⽬前新建的互联⽹数据中⼼，综合考虑成本和可靠性⽽⼤量采⽤市电+⾼压直流双路供电。本⽂详细对⽐介绍了UPS供电系统与⾼压直流供电系统的原理及实际⽅案。
⼀⾼压直流供电系统原理及供电⽅案
1⾼压直流供电系统原理
齐衡结局⾼压直流系统（HVDC）主要由交流配电单元、整流模块、蓄电池、直流配电单元、电池管理单元、绝缘监测单元及监控模块组。
在市电正常时，整流模块将交流配电单元输出的380V交流电转换成240V⾼压直流，⾼压直流经直流配电单元给IT设备供电，同时也给蓄电池充电。在市电异常时，由蓄电池给IT设备供电。
2⾼压直流供电⽅案
在⾼压直流供电系统的设计中，需综合考虑系统的安全性、可靠性和经济性，结合项⽬实际情况，灵活确定系统架构⽅案。⼀般常见的⽅案有如下三种：
⽅案⼀：⾼压直流单电源系统双路供电。
单路市电接⼊⾼压直流系统，配置双路供电线路到直流列头柜和末端机柜负载。这种⽅式系统结构简单，建设投资⼩。缺点是末端机柜服务器的双路输⼊电源均来⾃于同⼀套⾼压直流电源系统，系统存在单点故障问题。
⽅案⼆：⾼压直流双电源系统双路供电。
双路市电分别接⼊两套独⽴的⾼压直流系统，分别配置供电线路到直流列头柜和末端机柜负载。系统配置采⽤2N⽅式，系统冗余度⼤。这种系统每台机柜配置的输⼊电源分别来⾃于两套电源系统，消除了系统的单点故障风险，提⾼了供电的可靠性。缺点是建设投资⼤。
⽅案三：市电+⾼压直流双路供电
⽬前新建的互联⽹数据中⼼，综合考虑成本和可靠性⽽⼤量采⽤第三种设计⽅式，即市电+⾼压直流双路供电。这种⽅式采⽤⼀路市电电源，⼀路⾼压直流电源的双路供电形式，该供电⽅式消除了系统的单点故障瓶颈，提⾼了供电的可靠
式采⽤⼀路市电电源，⼀路⾼压直流电源的双路供电形式，该供电⽅式消除了系统的单点故障瓶颈，提⾼了供电的可靠性，且在每个机架内提供了交/直流两路电源，在市电⼀路⽆需电能的转换，可最⼤程度提⾼系统效率。
某项⽬机房供电系统采⽤⼀路市电⼀路⾼压直流⽅案。设计⼀路市电电源，另⼀路1组共8套800A 240V⾼压直流供电系统共同为机房IT设备供电。市电电源系统采⽤低压配电柜和交流精密列头柜；⾼压直流系统采⽤HVDC成套设备和直流精密列头柜，两套系统为服务器等双电源设备提供双回路供电。每个机柜设计配置2 路分别来⾃市电电源和⾼压直流电源的电源，全⾯保障IT 设备的⽤电安全。市电+⾼压直流双路供电的优点：
•供电效率达98%，⽐传统供电⽅案⾼近10%
•2N 供电，⾼可靠，拓扑简单，可靠性⾼
•技术实现简单，⽆需定制设备
糖醋丸子的做法⼆交流UPS和⾼压直流供电系统的对⽐分析
1两者结构对⽐分析
无名之辈插曲传统交流UPS 和⾼压直流系统供电结构的差异较⼤。两者供电结构的对⽐图如图所⽰：张彬彬霸气公布恋情
从上图的对⽐，我们可以清晰地看到：
•⾼压直流系统相较传统UPS 取消了两级变换（分别是UPS端的逆变环节和服务器电源端的整流环节），整体效率更⾼。
•⾼压直流系统蓄电池作为电源直接并联在输出母线上，当停电时，蓄电池可以直接供给负载，提⾼了供电可靠性。•⾼压直流系统拓扑结构更加简单，可靠性提⾼。
2两者优缺点对⽐分析
传统UPS 交流供电系统：
传统数据中⼼⼀直采⽤UPS交流供电系统，此模式在很多实际应⽤中暴露出⼀些⾃⾝的缺陷：
1.系统效率较低
1.系统效率较低
从UPS 结构上不难看出，传统UPS采⽤AC/DC整流，DC/AC逆变的双变换，从UPS输⼊到末端设备负载变换次数多，每次变换都有能量损耗，降低了系统供电效率。另外，由于UPS采⽤冗余设计，正常情况下单台UPS负载率只在30-40%左右，很难达到最⾼效率点，实际运⾏效率较低。
2.系统灵活性和可扩展性不⾼
传统UPS 以整机形式出现，整机设备容量较⼤，况且如果需要扩容改造牵涉进出线设备的⼤量改动，⽐较繁琐不便。虽然模块化UPS的出现部分解决了此问题，但同样存在多模块设计并机复杂引起的可靠性问题。
3.系统复杂，可靠性较差，维护难度⼤
传统UPS的拓扑结构⽐较复杂，会影响其单机可靠性。为了解决单点故障问题，通常设计成2N，甚⾄2（N+1）的冗余模式，由于并机系统⽐较复杂，提⾼了出现故障的可能性。系统的复杂，也带来了投资成本成倍增加，⽽且占⽤了更多机房的宝贵空间，并增加了运维的复杂程度。此外UPS输出的是交流电，⽽作为后备电源的蓄电池输出的是直流电。因此，UPS的蓄电池不能直接供给负载，必须通过逆变模块输出。这样供电的持续性就取决于UPS系统的稳定性，如果逆变模块损坏，蓄电池作为后备电源就失去了存在的意义，⽆法供电给负载。
⾼压直流供电系统：
随着数据中⼼的发展，从可靠性和成本优化⾓度考虑，240V⾼压直流系统应运⽽⽣。240V⾼压直流系统和传统的UPS 系统相⽐起来，主要的优点为：
1.系统效率较⾼
现在采⽤功率MOS ⾼频开关技术的240V ⾼压直流系统效率可⾼达96%以上，⽐采⽤晶闸管或IGBT的传统UPS效率更⾼，体积更⼩。和交流UPS系统相⽐，直流供电系统去掉了逆变环节，⽽⼀般逆变环节的损耗在5%左右，因此电源的效率得以提升。其次，由于并机技术简单，可以采⽤⼤量的模块并联，每个模块的负载率可达70%~80%，⽐起传统交流UPS系统提⾼很多。
有文化的高级情话2.系统扩容便捷
⾼压直流系统采⽤模块化设计，可⼤容量并机集中式供电，也可⼩容量⼀体柜分布式供电，供电⽅式⾮常灵活。由于采⽤模块化结构，设计初期预留好机架空间，扩容是⾮常便捷的。⽽且设备内部还可随着IT设备数量不断增加，逐步增加模块数量。并且直流并机没有传统UPS同频同相的要求，因此并机⾮常简单可靠，系统扩容⾮常容易。
3.系统稳定性⾼，可维护性⾼
⾼压直流系统电池直接和整流器的输出母线挂接并联输出给负载，可靠性更⾼。当停电时，蓄电池的电能可以直接供给负载，确保供电不间断。直流供电不同于交流供电，其只有电压幅值⼀个参数。各个直流模块之间不存在相位、相序、频率同步的问题，系统结构简单很多，可靠性⼤⼤提⾼。⾼压直流系统为模块化热插拔设计，运维简单⽅便，降低运维成本。如果发现故障模块，运维⼈员只需热插拔更换故障模块，快速处理，⾮常便捷。
三⾼压直流系统⾯临的⼀些问题
1直流断路器问题
在传统交流电源系统中，断路器是按照220V/380V交流来设计的。对于这些断路器，可以有限地⽤于直流环境。对于交流电，电流在⼀个周期内会有过零点。当短路时，开关断开时产⽣的电弧因过零点的存在⽽容易熄灭。⽽如果是直流电，不存在过零点，灭弧相对困难。因此配电系统中就需要使⽤性能要求更⾼的直流断路器，⽆疑会相应增加建设成本。
2直流损耗问题
从供电结构上来看，传统UPS采⽤的是三相四线制供电，⾼压直流则是⼀相两线供电。在输送同等功率情况下，（交流采⽤380V，直流采⽤240V）直流电流更⼤，电缆截⾯相应增⼤，电缆消耗量将增加。并且直流传输的损耗较⼤，因此传输范围有限，在远距离的供电环境，直流还很难取代交流。
结论
到⽬前为⽌，240V⾼压直流供电系统已被数据中⼼⾏业⼴泛接受和使⽤。直流供电技术的可⾏性已经得到很好的验证。随着数据中⼼技术的发展以及节能减排和降低运营成本的需要，⾼压直流供电系统在节能、节省投资成本、提⾼可靠性、提升运维便捷性等⽅⾯较传统UPS交流供电系统都有明显优势。
⾼压直流供电系统已经在不断改变传统数据中⼼以交流UPS为主的格局。其中，本⽂提到的“市电+⾼压直流双路供电”的供电架构，进⼀步提升了供电效率，节能效果更为显著。相信随着时间的推移，⾼压直流供电⽅案在⼤型互联⽹数据中⼼的应⽤，将逐步成为未来数据中⼼供电的趋势。
凡注明来源的⽂章作品，均转载⾃其它媒体，⽬的在于传递更多信息，并不代表本平台⽴场和观点和对其真实性负责。
⼩编推荐稿件
需要知道的关于UPS电源技术
判别蓄电池报废的实⽤技巧
某⼤型IDC数据中⼼屡遭雷击故障调查分析
如何使数据中⼼为400Gbps做好准备
如何使数据中⼼为400Gbps做好准备
郑惠善IDC数据中⼼电源SPD选型的⼀些若⼲问题
如果有数据中⼼基础设施相关领域的⼲货，欢迎您投稿。如果有疑惑，请随时提问，专家为您解答。
邮箱:*****************
号：UPS应⽤
英⽂ID：upsapp
发布评论