高压直流供电替代UPS应用中的问题分析.pdfVIP

方案研究 高压直流供电替代UPS应用中的问题分析 中国移动设计院有限公司电源所 彭广香 张瑜 摘要：直流供电系统的系统效率和可靠性均要大大高于UPS供电系统，这一点已经得到了业内人士的 公认，高压直流供电系统替代UPS系统已经成为主流大势所趋。本文主要讨论高压直流技术应用中的一些主 要问题。 关键词：高压直流供电、UPS、电压等级、接地、改造 引言 相对最早应用于卫星通信地球站的UPS供电系统来说，今天，使用交流电源的数据设备种类越来 越多，而且单位面积容量越来越大，UPS供电系统已经广泛地应用于各通信运营商的通信大楼中。 随着我国通信行业的高速发展，数据业务的快速增加，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在这两方面均存在很多问题。尽管出现了双总线UPS供电 系统，增加了UPS供电的可靠性，但随之又加大了机房使用面积及增加了设备投资，也加大了能源浪 费。 直流供电系统的系统效率和可靠性均要大大高于UPS供电系统，这一点已经得到了业内人士的公 认，高压直流供电系统替代UPS系统已经成为主流大势所趋。本文主要讨论高压直流技术应用中的一 些主要问题。 一、供电电压等级的选择 很多国家都进行了高压直流供电的试点工作，因为全世界目前并没有关于高压直流供电方面的技 术标准，各国的电压等级选择不尽相同。虽然没有统一电压等级，但各国试点的高压直流供电系统工 作电压范围均为：200VDC~400VDC。 表1是国外及国内运营商、厂家的高压直流供电技术试验的电压等级。 -132- 2011通信电源学术研讨会论文集 表1 国外及国内运营商、厂家的高压直流供电技术的电压等级 试验方 直流母线工作电压 试验时间 LBNL注1 380VDC 2006年6月 NTT 300VDC 2007年5月 INTEL 400VDC 2008年1月 中国电信 240VDC 2008年 中达 350VDC 2008年 爱默生 380VDC 2009年 注1：LBNL——Lawrence Berkeley National Laboratory。 从各方的试验结果看，结论是比较一致的：系统简化，可靠性提高，系统的效率均有大幅提升， 提升幅度为7%~20%不等。 目前，因无相应的技术标准或规范对高压直流系统的供电电压作出规定，各方试点的电压等级不 尽相同，所以有必要对供电电压的选择进行相应分析确定合适的供电电压。电压等级的选择应主要从 以下几方面考虑：系统效率、元器件的耐压、配电设备的电压等级、配电线路的金属消耗以及与蓄电 池的匹配，以下将逐条进行分析。 1．系统效率 在各方的试验电压200VDC~400VDC范围内，直流母线的供电电压越高，系统效率越高，节能效 果越明显。 目前，交流数据设备普遍配置PFC，PFC的电压一般需要将电压提升到400V左右，如数据设备采 用接近400VDC的电压输入，PFC可以不需要升压电路或者升压电路可以长时间不工作，可以提升系 统的可靠性和效率。 工作电压为350VDC以上，中达电通公司开发出来的第一批高压直流供电整流器产品效率即高于 97%（负载率10%~100%范围内），而高压合闸电源（输出为220VDC）效率仅为90%左右，可见提升直 流母排的工作电压对提高系统整体效率是有利的。 2 ．元器件的耐压 大部份的电子零件(Ca