高壓直流系統(tǒng)的技術(shù)原理是什么？高壓直流技術(shù)有什么應(yīng)用優(yōu)勢？

我國交流數(shù)據(jù)設(shè)備采用的供電電壓等級為220VAC。數(shù)據(jù)設(shè)備PSU一般是110VAC、220VAC和50Hz、60Hz自適應(yīng)。在交流供電時，PSU最高輸入電壓為264V，最低輸入電壓為90V，其最高、最低電壓峰值分別為：最高電壓峰值：264V×1.414= 373.3V；最低電壓值： 90V×1.414 =127.3V。

如果僅從允許的電壓輸入范圍來看，只要直流母排工作電壓不高于350V，低電壓不低于150V，數(shù)據(jù)設(shè)備一般可以正常工作。實際采用240V直流電源直接向數(shù)據(jù)設(shè)備負載供電，絕大部分的數(shù)據(jù)設(shè)備負載不用做任何改造，就能正常工作，這就是目前240VHVDC供電的基本原理。但是對于336V制式的直流電源，其原理是完全一樣的，只是數(shù)據(jù)設(shè)備內(nèi)部的PSU需要定制化，來適應(yīng)336VDC供電的需要，這也是目前直流336V 制式?jīng)]有240V制式應(yīng)用廣泛的最主要制約因素。

UPS電源和HVDC電源都是先經(jīng)過整流器把AC整流成DC，它們是一樣的原理；在第二級，UPS是經(jīng)過逆變器把DC逆變AC，而HVDC是經(jīng)過DC-DC變換器來把DC轉(zhuǎn)換成另一電壓的DC(實際在DC-DC變換器內(nèi)部，需要把直流先逆變成高頻交流，然后經(jīng)高頻變壓器降壓后，再整流成DC)，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)設(shè)備的供電。從電力電子的變換級看，HVDC電源本身比UPS實際是多了一個變換級，但是由于ZCZS等技術(shù)的采用，盡管多了一個變化級，變換效率還是可以達到很高的水平，與高頻UPS基本相當(dāng)。

UPS電源設(shè)備的變換級與高壓直流設(shè)備的變換級比較，高壓直流電源在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用架構(gòu)與UPS基本相同，由交流輸入配電屏、高壓直流電源柜、直流總輸出屏、直流列頭柜、數(shù)據(jù)設(shè)備機柜內(nèi)直流PDU、備用蓄電池組等環(huán)節(jié)組成。與UPS供電系統(tǒng)一樣，高壓直流電源根據(jù)數(shù)據(jù)中心的重要性等級，可選擇如下三種供電方式：

1、高壓直流單電源系統(tǒng)雙路供電

2、高壓直流雙電源系統(tǒng)雙路供電

3、高壓直流電源與市電直供構(gòu)成的雙路供電

高壓直流技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

1、模塊化設(shè)計

高壓直流系統(tǒng)通常采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)需要靈活組成集中式供電系統(tǒng)或分布式供電系統(tǒng)。由于模塊化設(shè)計，高壓直流系統(tǒng)不僅各個子系統(tǒng)供電設(shè)備可以分期建設(shè)，而且每個子系統(tǒng)內(nèi)部還可隨著 IT設(shè)備上架量不斷增加HVDC模塊，逐步按需配置模塊個數(shù)。

2、可靠性提高

與UPS供電系統(tǒng)比較，高壓直流系統(tǒng)的可靠性更有優(yōu)勢：

一是高壓直流模塊并機技術(shù)，由于沒有頻率和相位同步的問題，只需要負荷均分就可以了，因此并機技術(shù)相對簡單，穩(wěn)定性與可靠性都得以相應(yīng)提高；

二是高壓直流系統(tǒng)通常采用多模塊系統(tǒng)構(gòu)成，在負載較輕時可以自然組成N M冗余系統(tǒng)，這里N是所帶負荷需要的模塊數(shù)(最大為20)，M是系統(tǒng)冗余備份的模塊數(shù)(最大為20)，這樣在電源模塊故障時，通過模塊冗余方式來提高系統(tǒng)運行的可靠性；

三是高壓直流的備用蓄電池系統(tǒng)直接并接在高壓直流電源與數(shù)據(jù)設(shè)備負載之間，這樣當(dāng)高壓直流系統(tǒng)即使出現(xiàn)完全“崩坍”時，備用蓄電池系統(tǒng)仍然可以不受限制地支持數(shù)據(jù)設(shè)備的供電。

3、高效節(jié)能

目前高壓直流模塊的效率大約在95%左右，與IGBT整流UPS(俗稱高頻整流UPS)基本一樣。但是相對于傳統(tǒng)相控整流UPS(俗稱相控整流UPS)，具有明顯的效率優(yōu)勢。高壓直流系統(tǒng)通常都具備模塊休眠功能，可以根據(jù)實時負載需求開啟合適的工作模塊個數(shù)。

此外，目前一些通信運營商的高壓直流系統(tǒng)不再采用 2N 配置，而是采用單高壓直流電源系統(tǒng)的雙母線供電方案；或者采用一路高壓直流供電一路市電直供的供電方案。從而省去了第二套高壓直流電源系統(tǒng)的損耗，來實現(xiàn)進一步的節(jié)能效果。

4、可維護

高壓直流系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是可維護。由于其模塊化設(shè)計和模塊可插拔功能。使數(shù)據(jù)中心維護人員的維護能力得到了極大提高，在日常的維護或模塊故障時，不再依賴廠家的技術(shù)支持，可自行獨立完成模塊的更換與系統(tǒng)的維護。如果發(fā)現(xiàn)了故障模塊，需要做的只是熱插拔更換故障模塊非常便捷。其次，由于高壓直流系統(tǒng)內(nèi)部的 N M 配置方式，即便壞了一個高壓直流模塊，對系統(tǒng)的可靠性幾乎沒有影響。而且電池作為另外一個備份單元，也可給運維人員提供充足的割接改造等騰挪時間。