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336V直流电源在数据中心应用中的热点问题探讨

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-25 0:32:38 * 浏览: 7
目前,336V直流电源技术已得到推广并应用于数据中心规模。实践证明,336V DC电源技术在UPS系统中具有无与伦比的优势,在系统可靠性,可维护性,初期投资,长期运行投资以及节能环保等各个方面均具有优势。本文基于中国移动近年来对336V直流电源技术的研究和应用,讨论了在336V直流电源技术的应用中每个人都普遍关注的一些热点问题,以使读者了解336V直流电源。技术和工程。该应用程序提供了参考。高压直流电源技术(HVDC)是将UPS交流电源技术和-48V直流电源技术的优点结合在一起的新型电源技术。高压直流电源技术克服了传统UPS电源系统效率低,可扩展性差,可靠性低和成本高的缺点。它具有电路简单,转换少,可靠性高,效率高,体积小,成本低的优点。在工程建设和维护方面,336V直流电源技术在交流UPS系统中具有无与伦比的优势,在系统可靠性,可维护性,初期投资,长期运营投资和节能等各个方面均具有优势。选择336V直流电源技术对于可靠,高维护和节能的绿色数据中心具有重要意义。 1 HVDC供电技术的应用和研究现状(1)国外HVDC供电技术的应用和研究现状目前,国外HVDC供电技术的应用和研究还处于试验阶段。有一些商业解决方案。美国,日本等国家已有一些实验应用研究。 IntelEC是第一个研究和应用数据中心新电源技术的公司,法国电信和Alcadia先后提出了``为新电信网络和服务供电的电源系统''和``电信和数据通信融合整流”自1999年以来。“交流电源技术的新研究”,“用于新型电信网络和服务的新型电源”。欧美大多数通信运营商都使用300-400V直流电压解决方案。法国电信和日本NTT电信尝试使用380V高压直流电源系统。美国Intel,Microsoft,Facebook和其他公司尝试使用400V直流电源系统。 336V DC供电的MW级数据中心是商业数据中心。 (2)国产高压直流电源技术的应用及研究现状国产高压直流电源的应用已进入规模应用阶段。以中国电信为首的240V直流电源技术和以中国移动为首的336V直流电源技术正在逐步扩大使用规模。 240V直流电源技术是中国电信在2008年为现场网络中的交流服务器提出的高压直流电源技术。已将数百套设备应用于现场网络,并取得了一定的效果。 336V直流电源技术是中国移动在2009年提出的一种新的电源技术,其标准由发布的“ ETSIEN300132-3-1(2012.4)”和“ ITU-TL.1200(2012.5)”等标准定义国际上。 380V的工作电压是一致的,具有国际先进水平。 336V直流电源技术于2009年在广东移动进行了试点测试和测试.2012年首次在中国移动新数据中心哈尔滨试点项目中应用.2013年,广东移动在三水数据上进行了大规模应用中央。中国移动和哈萨克斯坦等数据中心的规模推广和应用。 (3)336V直流电源技术标准的制定①国际标准:“ 400VDC电源系统接口规范”(ITU-TL.1200),“?”。最高400VDC电源系统的体系结构”(ITU-TL.1201),“? “ 400VDC电源系统性能和环境影响评估方法”(ITU-TL.1202),“ ICT配电系统(最高400VDC)的颜色和标记”(ITU-TL.1203)。 ②中国国家标准《 C工程设计规范》交流高压直流电源系统”(供批准)。 ③中国通信行业标准:“通信用336V整流器”(YD / T3088-2016),“通信用336V直流电源系统”(YD / T3089-2016),“通信240V / 336V直流电源系统运行后评估” “要求和方法”(YD / T3091-2016),“基于240V / 336V直流电源的通信设备的电源输入接口的技术要求和测试方法”(YD / T2656-2013)和“ 240V / 336V输入”通讯用直流电“直流电源模块”(待批准)。 ④中国移动企业标准:“ 336V开关整流器”(QB-H-007-2012),“ 336V直流电源系统”(QB-H-008-2012),“?” 336V电源服务器电源模块技术规范”(QB-H-010-2012),“通信336V直流电源系统设计规范”(QB-J-015-2012)。 2电压水平的确定336V直流电源电压水平主要是根据系统效率,组件耐压,配电设备电压水平,配电线路金属消耗量和电池匹配性来确定的。 (1)系统效率:直流母线电压越高,系统效率越高,节能效果越明显。目前,ICT设备的电源模块(PSU)通常配置有PFC,如图1所示。PFC通常需要将电压增加到约400V。例如,如果ICT设备使用接近400VDC的电压输入,则PFC不需要升压电路或升压电路不需要长时间工作,这可以提高系统的可靠性和效率。 (2)部件的耐压大多数电子部件(电容器,MOSFET等)的耐压为450〜500VDC。在此耐压范围内的组件是成熟且便宜的。考虑到故障排除和启动过程中的峰值电压脉冲,高压直流电源系统的工作电压不应超过400V。 (3)配电设备的电压等级①直流电路中现有断路器产品的额定工作电压一般为500V。 ②电力电缆的绝缘电压为690V / 1000V,电缆对地的绝缘电压为690V,电缆之间的绝缘电压为1000V。从断路器和电源电缆的耐压角度来看,当高压直流电源系统的工作电压不超过500V时,配电设备即可提供支持。 (4)配电线路的金属消耗增加工作电压可以降低系统的工作电流,减少线路损耗,减少配电线路的金属损耗。与400V和240V的工作电压相比,高电流直流电压供应系统减少了66%,可以减少约60%的有色金属消耗,同时可以减少配电开关和配电设备的容量。考虑到配电线的金属消耗,直流电源系统的工作电压越高越好。 (5)与蓄电池配套目前,常用的蓄电池是单电压2V,6V或12V的铅酸蓄电池。当高压直流电源系统发生故障,被维护或断电时,该电池用作备用电源以向系统提供不间断电源。因此,高压直流电源系统的电压应与电池组电压匹配,并且高压直流电源系统的标称电压应为2V,6V或12V的整数倍。通过以上方面的分析,高压直流电源系统的电压设置越高越有利,但工作电压不应超过400V。因此,中国移动在2009年选择了336V直流电源技术进行试点应用。336V直流电源系统的电压设置应为:标称电压:336V,浮动充电电压:374.64〜381.36V(2.23〜2.27V /电池)平均充电电压:386.40〜394.80V(2.30〜2.35V /节),蓄电池数量:168个2V电池或28个串联的12V电池。国际电信联盟在2000年发布的“ 400V直流电源系统接口规范”(ITU-TL.1200)2012年明确指出,ICT设备的高压直流电源电压范围为260至400V,这与中国移动选择的336V直流电源系统的工作电压完全相同。比赛。 3336V直流电源技术的特点:336V直流电源系统克服了传统UPS交流电源系统效率低,扩展性差,可靠性低和成本高的缺点。它具有简单的电路结构,很少的转换,高可靠性,高效率和小尺寸。 ,成本低等优点,其与传统UPS电源系统结构的比较如图2所示。336V DC电源技术的特点:①电路结构简单:与传统UPS系统相比,336V DC系统减少了DC / AC转换链接。同时,由于直接输出直流电,服务器PSU减少了AC / DC链路,消除了两级转换并简化了电路结构。 ②高可靠性:简单的电路结构提高了系统的可靠性,系统可用性高达10 9s。与2N双总线UPS AC电源系统相比,系统可用性提高了3 9s,并且由于电池直接连接到输出母线,因此提高了电池供电时的可靠性。 ③高效率:与48V直流电源相比,基本电压提高了7倍,减少了线路损耗。与240V直流电源相比,系统效率提高了约6%(包括ICT设备的内部PSU效率),并且可以与传统的UPS互换。与电源相比,系统效率提高了约10%,达到15 %。 ④便捷的扩容:由于采用了模块化的热插拔结构,扩容既简单又方便,减少了后续的维护成本。 4ICT设备支持336V直流电源(1)ICT设备的原理336V直流电源目前,ICT设备主要使用交流电源,主要有两种交流电源模块(PSU),即ATX标准电源和SSI标准电源及其简化的电路拓扑,请参见图3。AC 220V输入首先通过EMI,整流和PFC电路,然后转换为大约380V DC,然后将380V DC通过DC转换为12V DC。 /直流电路。通过分压电路获得12V DC,以获得0.8V,3.3V,5.0V等。DC电压提供给ICT设备负载。对于采用220V交流电源模块供电的ICT设备,可以将其交流电源模块替换为336V直流电源模块,以完成直流电源的升级。 336V DC电源模块的电路拓扑如图4所示。与AC PSU相比,DC PSU取消了AC / DC整流器电路,并通过稳压将DC / DC电路直接转换为336V DC,将DC / DC电路直接转换为12V DC和12V DC通过分压电路获得0.8V,3.3V,5.0V和其他DC。该电压提供给ICT设备负载。由于减少了转换链接和简化了电路,因此336V DC PSU比AC PSU具有更高的可靠性,效率和成本更低。对于ICT设备负载,220V AC PSU和336V DC PSU输出12V DC电源的要求是相同的。在不更改ICT设备的结构的情况下,用336V DC PSU代替220V AC PSU之后,ICT设备完全支持336V DC电源。 (2)支持现有ICT设备的336V直流电源数据中心ICT设备主要包括路由器,交换机(盒式交换机,帧交换机),服务器(机架服务器,刀片服务器),存储阵列,防火墙设备等。大多数ICT设备由AC PSU供电,PSU模块的一部分是可插拔的独立模块,有些是固定安装在设备内部的独立模块。如图5所示,大多数ICT设备可以通过用DC PSU代替AC PSU来支持336V DC电源应用。但是,当前的路由器,交换机和其他网络设备通常没有内置AC电源模块,主板通常直接使用48V DC电源,更换电源模块无法支持。