IDC機房UPS供電模式及供電需求分析

IDC機房建設中，動(dòng)力系統的建設無(wú)疑是其重中之重，各項業(yè)務(wù)的開(kāi)展，各種服務(wù)器的穩定工作，都離不開(kāi)穩定、可靠、不間斷的電力供給。本文簡(jiǎn)單探討IDC機房幾種電源系統結構的基本原理、優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)現的可行性等。

一、IDC機房對供電的需求有如下幾個(gè)特點(diǎn)

1、對供電要求高靠性

IDC面對的客戶(hù)一般都是企業(yè)級客戶(hù)，有的甚至為門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，若負載中斷，IDC業(yè)務(wù)提供者，將會(huì )面臨巨大損失，因此對供電的可靠性要求很高。

2、負載容量大

IDC機房建設投入巨大，并且會(huì )考慮到未來(lái)幾年的業(yè)務(wù)增長(cháng)，因此其要能承接足夠大的業(yè)務(wù)量。一般一個(gè)機房約放置50-100個(gè)機架，每個(gè)機架的負載量約為幾千瓦，因此一個(gè)機房的負載量約為幾百到上千千瓦，一個(gè)IDC中心可能建設多個(gè)機房。

3、相對集中的供電方式

為了分擔風(fēng)險，同時(shí)又考慮到集中供電的方便管理性，一般按一個(gè)機房的負載容量來(lái)考慮，負載量約在幾百到上千千瓦。

4、對設備的諧波污染要求高

隨著(zhù)國家對節能、環(huán)保的要求越來(lái)越高，電信運營(yíng)商積極響應，同時(shí)，IDC機房也是用電大戶(hù)，是供電單位的重點(diǎn)關(guān)注對象，對諧波關(guān)注的程度高，這已經(jīng)是趨勢。

二、傳統的UPS供電解決方案

傳統的數據通信設備要求交流輸入電源，一般是與市電電源的電壓和頻率相同的電源，即220V，50Hz的單相交流電源。傳統的數據通信設備的電源系統是UPS系統， UPS系統一般由整流器、逆變器、蓄電池和靜態(tài)開(kāi)關(guān)等組成，市電正常時(shí)，市電經(jīng)整流器變換為直流電供給逆變器，同時(shí)給蓄電池充電，逆變器將直流電變換為交流電供給負載。UPS本身故障時(shí)負載可經(jīng)靜態(tài)開(kāi)關(guān)轉換為旁路市電供電，市電長(cháng)時(shí)間停電時(shí)，由備用發(fā)電機組供電。

雖然IDC機房?jì)鹊脑O備是單相供電，但功率越來(lái)越大，單相UPS功率不能做的很大，受到限制，解決的方法是用三相UPS供電，功率一般平均分到三相上，同時(shí)進(jìn)行UPS并機，解決其供電的可靠性。由于UPS最終通過(guò)逆變換流供電給數據設備，如果逆變與切換部分出現故障，電池不是直接給數據設備供電，會(huì )導致數據設備中斷。

幾種常見(jiàn)的UPS供電模式

1、串聯(lián)熱備份

此種UPS供電方式消除了單點(diǎn)故障，實(shí)現簡(jiǎn)單，但是其同一時(shí)間只有一臺UPS帶載，因此存在超載能力差、主備機老化不均等問(wèn)題，目前已經(jīng)較少采用，系統圖見(jiàn)圖1：

2、并聯(lián)冗余

此種UPS供電方式，最大的好處是可以負載均分，其中任意一臺UPS故障，其被切離，UPS系統不用做任何切換，仍可工作在在線(xiàn)模式?？梢愿鶕撦d量，通過(guò)增加UPS的方式實(shí)現系統容量擴充。系統圖見(jiàn)圖2。

3、雙總線(xiàn)供電方式

此種UPS供電方式，其最大的特點(diǎn)是同時(shí)提供2路互不影響的供電母線(xiàn)，分別提供給雙電源負載，或者通過(guò)STS再提供給單電源負載。此方式也很好的消除了單點(diǎn)故障，但限于供電方案中又增加了LBS（同步控制）和STS（雙路切換），因此也增加了故障點(diǎn)。系統圖見(jiàn)圖3。

UPS供電方案的優(yōu)點(diǎn)：

技術(shù)方案成熟，目前在大量應用。

交流輸出，不易拉弧。

UPS供電方案的缺點(diǎn)：

并機難度大，需電壓、頻率、相位同步。

系統設計復雜，單點(diǎn)故障多

變換級數多，效率相對低

輸入諧波大，功率因數低

三、共用48V母線(xiàn)的混合系統解決方案

這種電源系統結構特點(diǎn)是直流負載和交流負載的電源系統都采用-48V母線(xiàn)作為輸入電源。在市電或整流器故障時(shí)，由于蓄電池與輸出母排是并聯(lián)的，所以-48V母線(xiàn)電源是不間斷的。直流負載由-48V母線(xiàn)直接供電，交流負載經(jīng)逆變器供電，即用-48V直流電源供電的逆變器代替了UPS。系統圖見(jiàn)圖4。

混合系統解決方案優(yōu)點(diǎn)：

技術(shù)成熟，48V電源是真正的不間斷電源，其輸出純凈，所以系統整體穩定性有提高。不易拉弧，安全性高。

混合系統解決方案缺點(diǎn)：

在交流負載的電源鏈中增加了電源變換的次數，且電壓低，電流大，增加了損耗，降低了系統效率。這種電源系統結構僅適用于交流負載為中小功率的情況。

四、整流型rAC高壓供電解決方案

以INTELEC 2001年發(fā)表的《新電信網(wǎng)絡(luò )和服務(wù)的最佳新型供電》和2000年發(fā)表的《電信和數據通信融合的rAC供電技術(shù)的新研究》為代表，法國電信公司試用。rAC供電系統，類(lèi)似傳統的48V直流電源系統中的直流母線(xiàn)由經(jīng)過(guò)整流的母線(xiàn)替代，實(shí)際上是脈動(dòng)的直流。系統由整流橋、高電壓蓄電池組、蓄電池開(kāi)關(guān)、充電機等組成。這種rAC供電系統的輸入諧波電流抑制和功率因數需要補償，須在rAC母線(xiàn)上并聯(lián)連接諧波抑制器。系統圖見(jiàn)圖5。