維諦（Vertiv）專家詳細解讀何為產(chǎn)品級的可靠性

維諦（Vertiv，原艾默生網(wǎng)絡能源）主辦的“思無界·設(shè)享V來——2018設(shè)計院專家高端論壇”日前在北京成功舉辦。在本次論壇上，維諦（Vertiv）亞太區(qū)ACPOWER產(chǎn)品線高級總監(jiān)彭懷東生動地為大家詮釋了何為產(chǎn)品級的可靠性。

彭懷東表示，中國的數(shù)據(jù)中心發(fā)展是非常迅速的，其附著的數(shù)據(jù)業(yè)務規(guī)模來看已經(jīng)占到全世界的30%，總量尤其是超大數(shù)據(jù)中心規(guī)模雖然與美國有較大差距，但近5年新增建設(shè)速度保持世界第一。在數(shù)據(jù)中心快速建設(shè)過程中，基礎(chǔ)設(shè)施供配電系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇出現(xiàn)向運營利潤傾斜的趨勢，降低“顆粒度”、“模塊化”可無限堆積、唯“高頻化”、效率唯一選擇論以及高壓直流（HVDC）和UPS同級使用等正成為熱點話題。還有一種觀點認為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可靠性是由架構(gòu)決定的，產(chǎn)品的相關(guān)性已被解耦。但是，產(chǎn)品的可靠性是不應該被忽視的，它仍是整個系統(tǒng)是否安全可靠的基礎(chǔ)。

對于交/直流混合供電方案是否具備等同系統(tǒng)可靠性等級問題，彭懷東指出，目前的趨勢是將直流供電系統(tǒng)和UPS供電系統(tǒng)等同對待，但是直流供電系統(tǒng)對配電開關(guān)滅弧性能要求更高一些。對于交流供電系統(tǒng)，電流在周期內(nèi)會有過零點，過零點的存在使開關(guān)斷開時產(chǎn)生的電弧容易滅弧。而如果是直流供電系統(tǒng)，就不存在過零點，滅弧相對困難。目前的解決方案是在直流供電系統(tǒng)中增加直流分斷開關(guān)，但是是否因此就變得和交流供電系統(tǒng)一樣安全還是值得探討的。高壓直流供電系統(tǒng)中的電源模塊和連接等環(huán)節(jié)與48V直流供電系統(tǒng)相比，并沒有做本質(zhì)上的升級設(shè)計，當某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，造成的影響還是很大的，所以在某一些場所將直流供電的應用限制在300kW以下。高壓直流供電系統(tǒng)和UPS供電系統(tǒng)在電氣特性上的差異是極大的，因此能否將兩者完全同級考慮還是需要探討的。

我國模塊化UPS的發(fā)展非常迅速，即把“顆粒度”降低，不再像原來一樣認為UPS供電系統(tǒng)必須由大的系統(tǒng)構(gòu)成，這也是目前比較流行的一種觀點。彭懷東表示，模塊化UPS的優(yōu)勢在于用較小的冗余度獲取了負載備份，當后期需要增加負載時，可擴充的模塊結(jié)構(gòu)可以滿足擴容需求，可以分階段進行建設(shè)和投資。模塊化UPS“N+1”方案取代傳統(tǒng)的“1+1”并聯(lián)冗余方案是否能確保相同的可靠性呢？彭懷東認為，模塊化UPS架構(gòu)的可靠性是建立在一些假定條件上的：假定控制系統(tǒng)是解耦的；假定模塊間主電路單純向負載供電；假定模塊之間并聯(lián)只是冗余，而不會互相影響。做產(chǎn)品和架構(gòu)設(shè)計首先需要考慮的是容錯，即出錯時應該如何應對，而模塊化UPS可以無限拓展的前提恰恰是消除了“容錯”。

彭懷東介紹說，在模塊化UPS供電系統(tǒng)中，負載供電側(cè)均流是可控的，但是沒有一個系統(tǒng)可以控制被動回灌。也就是說當系統(tǒng)中的某一個逆變器出現(xiàn)問題的時候，將會有N-1個模塊對這個逆變器回灌，這個難題目前還無法有效解決。逆變器并聯(lián)的第二個難點是切換，而模塊化UPS的切換器件相對于塔式UPS來說并沒有技術(shù)上的突破，而僅僅是簡單的電流降級。結(jié)果是造成了“小馬拉大車”的效果，切換環(huán)節(jié)器件過多，降低了系統(tǒng)的整體可靠性。

目前，有一種觀點認為由于工頻機的輸出變壓器N線接市電零線，不能提供真正的電氣隔離，從可靠性等級上來看工頻機與高頻機是相同的。還有一種觀點認為工頻機內(nèi)含變壓器，笨重、體積大且變換效率低，控制技術(shù)進步后，高頻機能夠提供完全相同的保護性能，工頻機已經(jīng)是過時產(chǎn)品。對此，彭懷東表示：“工頻機的經(jīng)典價值恰恰不是隔離，而是其經(jīng)典低壓工作的構(gòu)造帶來的超高可用性。工頻機內(nèi)部有更少的器件種類和個數(shù)，更低的交直流電壓，電池直接連接在母線上，市電停電后直接給逆變器供電，無中性點的單極電路。而高頻機內(nèi)部與工頻機相比半導體器件種類和個數(shù)都要更多，雙倍的交直流電壓，加升壓電路后連接逆變器的電池連接方式，帶平衡控制的雙極電路。高頻機的設(shè)計初衷是降低能耗和減小體積，其可靠性等級會逐漸趨近工頻機，而不是等同于工頻機?！本S諦（Vertiv）疊加最新數(shù)字控制的工頻機使得其“不妥協(xié)的可靠性”的特質(zhì)得到進一步的詮釋，在一旦斷電將造成重大經(jīng)濟損失和社會影響的重要場所，工頻機仍是最佳選擇。