要提升系統(tǒng)的可用性首先要提升關(guān)鍵路徑的可用性。從路徑圖上可以看到就是控制模塊與輔助電源。輔助電源是整個(gè)UPS的關(guān)鍵點(diǎn)，如果輔助電源不工作整個(gè)UPS都將癱瘓。提升輔助電源可用性的方式可以有很多種方案：一種是改進(jìn)設(shè)計(jì)，提升MTBF；一種是對(duì)輔助電源也適用并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，提升可用性；再一種是對(duì)UPS的三條可用性路徑分別使用不同的輔助電源，相當(dāng)于把原來(lái)完全串聯(lián)的路徑改成并聯(lián)。在UPS設(shè)計(jì)中可以混合使用這幾種方式，由于上面三條可用性通路是并聯(lián)的，而旁路通路本身是可用性最高的一條，因此最為推薦的設(shè)計(jì)就是優(yōu)先提升旁路的可用性，對(duì)旁路單獨(dú)使用一套輔助電源供電，并且這套電源的盡量采用簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，以擁有高的MTBF。

控制模塊同樣也是影響到所有路徑的關(guān)鍵點(diǎn)，也必須擁有高的可用性。參照輔助電源的處理方法，也可以給相對(duì)獨(dú)立的旁路路徑配備單獨(dú)的控制模塊，并且通過(guò)與其余控制功能協(xié)調(diào)工作來(lái)達(dá)到高可用性的目的。同樣，旁路上的控制模塊也要盡量簡(jiǎn)單，以提升可靠性。一種推薦的做法是旁路控制模塊不斷的檢測(cè)UPS主控制模塊的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)主控制模塊，則自動(dòng)切換到旁路方式。此外，對(duì)于主控制模塊來(lái)說(shuō)也可以通過(guò)冗余的方式來(lái)提升可用性，比如采用雙MCU結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)MCU檢測(cè)到另外一個(gè)MCU發(fā)生故障時(shí)可以接管另一個(gè)MCU的功能，或者采取緊急措施如轉(zhuǎn)旁路來(lái)保證負(fù)載不斷電。

對(duì)于UPS來(lái)說(shuō)，電池是保證UPS能夠在市電或者旁路斷電發(fā)生時(shí)繼續(xù)維持供電的關(guān)鍵，但是串聯(lián)環(huán)節(jié)最多，也恰恰是可用性最為薄弱的環(huán)節(jié)。一般電池規(guī)格書(shū)里面會(huì)說(shuō)明充電電流不要超過(guò)0.15CC，這就意味著電池在UPS滿(mǎn)載放電放完之后要用數(shù)倍的時(shí)間才能重新充滿(mǎn)，從這個(gè)意義上講其可用性一般都在20%以下。但是由于電池并不是連續(xù)工作的，只要在電池放完前市電恢復(fù)，在重新充電的過(guò)程中也沒(méi)有再發(fā)生斷電，那么負(fù)載仍然不會(huì)受到影響。從這方面來(lái)看，電池的可用性在只會(huì)發(fā)生短時(shí)間的斷電情況下還是很高的。

再重新來(lái)審視電池回路的可靠性，在電池與市電之間還有一個(gè)充電器模塊環(huán)節(jié)。如果充電器損壞則電池在一次放完電之后就無(wú)法再充回，導(dǎo)致下一次市電停電時(shí)負(fù)載斷電。但是充電器只是在電池需要充電時(shí)才會(huì)工作，因此如果能夠及時(shí)對(duì)充電器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，在發(fā)現(xiàn)充電器異常時(shí)及時(shí)報(bào)警，就能夠避免充電器故障帶來(lái)的問(wèn)題，從而提升整個(gè)UPS的可用性。對(duì)于電池也有一樣的手段。電池在使用多次之后也會(huì)面臨容量下降和失效的問(wèn)題，但是如果能夠通過(guò)電池狀態(tài)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)電池失效并及時(shí)更換，也能夠有效提升UPS的可用性。

UPS系統(tǒng)的可靠性

由于UPS并非一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用系統(tǒng)，而是要搭配有其他一些環(huán)境因素在里面，所以這些外部因素也是必須考慮進(jìn)來(lái)的。前面提到過(guò)，UPS電池的備電時(shí)間是有限的，如果斷電時(shí)間比較長(zhǎng)，導(dǎo)致電池電放完，那么負(fù)載就仍然會(huì)斷電。因此UPS可用性會(huì)受到市電發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間斷電概率的影響。

為了解決這一瓶頸，可以在UPS系統(tǒng)中加入一個(gè)特性和電池互補(bǔ)的備用電源：在市電斷電時(shí)的不需要很快反應(yīng)，但是在長(zhǎng)時(shí)間停電條件下能夠持續(xù)提供電力，燃油發(fā)電機(jī)組就是最為合適的一個(gè)選擇。因此在UPS系統(tǒng)配置上可以加入一個(gè)自動(dòng)切換裝置，在市電停電后切換到發(fā)電機(jī)組。這樣一來(lái)能夠極大的提升長(zhǎng)時(shí)間斷電條件下UPS系統(tǒng)的可用性。如此則UPS系統(tǒng)的可用性路徑就成為

雖然在可用性路徑里面多串聯(lián)了一個(gè)市電與發(fā)電機(jī)切換用的ATS，增加了單調(diào)路徑發(fā)生故障的概率，但是相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間斷電帶來(lái)的可用性問(wèn)題來(lái)說(shuō)還是值得的。

在UPS應(yīng)用的另外一個(gè)分支是目前正在興起的直流UPS系統(tǒng)。直流系統(tǒng)的思路是出于提高效率的目的，減少電源系統(tǒng)中間的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，電力分配部分由原來(lái)的交流轉(zhuǎn)換成直流。一個(gè)理想的直流UPS系統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)用從市電到12V終端的應(yīng)用結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。

可以看出，理想的直流UPS系統(tǒng)由于把交流系統(tǒng)中UPS的逆變環(huán)節(jié)與服務(wù)器電源中的PFC環(huán)節(jié)使用一個(gè)隔離型DC/DC環(huán)節(jié)來(lái)取代，從而可以改善效率。不過(guò)在直流UPS系統(tǒng)里面由于電池電壓的變動(dòng)范圍是比較大的，為了取得更優(yōu)化的效率曲線(xiàn)，在后級(jí)的服務(wù)器電源中也有可能使用兩級(jí)結(jié)構(gòu)。也就是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換，減小服務(wù)器電源隔離DC/DC轉(zhuǎn)換級(jí)的輸入范圍，以得到更好的節(jié)能效果。此時(shí)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖