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在大多数数据中心设施中，铅酸蓄电池是UPS电源常用的储能设备。UP可以在市电中断时提供后备电源，或为IT设备的有序关闭提供一定的时间。数据中心依赖于UPS和相蓄电池提供电力保障，以在市电中断期间提供关键系统运营的连续性。但铅酸蓄电池也有一些缺点，其中包括：
（1）可靠性
UPS电源通常采用铅酸电池组的供电，任何一块电池都可能成为故障点。损坏的电池可能会导致数据中心UPS供电系统崩溃，尤其是在数据中心设施尚未建立UPS电源冗余的情况下。
调研机构波洛蒙研究所的一项研究发现，铅酸电池故障是数据中心计划外中断的常见原因，超过了人为错误、超出UPS容量、网络攻击、恶劣天气事故等其他原因。研究发现55％计划外中断和UPS系统故障的三分之一都与铅酸电池故障有关。
（2）工作寿命
铅酸蓄电池必须每4到5年更换，或在UPS系统的15年使用寿命内更换三到四次。而更换电池的成本以及所涉及的时间和劳动力增加了其总体拥有成本（TCO）。电池的工作寿命取决于电池的充放电频率。但是过充电、频繁放电循环、室温高或不均匀，电池端子过紧以及电池间连接松动等因素也会缩短电池的使用寿命。
（3）尺寸和重量
铅酸电池柜占用数据中心基础设施大量的空间。此外，铅酸电池的重量很重，在某些数据中心设施中，可能需要加固地板以承载铅酸电池系统的重量。
（4）维护和保养
数据中心设施管理人员和技术人员必须通过持续的电压检查和性能监控来持续评估铅酸电池的当前状况，以确保损坏的电池不会影响电池组的正常运行。数据中心必须经常进行维护，以消除腐蚀，防止连接松动，并识别和更换有缺陷的电池。
（5）冷却要求
铅酸电池需要在约77°F（25°C）的温度下控制室温，以确保正常运行以及4至5年的工作寿命。冷却电池室或机柜的成本增加了总体拥有成本。此外，铅酸电池对温度变化很敏感。室温每升高10°C，就会降低电池的一半工作寿命。
（6）环境危害
铅和硫酸是铅酸蓄电池的主要组成成分，这两种物质都对环境有害。铅酸电池的回收被认为是世界上污染严重的行业之一。
随着自动化、信息化地不断发展，各行业对电力需求越来越旺盛，对电力保护要求越来越高，UPS电源作为保障供电稳定性和连续性的重要设备，已广泛应用到各个领域。UPS电源发展到现在，市场上有着各种各样的机型，其中工频机、高频机、模块化机型是目前UPS电源市场上常见的三种机型，本文从基本原理及应用特点介绍这3种机型，进行各项指标对比，以供用户选型参考。
在说工频机高频机之前，我们先明确下高频机、工频机的定义。国外没有高频机工频机的说法，他们定义有变压器型和无变压器型UPS，即Transformer UPS和Transformer-less UPS。国内以整流器的调制频率来区分，整流器的调制频率为工频(50Hz)调制的，定义为工频机，整流器采用高频(上千Hz)调制的，定义为高频机。
另外UPS从外形结构上来区分的话，有机架式(RacktypeUPS)、模块化(ModularUPS)和塔式(TowertypeUPS)机型。这个相对比较好理解，便于安装在标准服务器或网络机柜里面结构的UPS称为机架式UPS，功率单元、旁路切换单元采用模块化结构组成的机型称为模块化UPS，整流逆变均是按规定功率设计的整体机型称为塔式机型。通常所说的高频机和工频机指塔式机型,机架式UPS只是把小功率(小于20KVA)的塔式机型的物理结构调整以适合机架安装，本文不对机架式UPS进行对比分析。
一、工频机
工频UPS即基于变压器输出的UPS,使用SCR晶闸管器件作为整流器元件，整流器调制工作频率与电网频率(50Hz)一致，这种机型称为工频机。工频UPS由整流器、逆变器、静态旁路、维修旁路、输出变压器组成。输出变压器是UPS电源的必要组成部分,起升压作用。因为UPS的整流、逆变的两次变换均为降压环节(SCR的管压降),所以在UPS输出之前必须有一个环节用于升压,这个输出变压器就是用来实现这一功能的。
常见工频机有2种机型，6脉冲工频整流和12脉冲工频整流机型，原理图如下：
12脉冲整流工频机是在6脉冲的基础上再增加1个6脉冲整流器和一个移相变压器，这样能够带来更优的整流参数指标，与比6脉冲整流相比，12脉冲整流在输入功率因数和谐波电流THDi参数指标上有明显优势，其指标对比如下：
目前工频机在市场上逐渐萎缩，特别是在数据中心和通讯机房，已经逐渐被高频机、模块化UPS所代替。工频机也有其自身特点，在工业领域，尤其是石油石化、化工、高端制造等行业，工频机仍然是主角，在整个UPS行业，工频机市场占有率保持在30%以上。
二、高频机
高频机又有3种常见类型，在90年代后期，一种在SCR整流后端增加BOOST升压斩波电路，将直流提升到UPS输出所需的电压，从而省掉了输出变压器。可以简单理解为以直流升压取代了之前工频UPS变压器的交流升压，这样不但成本更低，把UPS体积和重量大大降低，可以说是UPS内业重大技术革新。这种无变压器的UPS,虽然整流器的前半部分仍然SCR器件，但其整流后半部分包含IGBT高频升压斩波电路，从国内的定义上来看，这也属于高频机。目前这种BOOST升压斩波高频机型已越来越少，只有一些中小功率UPS会继续采用。
随着电力电子功率器件和UPS控制技术的不断发展，先后出现全IGBT机型和全IGBT+输出隔离变压器机型，即IGBT整流+IGBT逆变无变压器机型和IGBT整流+IGBT逆变有变压器机型，其整流器采用高频调整方式，调制频率一般都是上千Hz。
根据整流器调制频率定义的UPS机型，3种的高频机的原理图如下：
高频机的特点是无变压器，体积小重量轻，功率密度大，整机效率高，输入谐波电流小，因此其发展前景更被看好，高频化是电力电子发展的趋势。但从应用情况来看，高频机在环境适应性和抗冲击能力上仍然不及成熟度更高的工频机。
随着社会供电环境对绿色电源和节能降耗的产品需求不断增加,高频IGBT整流UPS电源技术有了很大发展,IGBT器件的可靠性和稳定性也有了很大的发展，到现在已经越来越多的用户选择高频机，特别是在数据中心领域、金融、通讯领域高频机已是用户机型。
三、模块化机型
模块化UPS是把高频UPS的功率部分单独做成一个个功率模块，然后每个模块并联输出，另外旁路切换模块和控制单元也做成模块单元，这样整台UPS就是一个个模块叠加而成。模块化UPS的特点是，功率部分很容易实现冗余功能，只要UPS带载功率富余量大于单个模块功率，UPS功率部分即可实现“N+1”冗余，从而提高UPS供电的可靠性。模块化UPS还有个好处就是可用性高，当某个模块故障时，直接更换模块，维修时间非常短，维修非常方便。另外，模块化UPS还经常提到“边成长边投资”的模式，即用户可以在初始建设时购买较少的功率模块，在业务增长用户设备增加后再购买功率模块进行UPS扩容。模块化UPS的原理结构图如下：
在高频机出现不久后，模块化UPS就应运而生，模块化UPS从理论上来说也是高频机的一种，只是其结构与普通高频塔式机型差别较大。模块化UPS对并联控制技术要求比较高，早期的模块化UPS故障率偏高，每次维修更换模块成本不低，因此选择模块化UPS的用户很少，不是市场的主流。但随着并联控制技术逐渐成熟，模块化UPS可靠性逐渐提高，而其高效率和高可用性的特点逐渐被市场认可，尤其是华为携模块化UPS重现UPS市场，迅速带动模块化UPS高速发展，其市场占有率直线上升，特别是在IDC信息机房、金融等领域，已和高频塔式机不分上下。
四、三种机型的比较
工频机、高频机、模块化UPS三种机型各有各的特点，我们从成熟度高、可扩展性、冗余性、整机效率、输入谐波、PF指标、占地面积、快速维修等多方面进行比较：
结束语
工频机、高频机、模块化机型是目前UPS电源市场上常见的三种机型，其各有各的特点，满足不同类型的客户。不同类型的用户，有其自身的应用环境特点及其负载特性，作为厂家我们站在客户应用的角度来选择适合用户的机型，而不是单纯从技术层面看哪种机型技术。UPS电源解决的是用电可靠性，不一定合适。作为使用者，应该从自身的角度，来选择的方案，从而确定适合自己的UPS电源机型。
