数据机房高压直流供电模式的探讨--中国移动

《数据机房高压直流供电模式的探讨--中国移动》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、数据机房高压直流供电模式的探讨中国移动通信集团高健周平颜士军摘要：随着信息技术的发展和数据业务的迅速扩大，电信网络正处于变革之中，电信网络的变革必然影响到电源系统。数据通信设备要求交流电源与电信设备传统的-48V直流电源不兼容，因而对电源设备提出了新的要求——应达到高可靠性、高可用度和高效率的要求。如何构成这种新的电源系统？这是通信电源系统设计有待解决的新问题。上个世纪90年代末以来，国内外已开始注意和研究适应数据通信设备融合的电源系统结构，提出了一些新型实施方案。我们也在探索合理的数据机房供电系统，下文将简要分析与探讨。关键词：数据机房高压直流270V一、前言今天，数据设

2、备中使用交流电源的信息通信设备种类越来越多，而且容量越来越大，UPS供电系统已经广泛地应用于各通信运营商的通信局站中。随着我国通信行业的高速发展，数据业务的快速增加，通信局站的UPS供电系统已经成为网络安全的重要一环，UPS供电系统的大量应用，加剧了通信局站的供电压力，增大了安全隐患，也加大了设备维护工作量。尽管出现了双总线UPS供电系统，增加了UPS供电的可靠性，但随之又加大了机房使用面积及增加了设备投资，UPS供电系统的安全运行已经越来越受业内人士的高度重视，同时也是维护人员最为担心的重要一环。众所周知，直流供电系统的可靠性要高于UPS供电系统，那么我们能不能找到一种新

3、的供电系统来取代UPS供电系统，消除人们的顾虑呢。本文将对一种新型的高压直流供电系统做一些应用探讨。自上世纪80年代以后，很多国家都在研究和实施300~400V高压直流(HVDC)供电系统。国际电信能源会议的组织者很关心这项工作，经常发布各国的论文，如1999年日本代表提出《290V直流供电系统是电信和数据高效和可靠的供电系统》；法国电信和阿尔卡持公司相继于1999年提出《供电给新的电信网络和服务用的新的供电系统》，2000年又发表了《用于电信和数据融合的整流型AC供电的新方法》；2007年发表了美国《在电信和数据中心改进能源效率的400V直流供电系统的评估》和瑞典《在Gn

4、esta市数据中心运行一年的9kWHVDCUPS供电系统》等论文。二、高压直流供电解决方案与传统48V供电系统类似，高压直流供电系统是由多个并联冗余整流器和蓄电池组成的。在正常情况下，整流器将市电交流电源变换为270V、350V或420V等直流电源，供给电信设备，同时给蓄电池充电。电信设备需要的其它电压等级的直流电源，采用DC/DC变换器变换得到。市电停电时，由蓄电池放电为电信设备供电；长时间市电停电时，由备用发电机组替代市电，提供交流输入电源。与传统的-48V直流电源系统的一样，蓄电池备用时间为1～24h，典型的蓄电池备用时间为1～3h。图2图1供电示意图目前在国内通信中

5、主要试用了270V电压级别的高压直流电源系统，在试用中优点得到了较充分的体现。1服务器电源直流供电的可行性1.1ATX标准（功因低、谐波大、效率低）ATX标准是Intel在1997年推出的一个规范，输出功率一般在125瓦～350瓦之间。ATX电源通常采用20Pin(20针)的双排长方形插座给主板供电。随着Intel推出Pentium4处理器，电源规范也由ATX修改为ATX12V，和ATX电源相比，ATX12V电源主要增加了一个4Pin的12V电源输出端，以便更好地满足Pentium4的供电要求（2GHz主频的P4功耗达到52.4瓦）。鉴于ATX的普遍使用和高压直流供电的优势

6、，因此希望探讨采用直流高压供电和ATX电源结合的供电的方式，即对ATX电源采用直流供电，然后由ATX电源输出所需电压的可行性。分析过程：图2典型ATX电源的整流逆变部分电路图2的ATX电源典型电路（来源于华硕的DTKPTP-2038）中的整流及逆变部分，由于电源中存在开关变压器的隔离作用，因此，只要开关变压器前端的电源波形合适，后端的输出也将一致，所以本文只分析在供电电源由交流变为直流的情况下，开关变压器前端的电压波形变化情况。根据对图2的电路分析，在电路上端的开关接230V时，等效简化电路与交流电源时一致，其采用直流与交流供电时结果A、B两点的电压波形几乎完全一致，采用

7、直流供电时将没有交流供电经过整流滤波仍存在的少量的电压波动（如图3所示），效果将更好。图3.直流供电后A、B两点电压将与交流供电电压波形一致然而当电路上端的开关接115V接口时，前端电路所受主要影响的通路如图4所示，其采用直流供电时将产生严重的后果。图4开关接115V接口时，前端电路所受主要影响的通路当采用交流供电转为直流供电以后，C点电压将由交流（具体电压幅值视具体电路而定）转为恒定直流275V，这样，D点的电压也将由交流正弦波形转化为由三极管Q1、Q2控制的方波波形，由于其余电路部分过于复杂，在此先不作分析，但