的存在使开关断开时产生的电弧容易灭弧。而如果是直流供电系统，就不存在过零点，灭弧相对困难。目前的解决方案是在直流供电系统中增加直流分断开关，但是是否因此就变得和交流供电系统一样安全还是值得探讨的。高压直流供电系统中的电源模块和连接等环节与48V直流供电系统相比，并没有做本质上的升级设计，当某一环节出现问题时，造成的影响还是很大的，所以在某一些场所将直流供电的应用限制在300kW以下。高压直流供电系统和UPS供电系统在电气特性上的差异是极大的，因此能否将两者完全同级考虑还是需要探讨的。

我国模块化UPS的发展非常迅速，即把“颗粒度”降低，不再像原来一样认为UPS供电系统必须由大的系统构成，这也是目前比较流行的一种观点。彭怀东表示，模块化UPS的优势在于用较小的冗余度获取了负载备份，当后期需要增加负载时，可扩充的模块结构可以满足扩容需求，可以分阶段进行建设和投资。模块化UPS“N+1”方案取代传统的“1+1”并联冗余方案是否能确保相同的可靠性呢？彭怀东认为，模块化UPS架构的可靠性是建立在一些假定条件上的：假定控制系统是解耦的；假定模块间主电路单纯向负载供电；假定模块之间并联只是冗余，而不会互相影响。做产品和架构设计首先需要考虑的是容错，即出错时应该如何应对，而模块化UPS可以无限拓展的前提恰恰是消除了“容错”。

彭怀东介绍说，在模块化UPS供电系统中，负载供电侧均流是可控的，但是没有一个系统可以控制被动回灌。也就是说当系统中的某一个逆变器出现问题的时候，将会有N-1个模块对这个逆变器回灌，这个难题目前还无法有效解决。逆变器并联的第二个难点是切换，而模块化UPS的切换器件相对于塔式UPS来说并没有技术上的突破，而仅仅是简单的电流降级。结果是造成了“小马拉大车”的效果，切换环节器件过多，降低了系统的整体可靠性。

目前，有一种观点认为由于工频机的输出变压器N线接市电零线，不能提供真正的电气隔离，从可靠性等级上来看工频机与高频机是相同的。还有一种观点认为工频机内含变压器，笨重、体积大且变换效率低，控制技术进步后，高频机能够提供完全相同的保护性能，工频机已经是过时产品。对此，彭怀东表示：“工频机的经典价值恰恰不是隔离，而是其经典低压工作的构造带来的超高可用性。工频机内部有更少的器件种类和个数，更低的交直流电压，电池直接连接在母线上，市电停电后直接给逆变器供电，无中性点的单极电路。而高频机内部与工频机相比半导体器件种类和个数都要更多，双倍的交直流电压，加升压电路后连接逆变器的电池连接方式，带平衡控制的双极电路。高频机的设计初衷是降低能耗和减小体积，其可靠性等级会逐渐趋近工频机，而不是等同于工频机。”维谛（Vertiv）叠加最新数字控制的工频机使得其“不妥协的可靠性”的特质得到进一步的诠释，在一旦断电将造成重大经济损失和社会影响的重要场所，工频机仍是最佳选择。