IDC機房UPS供電模式及供電需求分析
rAC高壓供電解決方案的優(yōu)點:
在整個供電電路中只有一個變換級,損耗小,效率高;蓄電池充電機只用于給蓄電池離線充電,因此容量較小,成本低。rAC高壓供電解決方案的缺點:
采用用電壓較高, 安全標準要求高;采用單體蓄電池數(shù)量較多,要求進行更嚴格蓄電池管理。
五、高壓直流供電的可行性探討
數(shù)據(jù)設備內(nèi)部電源狀況是計算機主機、顯示器、打印機等電氣設備的內(nèi)部電源都是開關電源,將輸入的交流220V先整流、濾波成直流300V后,再通過電源開關管和開關變壓器降壓、穩(wěn)壓成低壓,為各部分提供電源。一般交流電壓在110-250V之間,通過整流、濾波后直流電壓為150V-340V之間。因此,給這些設備輸入一個150V-340V直流電壓,設備是可以正常工作的。綜合考慮, 額定電壓在228V~280V(后備12V電池19只或20只)范圍內(nèi)直流電通過橋式整流電路、濾波后,仍是直流228V~280V,在150V-340V之間,因此開關電源仍能正常工作,目前的實驗證明數(shù)據(jù)設備輸入DC270V左右時效果好。系統(tǒng)圖見圖6。
六、高電壓直流供電系統(tǒng)解決方案一
高電壓直流供方案一的交流輸入、整流電路和蓄電池、充電機與rAC供電系統(tǒng)是相同的。不同的是rAC供電系統(tǒng)將rAC直接供到集中的大功率DC/DC變換器,再其變換為穩(wěn)定的高壓DC270V。日本NTT公司試驗了此系統(tǒng)。如果交流輸入電源故障,由蓄電池經(jīng)直流開關和大功率DC/DC變換器供給負載設備270V直流電,系統(tǒng)圖見圖7。
此種電源系統(tǒng)的優(yōu)點:
可靠性高、效率高,在負載設備的功率較大時更為突出;成本低;
此種電源系統(tǒng)的缺點:
采用單體大功率DC/DC,電壓高,電流大,要求較高的安全標準;采用蓄電池數(shù)量多,要求進行更嚴格蓄電池管理。
七、高壓直流供電系統(tǒng)解決方案二
此方案是目前國內(nèi)電信運營商在IDC機房改善供電的試用電源系統(tǒng),最早鹽城電信為代表,現(xiàn)在一些電信分公司與移動分公司均有試用。與傳統(tǒng)48V供電系統(tǒng)類似,是由多個并聯(lián)冗余整流器和蓄電池組成的。在正常情況下,整流器將市電變換為270V直流電,供給電信設備,同時給蓄電池充電。市電停電時,由蓄電池放電為電信設備供電。長時間市電停電時,由備用發(fā)電機組供電。與傳統(tǒng)的-48V直流電源系統(tǒng)的一樣,蓄電池備用時間為1~24h,典型的蓄電池備用時間為1~3h。此高壓直流電源系統(tǒng),在試用中優(yōu)勢得到較充分的體現(xiàn),系統(tǒng)圖見圖8。
此種供電系統(tǒng)的優(yōu)點:
可靠性:電源模塊化輸出和電池直接并聯(lián)給負載供電,電池直接并聯(lián)到輸出母線上,母線電源是不間斷的。采用分級分布式控制,整流模塊和CSU故障時各自獨立控制,避免故障擴散。
易維護:并機容易,電源模塊化設計,支持帶電熱插拔,更換方便,采用分級分布式控制,整流模塊和CSU可各自獨立控制,便于維護。
智能化管理:此系統(tǒng)與傳統(tǒng)48V直流電源系統(tǒng)一樣,系統(tǒng)管理采用全面的智能化管理模式;對電池部分管理完善,有效延長了電池的使用壽命。
無諧波干擾、易擴容:對于計算機和服務器來說,采用直流輸入,不再存在相位和頻率的問題,多機并聯(lián)變得簡單易行,無諧波干擾。
安全性:采用標準電氣柜,對分路輸出和母線的絕緣狀況可進行實時監(jiān)控,安全性高。
性價比:同樣容量的系統(tǒng),高壓直流電源系統(tǒng)由于采用N+1模式,投資低,性價比高。
此種供電系統(tǒng)的缺點:
此供電系統(tǒng)要求直流專用元器件;對器件滅弧要求高;由于電壓高,無過零點,對安全性要求高。
八、高壓直流供電系統(tǒng)解決方案三
高電壓直流供電系統(tǒng)方案三與方案二供電系統(tǒng)是類似的,所不同的是,方案三供電系統(tǒng)增加升壓電路,將直流輸出電壓提高到400V(此種類似的供電系統(tǒng)在移動公司有實驗點,直流電壓350V)。是針對專門的高壓服務器電源,目前此服務器尚在研制之中,由于系統(tǒng)輸出電壓高,對目前大量在使用的服務器有些是不可用的,但由于某些優(yōu)點突出,可能成為未來的一種發(fā)展的趨勢。系統(tǒng)圖見圖9。
此方案供電系統(tǒng)的優(yōu)點:
模塊化供電,電池直接連接負載,母線電源不間斷;電源效率最高,最節(jié)能;輸出為直流無率因數(shù)與諧波問題,具備最大負載能力;供電電纜最細,節(jié)省成本與空間。
此方案供電系統(tǒng)的缺點:
故障的安裝拆除易造成拉弧;對安全的要求高,器件的要求也高。
結(jié)論
電信技術的迅速發(fā)展推動了電源設備技術的進步,高電壓直流供電系統(tǒng)方案二與方案三因為其可靠性高,效率高,特別適用于設備功率較大的場合的IDC機房供電。方案二適合于目前的服務器,也是目前IDC機房供電的改造相對最適合的方案,方案三可能是一種IDC機房設備供電的發(fā)展趨勢。IDC機房最佳供電系統(tǒng)到底是什么,還值得深入探討與研究,最終總會找到一種適合的方案。
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