近来跟一些业内客户交流，笔者听到了一个“新奇”的说法：某厂家的模块化UPS有一个奇妙的功能，就是单个功率模块可以单独作为完整UPS使用，并列为一大卖点。看来市场营销也要与时俱进，这不就是以前的“分散旁路”的模块化UPS吗？十多年来都没有改变过的技术，现在被包装成新卖点了，这真是“知识就是力量”啊。

熟悉模块化UPS发展的业内同仁应该都了解，模块化UPS的系统架构从开始就有两条不同的技术路线：分散旁路和集中旁路。这里笔者想从技术的来源和性能可靠性来对比谈谈这两种方案的选择，希望能给读者一些启发和帮助。

一、两种旁路方案的架构定义和来源

模块化UPS，顾名思义，是将大功率的UPS系统，分开成多个子模块并联，通过优化的系统控制，实现系统的在线扩容升级、维护，并大幅提高系统的可靠性、可用性和节能效果，降低客户的维护成本，近年来已经渐渐成为主流客户的首选。下面以市场上典型的基于10个30kVA功率模块的300kVA系统来做分析。

（1）分散旁路架构

分散旁路架构，即每个功率模块含有整流、逆变和电池变换等部分以外，还含有与功率模块容量相等的静态旁路，可以认为是一台没有液晶监控的UPS。多个模块在机柜中并联组成系统，模块间相互关系类似于传统多并机UPS系统。系统切换到旁路供电时，负载由所有功率模块内的分散旁路来并联供电。系统架构图如图1所示。

图1. 分散旁路架构图

（2）集中旁路架构

集中旁路架构，系统只有一个与系统容量相等的集中旁路模块，功率模块内仅包含整流、逆变和电池变换电路，每个部分均由独立的控制器，模块间的并联不再是传统的UPS并机系统，而是包含复杂的逆变均流，旁路控制和监控等逻辑。系统架构图如图2所示。

图2. 集中旁路架构图

（3）两种技术方案的发展来源

模块化UPS的概念，最先起源于客户对系统维修的简易化的需求，希望能在故障情况下不影响关键业务，进行简单的更换操作即可恢复系统。厂家天然地就想到把UPS并机系统设计成模块化结构，这也就是分散旁路方案的来源。

分散旁路方案的优点是：控制简单，开发难度小，仅须将原有的UPS并机系统移植并优化监控部分即可；机柜成本低；旁路器件因为容量较小，成本也相对较低；静态旁路有多路冗余。

集中旁路方案是继分散旁路之后发展起来的技术路线，相比传统并机UPS系统，从并联均流控制、系统逻辑协调、容错能力方面都做了非常大的改动，可以说是一个全新的技术领域，开发难度大。

下面的章节将介绍两种技术路线带来的性能和可靠性方面的差异。

二、两种方案的性能差异

静态旁路作为UPS供电的最后一道屏障，重要性不言而喻，常见的旁路供电的情况有以下几种：逆变器故障、逆变器过载或过温、输出短路。可以看到，旁路供电的工况多数是极端工况，对器件的考核应该加倍严酷。

（1）稳态工况

旁路供电时，集中旁路方案很好理解，只有一个旁路提供全部电流，旁路容量按照系统最大容量来设计，跟模块配置数量无关，不存在任何问题。

分散旁路方案是由多路小功率静态旁路来承担负载，由于旁路回路是低阻回路，多回路的均流没有办法用软件方法来控制，模块间的均流完全取决于以下几个因素：

1）个体器件间的差异，主要是导通压降的差异，器件厂家的分散性不可避免；

2）回路阻抗的差异，主要是各回路线缆的长度无法保证一致，且线缆连接点阻抗因工艺控制等原因无法把握；

一般来说，即使是最乐观的估计，均流差异都不大可能会小于20%以内，也就是说，存在部分模块电流过大的风险，这在严酷的应用中是非常危险的。

由于这个不可控的均流能力，部分厂家提出了“解决方案”——旁路均流电感，原理简单粗暴，就是每个旁路回路串联一个电感（如图3所示），利用电感的阻抗来平衡各支路的电流（同样也是常规并机系统的方法）。且不说电感量的10%的个体差异，带来更大的系统损耗，这种方案还会有下面瞬态性能上不可逾越鸿沟。

图3. 某厂家的旁路均流电感

（2）瞬态工况

逆变切换到旁路的工况，基本上是紧急工况，切换时序要求非常高，否则容易造成关键负载中断。在大负载或者是故障电流情况下切换，瞬间的操作电流可能会数倍于系统额定电流，这也就是为什么静态旁路设计要求更大的余量。

静态旁路器件抗瞬态电流冲击的主要参数是I2t，也就是短时间（一般小于10ms）的电流积分，如果I2t过大，器件即很可能烧毁。UPS的性能参数中，常见规定的旁路过载能力为1000% 维持10ms，也就是在配电开关保护时间（10ms）内旁路需要提供不小于10倍额定电流。下面以300kVA系统为例，分析不同器件的抗冲击能力的差异。

分散静态旁路器件，因为目前技术能力的原因，器件单体最大电流等级为70A，根据某著名厂家的器件规格书，提供的最大I2t为7200A2S（<10ms），300k系统可以认为是10路器件并联运行。< p="">