高压直流供电模式在边防数据中心应用研究

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1、高压直流供电模式在边防数据中心应用研究　　摘要：数据中心采用HVDC（高压直流供电）供电，可有效降低投资和运维成本，提高供电系统的可靠性，逐步成为数据中心的一种新型供电模式。该文就边防数据中心采用高压直流供电模式的可行性进行分析，与传统的UPS供电进行对比，HVDC供电既提升了供电的可靠性，又能大幅提高供电效率，成本节约明显。　　关键词：高压直流供电；HDVC；数据中心；可靠性　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）25-0032-03　　Abstract：DatacenterusingHVDC（highvoltagedirectcurrentpower

2、supply）powersupply，caneffectivelyreduceinvestmentandoperationandmaintenancecosts，improvethereliabilityofpowersupplysystem，andgraduallybecomeanewtypeofdatacenterpowersupplymode.ThisarticleanalysisthefeasibilityoftheborderdefencedatacenterbyHVDCpowersupplymode，comparedwiththetraditionalUPSpowersupply，

3、HVDCpowersupplycannotonlyimprovethereliabilityofpowersupply，andcangreatlyimprovethepowerefficiencyandcostsavingsignificantly.　　Keywords：HighVoltageDCPowerSupply；HDVC；datacenter；reliability9　　1概述　　目前，公安边防总队级以上单位都建设了数据（信息）中心，随着网络和数据业务的迅速发展，传统的UPS供电模式的可靠性、安全性以及高能耗等方面问题逐渐显现，主要表现在：一是传统UPS电源模式效率低。对于总队级以上单

4、位等供电级别要求高的机房，一般采用1+1冗余备份方式，每台UPS的实际负载多在35%以下，效率低下。二是UPS并机复杂要求高。为提高电源系统的可靠性和容量，数据中心交流UPS供电系统一般采用多台并机工作模式，并机控制电路复杂、要求高，每台UPS的输出电压相等，频率、相位一致，一旦并机控制电路出现故障，将导致UPS并机失败，无法给数据中心设备供电。三是存在安全隐患。市电断电后，UPS利用后备电池组逆变输出继续供电，若逆变电路出现故障，仍然无法正常供电。　　近年来，国内许多数据中心机房采用了高压直流供电（HVDCHighVoltageDirectCurrent）新的供电模式，对机房电源线路进行简单

5、改造后，直接用高压直流电源代替传统的UPS电源系统，有效地降低了投资和运维成本，提高供电系统的可靠性。　　2边防数据中心使用高压直流供电的可行性分析9　　高压直流电源（HDVC）是一种新型的直流不间断供电系统，这里的高压直流是相对于传统通信机房使用的-48V直流通信电源而言的。HVDC系统主要由交流配电单元、整流模块、蓄电池组、直流配电单元、电池管理单元、绝缘监测单元及监控模块组成。正常状况下，整流模块将交流配电输出的380V交流市电转换成240V高压直流，高压直流通过直流配电单元给设备供电，同时直接给蓄电池组充电。当市电断电或交流输入发生故障时，转由蓄电池组给设备高压直流供电。　　2.1为什

6、么直流电源可以替代交流电源？　　图1是计算机设备电源工作原理图。计算机设备电源模块的输入是交流的，但是最终输出还是直流，其核心部分为DC/DC变换部件。只要能给DC/DC变换部件提供一个适合的直流电源，不用交流输入，电源模块也能正常输出。这种情况下，就可以不使用UPS系统，也避免了使用UPS而带来的各种不利因素。　　2.2直流电源如何替代交流电源？　　直流供电的设想是将一定电压范围的直流电源，直接从原来交流UPS输入端输入，对服务器等设备的电源模块不进行任何改造，这样就需要对电源模块能否满足直流供电的要求进行论证。图2和图3分别是负载设备在交流供电和直流供电时的整流原理。　　图2中电源部分，交

7、流输入正半周时的电流走向为：A→D2→C→D→D4→B，负半周时电流走向为：B→D3→C→D→D1→A，整流管D1、D3和D2、D4轮流导通。通过整流，交流电压从A、B端直接传输到C、D端，并保持C、D直流输出。　　图3中电源部分，直接采用直流电压输入时，电压相位不变，整流管D2、D4一直导通，电压从A、B端直接传输到C、D端，并保持C、D直流输出。对比图1，对计算机等设备来说，不论在电源模块输入