数据机房高压直流供电模式的探讨.pdf

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1、数据机房高压直流供电模式的探讨中国移动通信集团前言随着我国通信行业的高速发展，数据业务快速增加，传统的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。而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的供电系统来取代UPS供电系统，消除人们的顾虑呢。因此我们对一种新型的高压直流供电系统做一些应用探讨。Page2of62前言而自上世纪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。在INTELEC上经常发布有各国的相关研究论文：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

2、靠的供电系统》1999年法国电信和阿尔卡持公司提出《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》2007年瑞典《在Gnesta市数据中心运行一年的9kWHVDCUPS供电系统》等等论文。Page3of62目录传统的UPS供电模式高压直流供电的可行性高压直流供电的特点高压直流供电的实例Page4of62传统的UPS解决方案UninterruptiblePowerSystem的缩写UPS，也就是不间断电源系统。在通信行业中，我们所说的UPS供电系统通常指

3、的是交流用不间断电源系统。就是当市电正常输入时，UPS通过整流、逆变为负载提供高质量的交流电源，同时其整流部分对蓄电池组进行充电；当市电中断（事故停电）或输入故障时，由UPS蓄电池组进行放电，通过逆变部分持续为负载提供高质量的交流电源，使负载维持正常工作。Page5of62传统的UPS解决方案蓄电池的备用时间一般设计为计算机有序关机或备用发电机组启动投入供电所需要的时间（一般为10～30min）。UPS本身故障时负载可经静态开关转换到旁路电源（市电）。市电长时间停电时，由备用发电机组替代市电，提供交流输入电源。Page6of62传统的UPS解决方案在通信大楼内UPS供电系统无论采用哪种形式

4、组成的，UPS供电系统对负载供电的方式基本都是一样的。手动旁路静态旁路交流配电柜直流变换器输出开关电子器件整流器逆变器整流器蓄电池组UPS供电系统主电路图商业机器内部供电图Page7of62传统的UPS解决方案下图给出了传统的数据通信设备用UPS电源系统结构：Page8of62传统的UPS解决方案随着电子产业的发展，UPS从上世纪末的出现到现在，也经历了从最初的6脉工频机，到现在12脉工频机、高频机，UPS技术也在不断地发展，而且近年的模块化UPS也应用于通信领域当中。可以说，大量的UPS供电系统的应用解决了目前交流通信设备的用电需求。Page9of62传统的UPS解决方案在通信局站中，常

5、见的UPS供电系统主要有以下几种：单机系统、1+1双机并联冗余系统、双机主从并联系统（双机串机系统）、n+1多机并联冗余系统，由于通信设备的需要，还有由以上系统组成的双总线UPS供电系统。Page10of62传统的UPS解决方案UPS供电模式串联热备份此种UPS供电方式消除了单点故障，实现简单，但是其同一时间只有一台UPS带载，因此存在超载能力差、主备机老化不均等问题，目前已经较少采用Page11of62并联冗余此种UPS供电方式，最大的好处是可以负载均分，其中任意一台UPS故障被切离，UPS系统不用做任何切换，仍可工作在在线模式。可以根据负载量，通过增加UPS的方式实现系统容量扩充。Pa

6、ge12of62双总线供电方式Page13of62双总线供电方式此种UPS供电方式，其最大的特点是同时提供2路互不影响的供电母线，分别提供给双电源负载，或者通过STS再提供给单电源负载。此方式也很好的消除了单点故障，但限于供电方案中又增加了LBS（同步控制）和STS（双路切换），因此也增加了故障点。Page14of62传统的UPS解决方案由于UPS供电系统大多采用并联冗余系统，也就是两台或者多台交流电源直接并联向负载进行供电，这就不可避免的会有些必须解决的问题。一、环流问题；二、并机带来的问题；三、系统电路复杂；四、能耗问题；五、旁路问题；六、占地面积大，尤其是双总线UPS供电系统。Pag

7、e15of62目录传统的UPS供电模式高压直流供电的可行性高压直流供电的特点高压直流供电的实例Page16of62高压直流供电方案概述与传统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