6 直流UPS供电系统的展望

　　当前IT设备机内普遍配置的开关电源,该设备的基本功能和性能指标是:

　　(1)输入电源:AC 220V/380V,50Hz(在数据中心系统中通常是由传统交流输出UPS提供的);

　　(2)允许输入电压范围:±(20%～25%);

　　(3)输出电压:DC 12V,IT组件(不包括部分台式机及某些工作站)所需要的5V/3.3V等DC/DC转换电路环节通常不包括在开关电源中;

　　(4)体积小,重量轻,容量/体积比可达到20W立方英寸左右,例如某机功率3kw(12V/250A), 尺寸:400×130×42.4mm3;

　　(5)效率高,在20%/50%/100%负载的情况下,效率可分别达到90%/94%/91% ;

　　(6)输入功率因数高,在50%～100%负载情况下,输入功率因数可达到0.98;

　　(7)输出可均流并联,直流输出均流并机简单易行;

　　(8)该设备在可靠性、电磁兼容性及输出电性能指标等方面都表现出良好的性能;

　　从以上数据可以看出,当前开关电源的各种电性能指标(包括输入电压和允许变化范围、输出电压稳定精度、工作效率、电磁兼容性能等)和系统配置能力(包括体积和重量、输入功率因数和谐波成分、输出均流并机和容量扩充能力等)都完全满足数据中心IT设备对供电的要求,如果以开关电源为核心,并在12V输出端配置相应电压和容量的备用电池,那么这实际上就是一种新的低压输出的直流UPS。

　　这种新的供电系统结构设想实际上又回到最初的计算机供电系统结构,如本文图1(a)(20世纪60、70年代计算机设备供电)所示。其变化情况表示在图10中。

　　其变化包括：

　　①用高性能的现代的开关电源取代由输入变压器和可控整流(或线性稳压器)组成的AC/DC稳压供电系统;

　　②输出由多组低压改为一组12V;

　　③在12V输出端配置备用电池，完成不间断供电(UPS)功能;于是就形成了如图11所示的低压直流UPS系统。该系统有很多新的特点和优势：

　　·能源AC/DC和DC/DC两次转换(原IT设备内开关电源);

　　·电池直接对IT设备供电，充分发挥电池可预见非突发性故障的特点，系统可用性接近1;

　　·由3kW的开关电源模块组成冗余系统，容量可达3～20kW;

　　·系统简单，AC-UPS供电系统只剩下配电和线缆，成本低，成本可降低90%;

　　·效率高，由PUE定义的供电系统(不包括IT设备内部开关电源)只需要配电和线缆，效率可提高到99%;

　　·系统中没有直流配电问题;

　　·IT设备中不再有热量集中的可靠性相对较低的高压大功率开关电源;值得注意的是，由于低压大电流配电传输的困难，低压直流UPS只能以IT设备机架为单元供电，在系统配置和维护工作方面还有很多有待研究的问题。

　　责任编辑：Mary