ups多机并联系统的可靠性

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1、UPS多机并联系统的可靠性在IT信息技术飞速发展的当今社会，可靠性是IT技术发展的基础，因而作为保证TT设备不间断供电的UPS系统的＞4靠性也同样得到人们的高度关注，UPS设计师们采用Y多机并联的方式来提升UPS系统的可靠性和可用性，取得了非常理想的效果，但是，多机并联方面的可靠性分析文章较少，本文将探讨与此相关的几个可靠性理论和工程问题，供设计工程师和电源系统管理工程师参考。一、UPS多机并联的可靠性1、基本的数学关系根据可靠性理论，对于批量稳定生产的电子产品，在其荞命的偶然失效期内，故障率函数为常数，即X(t)=入为常数，此时，该产品的可靠度函数R(t)、平均无故障时间MTBF为:R(t)

2、=exp(-入t)MTBF=1/入2、串并联系统的可靠性在恒定故障率的假定条件下：对于由m个申联逻辑单元组成的系统，其系统的可靠度函数为R(t)=Ri(t)R2(t)—Ri(t)=exp(-入t)入=入i+入2+.“+入iMTBF=1/(入！+入2+.“+入i)对于由m个并联逻辑争元组成的系统，其系统的可靠度函数为R(t)=1-(1-^)(1一R2)...(l—R：)=卜(1—exp(-入it))(1—exp(-入2t))…(1—exp(-入it))如來全部的逻辑单元相同，则R(t)=1—(1一exp(-At))nMTBF=1/入+1/(2入)+•••+1/(n入)=E1/(n入)显然，为Y提

3、高系统的可靠性，必须尽量减少串联逻辑争元的数量，尽量增加并联逻辑单元的数量。3、UPS的多机并联(1)、(1+m)多机并联由2屮的公式很容易得到(1+m)多机井联系统的可靠性指标(按单机MTBF做归一化)：1+m1+01+11+21+31+41+51+61+71+81+9MTBF11.51.832.082.282.452.592.722.832.93虽然Zl/(nX)函数为不收敛的递增函数，但是，从上表可以明显看出,在1+4的多机并联以后，每堉加一台UPS对MTBF的增量贡献就很不明显。所以，如果想通过(1+m)多机并联来提高UPS并联系统的可靠性，m值不大于3。(2)、(n+1)多机并联很多

4、人在系统方案考虑时将(1+m)和(n+1)多机并联混淆，其实，前荞指冇m台冗余备份，而后者只有一台冗余备份，因此，其MTBF和吋靠性模型不同。当n=l时，MTBF的结论刚好与(1)点表中值相同。对于n大于1的情况，只耍出现两个并联单元故障，(n+1)系统就失效，因此，其失效率明显耍比(1+1)系统的大(这里假定并联单元的失效率相同)，且随着并联数量ri的增加而堉加。因此，(n+1)多机并联系统的MTBF不大于单机的1.5倍。(3)、(1+m)、(n+1)多机并联的意义从上述的讨论可知，这两种情况的失效率是得到数景级的降低，而MTBF值的提升并不是数量级的提升，但是在工程上，这两种多机并联方案解

5、决了用户供电系统的在线热维护W题，保证了客户负载在任意吋刻都处于UPS供电状态，这是多机并联的木质性意义。二、与UPS并联系统可靠性相关工程因素在上述的可靠性计算中，我们是将UPS并联单元当作理想的模块，忽略了工程上的问题，其实，并联控制模式、并联控制系统的可靠性、UPS单元输出功率级故障等都将对并联系统产生不町忽略的影响，下面分别阐述。1、并联控制模式与并联系统可靠性关系在多机并联控制中，存在W种控制模式，即主从关系并联控制和无主从关系的并联控制模式。在主从关系井联的控制方式中，存在一台控制并联系统的主机，所宥的控制取决于这台并联单元，因此，当这个主单元故障时，整个并联系统将失效，这种并联模

6、式的系统可靠性取决于主机，考虑到其它单元的失效率，整个系统的可靠性比单机时还耍低些。所以，主从并联控制的方式比较适合于UPS的扩容并联。为提高系统可靠性和实现在线热维护的UPS并联系统应采用无主从关系的控制模式。2、并联控制系统对UPS并联系统可靠性的影响在所见到的文章屮，也基本都没有考虑到并联控制系统本身的可靠性问题。其实，在无主从并联控制系统中，这部分的电路和软件与原先单机的电路和软件的大小是同一数量级的，根据我们对多种无主从并联技术的研究，从可靠性指标分配上看，并联控制系统失效率的菲特数约为原整机的10%,基木是线性关系。因此，从理论上讲，采用无主从并联技术的单机UPS模块的MTBF比没

7、有采用该技术的产品耍低10%左右。当然，多机并联系统的MTBF仍然是随着并联单元数目的增加而单调增加，且明显超过单机的MTBF值。为此，如果具冇并联功能的UPS如果要作为单机使用，最好屏蔽并联控制部分的申元，以提高UPS申机应用的可靠性。3、UPS输出功率级故障对并联系统可靠性的影响在以往的可靠性文章屮，也基本没冇考虑UPS输出端功率级故障对井联系统的口J靠性。实际上，输出端功率级故障可以概括为开