本文对UPS内部规划，UPS体系以及配电体系的可用性进行剖析，给出了进步UPS电源体系可用性的思路。经过剖析成果能够发现在UPS中选用旁路与市电独立的电源，参加多CPU监控，参加电池监控等办法能够明显进步UPS的可用性。别的一方面在体系层次上，挑选模块化的结构，缩短修理替换时刻，更多运用并联结构，也能够明显进步可用性。
UPS电源的可靠性
从单个UPS的规划来说，能够把整个产品依照模块进行区分，下面图中是一个典型的UPS体系结构图：
从图中能够看到，UPS各个模块之间的依托联系比较复杂，可是仍是能够分出串并联的联系如下：
辅佐电源与一切其他模块都是串联的，因而辅佐电源的可用性直接约束了体系能够到达的最高可用性等级；
操控模块与除辅佐电源之外的其他模块也都是串联的，因而操控模块的可用性也会直接影响到体系整体可用性规划；
关于负载端来说，能够直接相连的只需旁路模块与逆变模块，而这两个模块是并联的；
PFC/整流模块与电池升压模块是并联的，之后再与逆变模块串联； 从动力供应者来讲，这儿旁路电源与市电电源是两路独立的电源，而电池动力是由市电经过充电模块供应的。假如充电模块毛病的话电池就没有能量存储，实际上也无法完成正常的UPS功用，因而市电-充电模块-电池也是串联的。这样能够画出整个UPS体系的可用性串并联途径图：
从这一途径联系里能够看到，一共存在3条并联的途径，而每一条途径各自又是由数个模块串联起来的。正与前面剖析的相同，辅佐电源与操控模块的可用性是串联在一切通路上的，因而假如这两者规划有缺点的话UPS的可用性是无法做的很高的。电池回路串联有最多的模块数量，也是可用性最低的一条途径。
要进步体系的可用性首先要进步要害途径的可用性。从途径图上能够看到便是操控模块与辅佐电源。辅佐电源是整个UPS的要害点，假如辅佐电源不作业整个UPS都将瘫痪。进步辅佐电源可用性的办法能够有很多种计划：一种是改进规划，进步MTBF；一种是对辅佐电源也适用并联冗余规划，进步可用性；再一种是对UPS的三条可用性途径别离运用不同的辅佐电源，相当于把本来彻底串联的途径改成并联。在UPS规划中能够混合运用这几种办法，因为上面三条可用性通路是并联的，而旁路通路自身是可用性最高的一条，因而最为引荐的规划便是优先进步旁路的可用性，对旁路独自运用一套辅佐电源供电，而且这套电源的尽量选用简略的规划，以具有高的MTBF。
操控模块相同也是影响到一切途径的要害点，也有必要具有高的可用性。参照辅佐电源的处理办法，也能够给相对独立的旁路途径装备独自的操控模块，而且经过与其他操控功用和谐作业来到达高可用性的意图。相同，旁路上的操控模块也要尽量简略，以进步可靠性。一种引荐的做法是旁路操控模块不断的检测UPS主操控模块的状况，假如发现主操控模块，则主动切换到旁路办法。此外，关于主操控模块来说也能够经过冗余的办法来进步可用性，比方选用双MCU结构，当一个MCU检测到别的一个MCU产生毛病时能够接收另一个MCU的功用，或许采纳紧急办法如转旁路来确保负载不断电。
关于UPS来说，电池是确保UPS能够在市电或许旁路断电产生时继续保持供电的要害，可是串联环节最多，也恰恰是可用性最为单薄的环节。一般电池标准书里边会阐明充电电流不要超越0.15CC，这就意味着电池在UPS满载放电放完之后要用数倍的时刻才干从头充溢，从这个意义上讲其可用性一般都在20%以下。可是因为电池并不是接连作业的，只需在电池放完前市电康复，在从头充电的过程中也没有再产生断电，那么负载依然不会受到影响。从这方面来看，电池的可用性在只会产生短时刻的断电情况下仍是很高的。
再从头来审视电池回路的可靠性，在电池与市电之间还有一个充电器模块环节。假如充电器损坏则电池在一次放完电之后就无法再充回，导致下一次市电停电时负载断电。可是充电器只是在电池需求充电时才会作业，因而假如能够及时对充电器的状况进行监控，在发现充电器反常时及时报警，就能够防止充电器毛病带来的问题，然后进步整个UPS的可用性。关于电池也有相同的手法。电池在运用屡次之后也会面对容量下降和失效的问题，可是假如能够经过电池状况监控发现电池失效并及时替换，也能够有用进步UPS的可用性。
UPS体系的可靠性
运用UPS电源体系时，不只需定时对各首要元件进行检查，还要对UPS电池组的各个电池单元端电压与内阻进行检测。若发现其电池组的某个电池单元的端电压差值>0.4 V或许内阻>0.08Ω的时分，就应该断开作业反常的电池单元与电池组的衔接导线，运用外置的独立充电器对作业反常的电池单元进行独自充电，将其充电电压（对12V蓄电池而言）保持在13.5~13.8 V之间，充电时刻操控在10~12h.需求留意的是，UPS电源在运用过程中，电池组内的各个电池单元的充电会不一致，或许产生电池单元端电压以及电池内阻的不平衡。这些是无法依托UPS电源体系内部充电回路对其充电而得到消除和校对的，若不及时对不平衡电池单元进行脱机均衡充电的话，或许导致上述问题愈加严峻。
为了处理这一瓶颈，能够在UPS体系中参加一个特性和电池互补的备用电源：在市电断电时的不需求很快反响，可是在长时刻停电条件下能够继续供应电力，燃油发电机组便是最为适宜的一个挑选。因而在UPS体系装备上能够参加一个主动切换设备，在市电停电后切换到发电机组。这样一来能够极大的进步长时刻断电条件下UPS体系的可用性。如此则UPS体系的可用性途径就成为
虽然在可用性途径里边多串联了一个市电与发电机切换用的ATS，添加了单调途径产生毛病的概率，可是相对长时刻断电带来的可用性问题来说仍是值得的。
在UPS运用的别的一个分支是现在正在鼓起的直流UPS体系。直流体系的思路是出于进步功率的意图，削减电源体系中心的转化环节，电力分配部分由本来的沟通转化成直流。一个抱负的直流UPS体系服务器运用从市电到12V终端的运用结构见下图：
能够看出，抱负的直流UPS体系因为把沟通体系中UPS的逆变环节与服务器电源中的PFC环节运用一个阻隔型DC/DC环节来替代，然后能够改进功率。不过在直流UPS体系里边因为电池电压的变化规模是比较大的，为了获得更优化的功率曲线，在后级的服务器电源中也有或许运用两级结构。也便是经过一个简略的转化，减小服务器电源阻隔DC/DC转化级的输入规模，以得到更好的节能效果。此刻的结构见下图：
在这种直流UPS体系里边，不存在沟通UPS中的旁路回路了，只存在一个市电到电池回路，这个回路也兼有充电器的效果。因而从单个UPS的可用靠性视点考虑，直流UPS可靠性链路只需两条，其间一条是两级改换加上辅佐电源与操控板，别的一条是电池，见下图所示：
与沟通UPS比较，直流UPS供电少了沟通UPS的旁路回路，少了一个进步可用性的回路。可是电池是直接给负载供电的，可用性要高于沟通UPS。因而在可用性的方面直流供电体系有得有失。可是另一个方面直流体系比沟通UPS更简单进行并联，然后能够运用添加并联台数的办法添加可用性。
配电体系的可用性
关于一般的UPS体系运用来说，存在两种常见的装备办法，一种是双机热备份，见下图所示：
这种装备办法下两台UPS是彻底并联作业的。根据前面可用性的原理，第二种装备办法比第一种会有更高的可用性。
这儿就反映了可用性与可靠性的一个明显不同。关于两台并联冗余装备的UPS，因为器材多了一倍，那么呈现毛病的概率也会增高，因而从计算意义上来讲整个体系的MTBF会下降。可是因为其间一台呈现毛病之后依然有一台在作业，只需出毛病的UPS能够很快修正，负载就依然处在有用的保护之中，可用性是进步的。从负载的视点衡量，评价体系的可用性比可靠性愈加有意义。
在可用性的界说中，电源体系康复的时刻越短，则可用性也会越好。因而把电源体系规划为模块化易替换的结构，能够大大减小保护时刻，然后使得可用性明显改进。
关于机房运用的场合，双总线的概念运用非常广泛。关于要害的服务器负载，一般都供应两组电源输入。相应的，在配电部分就也能够对应选用两组独立的电源总线。结合UPS自身就支撑双总线输入，实际上能够构造出很多种组合方法。对不同办法进行比较后，比较引荐的一种典型的结构见下图所示：
这儿把两组独立市电都供应两套UPS体系，然后每一套UPS体系作为一条总线来运用，能够充分发挥市电双总线，UPS内部双总线以及负载双总线高可用性的优势。
