Eine bedeutende technologische Entwicklung
Die ersten in den 1960er Jahren vermarkteten USV-Systeme waren darauf ausgelegt, die Ausgangsspannung zu stabilisieren und die Last im Falle eines Ausfalls der Hauptnetzversorgung unterbrechungsfrei weiter zu versorgen, allerdings mit begrenzter Zuverlässigkeit.
Die Evolutionskette der USV-Systeme wurde in den 1970er Jahren mit der Einführung des statischen Bypass-, der im Falle eines Wechselrichterausfalls oder einer Überlastung eine unterbrechungsfreie Lastumschaltung auf das Backup-Stromnetz ermöglichte und über eine Architektur verfügte, die die Gesamtzuverlässigkeit erheblich verbesserte.
In den letzten Jahren hat der Aufstieg von Cloud bedeutende technologische Fortschritte bei USV-Systemen ermöglicht. Die absolute Notwendigkeit, große Datenmengen in umfangreichen Serverinfrastrukturen wie Rechenzentren, hat zu einer deutlich höheren Nachfrage nach Sicherheitssystemen geführt. Und die neueste Generation von USV-Systemen erfüllt diese Anforderungen.
Diese kritischen Lasten können sich nicht auf eine einzelne USV-Stromversorgungskonfiguration mit statischem Bypass, sondern nur auf eine USV mit einer hohen Anzahl parallel geschalteter Module, die redundant in einem Rack angeordnet sind.
Als Reaktion auf die sich wandelnden Marktanforderungen haben USV-Hersteller wie Salicru ihre Architektur in den letzten Jahren weiterentwickelt, um Effizienz und Leistung zu verbessern. Die Zuverlässigkeit einer redundanten Parallel-USV hängt maßgeblich von der Ausfallrate des Parallelbusses ab, der den kritischsten Fehlerpunkt darstellt. In redundanten Parallel-USV-Ketten sind jedoch die statischen Bypass- und ihre Steuerelektronik sowie die Netzspannung redundante Komponenten und haben daher einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Gesamtzuverlässigkeit.
Modulare Technologie und ihre Vorteile
Modulare USV-Systeme bestehen aus einer großen Anzahl von Modulen, die redundant parallel geschaltet sind, und stellen die logische Weiterentwicklung paralleler USV-Systeme dar. Doch worin bestehen ihre Vorteile?
Zu den Vorteilen zählt unter anderem die hohe Zuverlässigkeit der Serienfertigung identischer Module, die eine kritikalitätsabhängige Auswahl der Redundanzstufen ermöglicht. Auch die hohe Verfügbarkeit ist bemerkenswert: Bei gleicher Zuverlässigkeit wie bei einer herkömmlichen USV lassen sich Verfügbarkeiten (A) von 99,9 ...
Zur Optimierung der Systemeffizienz sind die Verbesserung der Modulleistung und ein intelligentes Management die beiden Hauptansätze. Im ersten Fall ermöglicht das Einzelmodul-Design die Optimierung der Leistungswandler für maximale Leistung durch die Auswahl der geeigneten Topologie und Komponenten. Im zweiten Fall, unter Berücksichtigung der Tatsache, dass ein Modul seine maximale Leistung bei etwa 75 % der Last erreicht, des redundanten Systems und der potenziell schwankenden Last, können Systemmanagementkriterien angewendet werden, sodass nur die für die Leistungsmaximierung notwendigen Module betrieben werden. Darüber hinaus kann ein zyklischer Betrieb implementiert werden, um die Betriebszeit aller Systemmodule anzugleichen und so deren Zuverlässigkeit zu optimieren.
Im speziellen Fall von Rechenzentrenbietet ein redundantes, paralleles modulares System einen besonders wichtigen Vorteil, da es die Erreichung einer hohen Einstufung (Tier III oder IV) erleichtert und somit ein höheres Maß an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit gewährleistet, nicht nur aufgrund der strengen Spezifikation der verwendeten USV-Anlagen, sondern auch aufgrund der gesamten Auslegung der Rechenzentrumsumgebung, des Kühlsystems und der elektrischen Verteilung zu kritischen Lasten.
Darüber hinaus ermöglicht die modulare Struktur eine höhere Skalierbarkeit und somit eine einfache Anpassung an jede Art von Installation und deren zukünftige Weiterentwicklung. Sie bietet außerdem mehr Flexibilität durch die Kombination von Leistungsmodulen mit Batterielademodulen für längere Laufzeiten, ohne dass das USV-System überdimensioniert werden muss.
Weitere interessante Parameter
Weitere Vorteile einer modularen USV sind folgende:
- Niedrige mittlere Reparaturzeit (MTTR): Die redundante modulare Struktur kann eine hohe Systemverfügbarkeit bieten, abhängig von verschiedenen Faktoren wie: Hardware-Zuverlässigkeit, Redundanz gegen den Ausfall einzelner Elemente und Geschwindigkeit der Fehlerbehebung, d. h. Erreichen einer niedrigen mittleren Reparaturzeit (MTTR).
- Verbesserte Gesamtbetriebskosten (TCO): Dies wird durch die Senkung der Betriebskosten (OPEX) erreicht, da bei modularen Systemen durch ein angemessenes Management eine maximale Energieeffizienz des Moduls und des Gesamtsystems erzielt wird.
- Reduzierung der Investitionsausgaben: hauptsächlich weil die Herstellung einer großen Anzahl identischer Module die Entwicklung von Skaleneffekten ermöglicht, was die Herstellungskosten von USV-Anlagen senkt und eine hohe Preiswettbewerbsfähigkeit gewährleistet.
Natürlich ist es noch ein langer Weg bis zur Verbesserung der Gesamtleistung jedes einzelnen Moduls sowie der Effizienz der Verwaltung des gesamten modularen Systems, aber die Entwicklung der USV-Anlagen der Zukunft wird zweifellos im Bereich der modularen Systeme konzentriert sein.
Salicrus SLC ADAPT, ein Beispiel für Modularität
Ein Beispiel für Modularität bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen für Geräte und Systeme ist die SLC ADAPT. Diese USV-Systemreihe von Salicru bietet redundanten Schutz für kritische Anwendungen wie Rechenzentren jeder Größe, IT-Infrastrukturen, modulare und virtualisierte Rechenzentren sowie Dienste, die einen hohen elektrischen Schutz benötigen, um einen zuverlässigen, kontinuierlichen und qualitativ hochwertigen Betrieb zu gewährleisten.
Die SLC ADAPT-Serie besteht aus modularen Online- Doppelwandler -Technologielösungen mit DSP-Steuerungstechnik und einem dreistufigen IGBT-Wechselrichter sowie einer breiten Palette von Leistungsmodulstufen, was eine sehr hohe Flexibilität/Skalierbarkeit ermöglicht.
Eine der Haupteigenschaften der SLC ADAPT-Serie ist ihre Anpassungsfähigkeit, da sie konfigurierbare Lösungen von 10 kVA bis 1500 kVA ermöglicht, dank der großen Auswahl an verfügbaren Modulen (10, 15, 25, 30 und 50 kVA), der verschiedenen konfigurierbaren Systeme (2, 3, 4, 6, 8 oder 10 Module) und der Parallel-/Redundanzoption von bis zu 3 Systemen mit je 500 kVA.
Ein weiteres Merkmal ist ihre Verfügbarkeit, da Hot-Swap während des Betriebs hinzugefügt oder ausgetauscht werden können, was die mittlere Reparaturzeit verkürzt und die Wartungskosten senkt.
Darüber hinaus vereinfacht die Fernverwaltung des Systems, die sich in jede beliebige Plattform integrieren lässt, dessen Bedienung. Die umfangreichen Backup- sowie das intelligente Laden der Batterien gewährleisten den unterbrechungsfreien Betrieb der geschützten kritischen Lasten.
Abschließend sei zur Beschreibung dieser innovativen Salicru-USV ihre hohe Zuverlässigkeit hervorgehoben. Die DSP-Steuerung in Kombination mit der dreistufigen PWM-Technologie verbessert die Reaktionsgeschwindigkeit und erhöht zusammen mit der Lastredundanz die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) deutlich. Darüber hinaus lassen sich sowohl das Bedienfeld als auch das Bypass- Modul austauschen , ohne den Betrieb des Geräts zu beeinträchtigen.
Albert Carrera, Marketingleiter von Salicru.
Weitere Informationen:
SLC ADAPT technische Spezifikationen
Salicru Whitepaper – Modulare USV-Anlagen: Sind sie wirklich zuverlässiger?
