IDC机房设备采用高压直流供电可行性探讨

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1、论文IDC机房设备采用高压直流供电可行性探讨摘要：本文叙述了IDC机房设备采用高压直流供电，替代传统UPS供电凸现出来的优势：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、节能、安全、可靠。引言:随着互联网的大规模普及运用，网络视听、电子商务、电子信息等依托基础网络的业务大力拓展，其市场业务份额大幅提高，而目前网络业务的发展在全球仍然是朝阳产业，未来数年IDC业务还将得到持续高速发展，IT业还将新增大量的服务器投入运行；高压直流供电以其高可靠性，超低运营成本的优势取代传统UPS供电已是不可逆转的趋势。1、UPS供电现状的

2、弊端1.1工作效率低能耗高目前全国的IDC机房供电基本上均采用UPS供电方式，UPS供电又分为单机供电、1+1并联供电、N+1并联供电以及双母线供电方式；无论供电方式如何变化，它们都是以UPS为基础的组合性变化，UPS供电的本质没有变化；由于UPS自身组成的性质决定：输入级有滤波电感和滤波电容，输出级又有逆变器、输出隔离变压器；电流电压变换要经过交流变直流，直流再变为交流的两级变换过程，因此工作效率非常的低，经实际测试在60%-70%之间；由于IDC中心一般都规模较大，用电量惊人，因而提高供电效率，节省成本支出，也是当前的重要命题。论文1.2设备利用

3、率低，资源浪费严重UPS供电设备利用率低，以目前最常用的1+1并联供电方式为例：此种供电方式要求整个供电系统提供的安全供电能力不超过单台UPS额定容量的70%，正常工作时两台UPS负荷均担，即每台UPS工作在额定容量的35%，如果不出现单台UPS故障或者单台UPS进行检修，UPS系统在其整个运行寿命中，每台UPS是长期工作在额定容量35%以下的状态，而根据我们调查：实际使用中的UPS大多运行在额定负荷的20%-30%之间，导致花大量资金购买的设备处于闲置状态。1.3供电安全存在弊端大型UPS的输入均采用三相交流市电，为了保障供电安全重要场合UPS很少

4、有单机工作方式，并机冗余工作方式最为常见，两台以上UPS并联工作时，既要保证多台UPS都跟踪市电的相位、频率、幅值保持一致，同时还要求多台UPS之间的相位、频率、幅值也相互跟踪、同步，而这些参数是不断变化的，所以UPS只有不断的调整输出参数才能保障同步运行。实际工作中，随着市电的不断变化，以及电子元器件参数的变化，尤其是电子器件的零点漂移，往往在切换供电时造成中断，这种中断会给IDC中心的设备运行带来了巨大的影响和损失。并机冗余工作方式的另一个重要结构特点是：并联中的所有UPS输出端均是以实线连接在一起的，若其中的一台出现故障或由于输出端短路引发故障

5、，将直接影响系统中的所有UPS正常运行，单点引发的故障及易造成系统供电中断。1.4更新、扩容、维护难度大目前很多在网运行的UPS已经逾龄或接近逾龄，论文按照现在并机工作的模式及供电结构，必须中断通信业务方能进行设备更新，这必将给通信生产带来极大的影响；在网运行的UPS扩容也同样困难多风险大，因为扩容涉及到电源的频率、相序、相位、振幅等诸多复杂问题，而且系统调测时还要求将负载转换到旁路供电，这期间随时可能发生掉电的灾难；流供电系统只需要关注电压幅值一个参数，相比UPS安全很多。2、高压直流供电2.1服务器电源模块的特点IDC机房设备已服务器为主，现在生

6、产的每一只服务器自身都有两个以上的电源模块，模块之间主备用关系，正常工作时两个电源模块负载均担，当一只模块出现故障或检修时，另一只模块承担全部负荷；每一只电源模块基本工作原理如下图：DC/DC整流交流输入直流输出图1：服务器电源模块工作原理示意图从图1我们可以看出，电源模块的核心是DC/DC(直流变换)部分,我们只要能给DC/DC提供一个适合的直流电源即可保障电源模块的正常工作，没有必要一定输入交流电源，若不用输入交流电源，UPS也就可以不用，这样由于使用UPS而带来的种种不利因素也就不存在。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U

7、PS输入端输入，对服务器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。论文2.2高压直流供电的单管供电问题图2：服务器电源模块整流部分工作示意图服务器采用高压直流供电后，其基本整流电路“桥式整流”，将由原来的交流UPS供电时整流管1、3和2、4轮流导通，变成2和4单边导通，单边长时间导通整流管工作电流、整流管发热量能否满足要求，是顺利实现高压直流供电的关键参数。工作电流服务器开启后，运行功率是恒等的；当服务器220V交流供电时，它的等效直流是200V，如果给服务器直接输入直流260V，相当于电压提高了30%，则工作电流相

8、应下降30%，输入高压直流时流经整流管的电流，小于输入220V交流时流经整流管的电流。发热量我们知道发热量Q