高电压直流供电系统的组成与传统的−48 v直流供电系统的组成一样,只是整流器的输出电压等级比−48 v高。系统组成由市电输入、高频开关整流器、配电屏、蓄电池组组成。
(1)高电压直流供电的advantage
1)供电可靠性大有提高。采用直流供电的较大advantage在于提高了供电的可靠性。这可以从三个方面体现:一是采用直流供电,蓄电池可以作为电源直接并联在负载端,当停电时,蓄电池的电能可以直接供给负载,确保供电的不间断。二是直流供电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、频率需同步的问题,系统结构简单很多,可靠性将大有提高。三是虽然交流ups系统可以提高冗余度来提高安全系数,但是由于涉及到同步的问题,每个模块之间必须相互通信来保持同步,所以还是存在并机板的单点故障问题。而直流模块没有这些问题,即使脱离control模块,只要保持输出电压稳定,也能并联输出电能。
2)工作效率提高。和交流ups系统相比,直流供电省掉了逆变环节,一般逆变的损耗在5%左右,因此电源的效率提高了。其次,由于服务器输入的是直流电,也就不存在功率因数及谐波的问题,降低了线损。再次,由于并机技术简单了,可以采用大量的模块并联,使每个模块的使用率可达到70%~80%,比交流ups系统提高了很多。
3)系统可维护性增强。现在的交流ups系统,涉及复杂的同步并机技术,整机的维护也只能依靠厂家。即使出现紧急情况时,我们的维护人员也只能等待厂家技术人员来解决,这些先天不足对安全供电存在较大的后患。而采用直流供电,就如现在一直使用的−48v直流系统一样,系统由模块组成,虽然电压增高了,但只要做好安全防护措施,维护人员还是可以自己进行维护的,比如更换模块等。
4)扩容便捷。由于采用模块化结构,现在一个模块的容量一般在10kw左右,只要预留好机架位置,扩容是非常方便的。同时在建设的时候,可以根据服务器的数量逐渐增加模块数,使每个模块的负载率能尽量提高。这对于节能也是非常有好处的。
5)不存在“零地”电压等不明问题的干扰。因为是直流输入不存在零线,因此,也就不存在“零地”电压,避免了一些不明故障,维护部门也无需再费时费力去解决“零地”电压的问题。
6)investment及空间的节省。
(2)高电压直流供电的缺点
1)对配电开关灭弧性能要求高。对于交流电,电流在周期内会有过零点,当短路时过零点的存在使开关断开时产生的电弧容易灭弧。而如果是直流电,就不存在过零点,灭弧相对困难。因此配电所需的开关性能要求更高,会相应增加配电部分的建设成本。
2)电缆线径的增加。按目前的配电结构,从ups输出到楼层配电柜,是采用三相四线供电,如果采用高电压直流供电,则是一相两线供电,在相同电压下输送同等功率,电缆的消耗量将会有所增加。
3)其他问题。从理论上服务器电源使用直流电压输入是没有问题,但还不能保证实际使用中会发生一些accident,比如可能存在某些服务器电源的特别设计而不能使用直流电,或者长时间使用会不会增加服务器的故障率等,这都要经过实际使用的检验。
再就是如果使用直流电源,当服务器设备损坏时,服务器厂家对该故障的认可,有可能会因我们使用直流电源供电不符合其设计要求而推卸责任。
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