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数据机房高压直流供电模式的探讨

来源:机房360 作者:高健 周平 颜士军 更新时间:2010-6-30 17:46:07

摘要: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。

  
  一般服务器的电源输入电压要求是220V±10%,即198V~242V,因此,Uo值的范围是252V~308V。这个值是电源的标称电压,实际上,CD后端的DC/DC变换器是通过调节开关脉冲的占空比即开关管的导通时间来控制输出直流电的电压的,因此,电压范围可以高于308V。当采用直流电压直接输入AB时,由于电压不变相,整流管2、4长期导通。如图5,这样,电压从AB端直接传到CD端。若不考虑整流管的自身损耗,则Ui≈Uo

  
  图6交流输入
  
  图7直流输入

  三、高压直流供电方案特点
  
  1.直流供电替换交流供电的优点  
  可靠性  
  直流电源模块化输出和电池直接并联给负载供电,后备电池与电源后段并联给服务器构成2路冗余供电,可靠性高,真正不间断;如果UPS后备电池只是与电源前段并联给DC/DC供电,整个系统供电对数据设备不是冗余供电模式。在某种原因下UPS系统崩溃,电池不能直接应用,导致后端设备断电。而采用直流供电,可杜绝系统崩溃带来的断电风险。
  
  可操作、维护性   
  并机容易,并且可以做成系统解决方案,做到安全不间断割接,功率部分采用模块化,支持带电热插拔,可快速更换,功率部分和监控功能模块CSU之间正常工作是监控单元CSU控制,故障时各自独立控制,避免故障扩散。更换模块和监控单元CSU是互不影响的,便于维护;UPS一般是一体化,并机相对难度大,并机数量有限,不间断割接困难,维护也相对困难。提高负载的可靠性。
  
  计算机等开关电源内部的桥式整流变为直流电正负极防接反电路,(原理如图3)即使计算机输入电源的正负极接反,不影响计算机的正常工作,电容元件的失效问题是影响设备寿命和故障的一个重要因素。交流电经过整流桥之后是脉动直流电,使后面的电容元件不停的充放电,寿命缩短。采用直流供电,元器件的寿命可延长.同时也延长了负载设备的寿命,提高了其可靠性。
  
  智能化管理   
  直流高压开关电源系统与传统48V直流电源系统一样,可以很方便的对电池进行全面的智能化管理,具有完备的电池管理系统,能有效延长电池的使用寿命,降低运营成本,提高供电的可靠性;UPS电池管理简单、不全面,同时电池容量损失速度也很快。
  
  降低谐波干扰 
  对于计算机和服务器来说,采用直流输入,不再存在相位和频率的问题,多机并联变得简单易行,无谐波干扰,UPS存在输出功率因数,一般在0.6~0.8。
  
  安全性  
  直流高压电源系统,是标准电气柜,安全性高,并且对分路输出和母线的绝缘状况实时监控,对人身伤害预警大大提高;UPS非标一体柜,安全性低
  
  性价比  
  同样容量的系统,高压直流电源系统由于采用N+1模式,投资低,性价比高;UPS性价比低。
  
  2.高效节能   
  由于省掉了逆变部分,直流开关系统经过2次变流,电源效率达到92%以上,UPS系统经过4次变流效率一般在70%左右,这样可大大节省能源,降低运营成本。

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