高压直流电源在IDC机房环境的工作原理及应用初探[权威资料].docVIP

高压直流电源在IDC机房环境的工作原理及应用初探 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 　　【摘 要】介绍了IDC机房现有的供电结构并详细叙述了高压直流电源的供电原理和336V电压选取的依据，同时对高压电源在国内外的应用情况进行了介绍。 　　【关键词】高压直流电源 供电结构 336V电压 国内外应用 　　TM922.0 B 1006-1010（2014）-13-0080-07 　　1 引言 　　随着我国通信行业的高速发展，互联网的大规模普及与运用，网络视听、电子商务、电子信息等依托基础网络的业务不断拓展。数据业务的快速增长，使其市场业务份额大幅提高，通信局站的UPS使用量大增，系统的可靠性和维护的简便性越来越受到关注，而UPS在这2方面均存在很多问题。尽管双总线UPS供电系统增加了UPS供电的可靠性，但其加大了机房使用面积，增加了设备投资，也加大了能源浪费。336V直流供电系统的系统效率和可靠性均要高于UPS供电系统，这一点已经得到了业内人士的公认。 　　2 高压直流电源（HVDC）概述 　　（1）定义：高压是相对通信电源常用的48V来说的“高压”，电压范围在200～400V。 　　（2）其发展历程如图1所示： 　　（3）高压直流提出的技术背景 　　◆UPS存在的问题 　　交流UPS供电模式在通信系统中存在的安全性、经济性等方面的问题越来越凸显，主要体现在能耗高，可靠性低，维护、扩容难度大，建设成本高等方面； 　　◆高频开关电源技术普及，生产成本已经低于变压器电源； 　　◆转型业务、数据通信、各种增值业务平台在电信运营商业务中的比重日趋增大，安全和节能方面的需求对电源保障提出了更高的要求。 　　3 高压直流供电的技术基础 　　3.1 IT设备电源模块工作原理 　　IDC机房设备以服务器为主，现在生产的每一台服务器自身都有2个以上的电源模块，模块之间是主备用关系。正常工作时2个电源模块负载均担，当一只模块出现故障或进行检修时，另一只模块承担全部负荷。IT设备内部电源是一个可靠性很高的独立模块，每一只电源模块的基本工作原理如图2所示，对于功能强、使用在重要场合的服务器或小型机，均配置2个或2个以上的模块并联运行。 　　图2 IT设备电源模块工作原理示意图 　　由图2和图3可以看出，虽然IT设备输入的是交流电源，但核心部分还是DC/DC变换电路，因此只要输入一个范围合适的直流电压给DC/DC变换电路，就同样能满足IT设备安全工作的要求。图中因为输入端没有工频变压器，所以输入直流不会产生短路阻抗，就没有必要非得交流输入。如果输入的直流合理配上蓄电池，辅以远程监控，构成一个可靠的直流供电系统，就可取代交流供电系统。 　　3.2 现有IT设备的配电结构 　　目前IDC机房针对IT设备的配电系统有3种结构：交流配电、机架直流配电、设备直流配电。首先对配电系统里的几个结构单元进行介绍。 　　PDU（Power Distribution Unit）：电源分配单元，具有电源分配和管理功能。电源分配是指电流及电压和接口的分配；电源管理是指开关控制（包括远程控制）、电路中的各种参数监视、线路切换、承载的限制、电源插口匹配安装、线缆的整理、空间的管理、电涌防护和极性检测。 　　PSU（Power Supply Unit）：驱动电源，是计算机中的一个组件，负责将交流电转成稳定的12V、5V及3.3V直流电，是供计算机内其它组件使用的电源。服务器内部基础工作电压均为12V直流，不受服务器电源外部输入电压的影响，最后都统一转换成12V直流供电。 　　VRM（Voltage Regulator Module）：电压调节模块，其主要是通过对主板上直流/直流（简称DC/DC）转换电路的控制来为CPU提供稳定的工作电压，同时也对电脑启动时电压的变化情况和时序作出明确的要求。根据VRM标准制定的电源电路能够满足不同CPU的要求，降低人工干预的复杂性，简化了稳压电路的电压控制设计。 　　AC/DC是交流输入，直流输出。DC/DC是直流输入，直流输出。 　　（1）交流配电结构 　　图4的方案为交流UPS系统所采取的供电结构，380V的三相交流电压经过UPS电源（其内部结构为1个AC/DC转换模块和1个DC/AC转换模块，先做1次交流变直流变换，再做1次直流变交流变换），输出为380V/220V的交流电压，通过PDU变压器后变成220V的交流电。在PSU中，交流220V先通过1个AC/DC转换模块变换为直流380V，再由隔离的DC/DC变压器降为典型的直流12V以供电源使用