摘要:传统的数据通信设备要求的交流电源与通信机房内广泛使用的-48V直流电源不兼容,如何在新形势下保证电源设备高可靠性、高可用度和高效率的要求,这是通信电源系统亟待解决的一个新问题。 |
随着3G牌照的发放和全业务竞争的展开,各运营商面临着新的挑战,而互联网业务的发展和建设则是必争之地。互联网业务的大幅发展必然带来IDC机房的建设高潮,电信网络的变革也必然会影响电源系统。随着数据设备集成度的不断提高带来了IDC单位面积功耗的不断增长,从而对机房的供电提出了更高的要求。
传统的数据通信设备要求的交流电源与通信机房内广泛使用的-48V直流电源不兼容,如何在新形势下保证电源设备高可靠性、高可用度和高效率的要求,这是通信电源系统亟待解决的一个新问题。
上世纪90年代后期以来,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。笔者也在探索合理的IDC供电系统,下面将进行分析与探讨。
一、传统的UPS解决方案
传统的数据通信设备要求交流输入电源,一般是与市电电源的电压和频率相同的电源,即220V、50Hz的单相交流电源。传统的数据通信设备的电源系统是交流UPS系统。交流UPS系统一般由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等组成。市电正常时,市电交流电源经整流器变换为直流电供给逆变器,同时给蓄电池充电,市电逆变器将直流电变换为交流电供给负载。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。
图1UPS系统原理图
随着IDC机房内的数据设备的功耗越来越大,近年来大功率的UPS系统得到较为广泛的应用。通过采用N+1冗余并机的方式,以保证其供电可靠性,但由于UPS系统控制复杂,由整流器、充电器、逆变器等多个系统构成,最终通过逆变的交流送给数据设备,如果任意一个环节出现故障,都可能会导致供电数据设备中断,而且UPS并机系统中存在着环流、静态开关单瓶劲故障隐患,从这个意义上说UPS未能做到真正意义上的不间断供电,实际工作中,也确实出现这一问题带来的数据通信中断的重大事故。
二、高压直流供电解决方案
高压直流电源实际上就是较高电压的直流开关电源,交流电经过整流以后变成180~310V连续可调的高压直流电,以替代现有的230V市电,给数据服务器等交流设备使用。
与传统48V供电系统类似,高压直流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高压直流原理图