【數據中心設計】CDCP 學習筆記 - 數據中心 (Part 6-5) - Data Centre Design - Power Infrastructure

如何增加UPS的實用性？ The increasing availability of UPS installation？

Paralleling of UPS systems 並聯UPS系統

• Availability of conditioned power
• Increased power rating

Parallel configurations 並聯的方式

• Bypass / Hot-Standby Parallel
• Parallel Redundant
• Isolated Parallel Redundant

集中電池組是否推薦？Centralised battery bank？

• Multiple UPS systems connect to the same battery bank in an effort to save money
• Not advisable - In an ideal scenario each UPS has its own battery bank for the highest availability expectation. （在理想的情況下，每個UPS都有自己的電池組是最好的選擇）

Parallel configurations 並聯的方式（一）—— Bypass / Hot-standby parallel

• The redundant UPS is feeding the bypass line of one, or multiple UPS
• Old concept
• Higher energy efficiency
• Standby should be of the same capacity as the whole cluster
• Least reliable parallel configuration

一台UPS處於online狀態，另一台處於standby狀態。如果online狀態的UPS的電子設備出現問題，一旦static switch或者系統內部切換出現故障，整個後備UPS迴路也會失效。另一個問題是，如果系統發生過載，online狀態的UPS不僅不能再保持負載，即使切換到standby的UPS，過載故障會轉移到standby的UPS。

Parallel configurations 並聯的方式（二）—— Parallel redundant UPS

• All UPS in the cluster are sharing the load
• Only one static- & manual bypass cabinet - Single point of failure
• Potential cost savings
• Not flexible for scaling
• All UPS systems must be from the same vendor
• Typically also of the same power rating although some allow mixing

在並聯冗余配置中，每個UPS系統都有一個整流器、逆變器和電池組，但只有一個cabinet for the maintenance static bypass。這意味著每個UPS都對這個bypass有控制指令，如果出現控制錯誤，進入bypass。 bypass仍是一個Single point of failure。另外，在這種配置下，UPS系統需要同步（synchronize），必須輸出完全相同的正弦波和頻率。

Parallel configurations 並聯的方式（三）—— Isolated parallel redundant

• All UPS in the cluster are sharing the load
• All UPS systems are fully standalone
• Easy to scale
• All UPS systems must be from the same vendor
• Typically also of the same power rating although some allow mixing

分布式並行配置。在這個配置中，每個UPS都是真正的獨立配置，所有UPS系統都是獨立的。與並聯冗余配置類似，UPS系統需要同步（synchronize），因為輸出正弦波和頻率必須完全相同，這樣的配置才能發揮作用。

Dynamic UPS 的不同運行模式

Step 1 —— Normal utility mode（正常市電模式）

• Power is led through the UPS and the alternator is keeping the frequency and voltage stable at the output. 

在正常模式下，主電源驅動飛輪，從而儲存動能。電力通過UPS到達負載。

Step 2 —— Change to diesel mode（轉換發電機模式）

• The input breaker will open if there are power disturbances
• Flywheel will provide ride-through energy
• The diesel engine will kick in and drive the alternator

在電力中斷情況下，斷路器Q1打開。儲存了動能的飛輪驅動交流發電機，繼續向IT設備提供電力。同時，發電機被啟動並加速，持續給電。

Step 3 —— Continuous diesel supply mode（發電機供電模式）

• The diesel engine continuously drives the alternator to supply continuous power to the load
• The diesel engine is constantly monitored and digitally controlled to ensure a constant output voltage and frequency

當柴油機完全達到一定速度時，離合器進入，現在發電機向飛輪和交流發電機提供能量。柴油機被控制並提供恒定的供應。

Step 4 —— Return to normal mode（市電恢復模式）

• If utility supply is again within specification the load is transferred back
• The diesel engine will run a few minutes more to cool down and then go back to standby mode

在市電回歸後，UPS與市電同步並合閘Q1。之後，柴油機轉速下降，離合器脫離，IT負載再次以正常模式供電。柴油機將繼續在無負荷狀態下運行一小段時間以進行冷卻。在柴油機完成冷卻運行後，它將關閉並返回到待機模式。

Dynamic UPS 詳細的運行模式也可參考下面的video：