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科华UPS电源市电和高压直流的区别
作者: 科华UPS电源 添加时间:2019-03-06 来源:科华UPS电源总代理
      240V高压直流技术衍生于传统220V电力操作电源,并吸纳了48V通信电源的各种优点。其可行性已经得到较好验证,理论与实践的切磋琢磨中,240V直流供电技术已然炙手可热,并在不断“蚕食”传统数据中心供电以UPS为主的市场,正逐步流行中国并走向国际。    
      240V高压直流技术和传统的UPS技术相比起来,主要的优点表现在下面几点:    
      1.采用功率MOS高频软开关技术的240V高压直流可高达96%以上效率,比采用晶闸管或IGBT的传统UPS效率更高,体积更小    
      2.电池直接挂在输出母线上,可靠性更高,且可在线扩容、不掉电割接等    
      3.拓扑简单,可靠性高    
     4.模块化设计,按需配置、边成长边投资    
      5.模块热插拔维护,像更换硬盘一样更换故障模块,减少依赖厂家维保服务    
      6.节能休眠技术可以大大提升轻载下的系统效率,减少机房初期的运行能耗    
      7.高压直流的输入功率因数高、谐波小,且输出负载率可以比科华UPS电源高,可降低柴发容量等    
      8.高压直流比传统科华UPS要更安全,因为输出浮地,即便误碰到单极母排电压,触电电压也只有135V,比交流要低近1倍,且交流220Vac的正弦波峰值电压高达314V,也高于高压直流270V的电压    
      9.240V高压直流技术并机简单    
      10.240V高压直流可以直接使用在绝大多数的标准交流设备上(380V高压直流等其他电压等级则不行),IT设备不用定制电源及设备改造,更容易推广    
      前面我们介绍了很多240V高压直流技术的优点,如果只是采用240V直流系统来给数据中心来供电,那还只是基础玩法。目前业界以腾讯为首等互联网公司提出的基于240V高压直流技术衍生出来的市电+240V高压直流供电架构,正进一步改变传统UPS等靠硬件多重冗余来保障可靠性的高投入低能效模式。       
      前面介绍了很多“240V高压直流系统”、“市电+240V高压直流供电架构”的优点,提出未来市电主供高压直流后备的思路,但这些是否以牺牲数据中心的可靠性为代价呢?   
      供电可靠性高    
      240V高压直流区别于传统交流UPS的一个重要特点是将电池直接挂接在了直流输出上,而UPS的电池是在交流逆变环节之前。对于前者,如果高压直流系统出现了异常或者供电能力不够,还可以依赖电池保证持续供电;但对于后者,如果UPS的逆变环节出现故障,或者UPS设备异常转到静态旁路上,那么电池是无法提供持续供电的。这也是市电+240V高压直流技术相比较传统N+1的UPS可靠性更高的原因之一,相当于有了市电直供(来自第一路市电)、240V高压直流(来自第二路市电)以及电池(短时备电)三个供电源的同时保护。    
      维保过程可靠性高    
      240V高压直流系统内部是以模块化的方式组成的,由颗粒度较细的N+1或者N+X(X为冗余电源模块的数量)的多个电源模块并机构成,相比较模块化高频UPS架构,直流模块的并机只涉及模块均流,只需调压,非常简单;而交流UPS模块的并机需要幅度、频率和相位一致才能可靠并机。因此240V高压直流模块可以很安全的去热插拔增加或者更换故障模块。    
      整流模块节能休眠条件可靠性高    
      由于电池直接挂接在240V高压直流输出母线上,那么就给整流模块提供了一个非常可靠的节能休眠条件,电源系统可以根据实际负载的情况自动开启需要的模块数量,而关闭其他冗余的整流模块,实现全负载范围内94%以上的高效率,这对于机房初期负载率不高情况下有非常明显的节能效果,相当于市电+240V高压直流供电架构在机房的投产初期就可以实现综合效率97%以上,这比传统UPS方案在低负载率下的供电效率提升了很多。    
      节能休眠期间可靠性仍有很好保障    
      节能休眠期间,如果出现负载的波动和冲击,直挂输出母线的电池可以提供一个很好的缓冲或者吸收作用,电源系统再唤醒休眠模块,保证了供电的可靠性和高效性。因此在市电主供直流后备模式下,高压直流系统不承担负载基本可以完全休眠,采用高效率模块只需消耗很少的能耗,综合供电效率可以达到99%以上。    
      上一部份我们做了一些市电+高压直流供电架构可靠性的定性分析,得出接近三个供电源保障的市电+240V高压直流系统(N+X模块并机)要比N+1架构的科华UPS可靠性要高,那么是否可以接近2NUPS的供电可靠性呢?我们下面再继续定量分析。为传统UPS和高压直流供电拓扑结构的对比,明显后者要更为简单且更为清爽,相对出现故障的概率要小。   
       参照系统可靠性数据(仅是理论数据用于推算,不代表真实可靠性数据),结果如下:2NUPS可靠性:1-(1-0.99999)*(1-0.99999)约10个9数量级;市电直供+高压直流可靠性:1-(1-0.999)*(1-0.9999999)约10个9数量级。    
      这里市电直供支路的可靠性按99.9%来计算(目前绝大多数数据中心所在的国内一线、二线城市电网的可靠性数据都高于此值),得到的结论是市电直供+240V高压直流架构的可靠性和2NUPS架构的可靠性差别不大,基本是一个数量级,因此可靠性是很有保障的。

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