IDC機房UPS供電模式及供電需求分析

IDC機房建設中，動力系統的建設無疑是其重中之重，各項業務的開展，各種服務器的穩定工作，都離不開穩定、可靠、不間斷的電力供給。本文簡單探討IDC機房幾種電源系統結構的基本原理、優缺點、實現的可行性等。

一、IDC機房對供電的需求有如下幾個特點

1、對供電要求高靠性

IDC面對的客戶一般都是企業級客戶，有的甚至為門戶網站，若負載中斷，IDC業務提供者，將會面臨巨大損失，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，并且會考慮到未來幾年的業務增長，因此其要能承接足夠大的業務量。一般一個機房約放置50-100個機架，每個機架的負載量約為幾千瓦，因此一個機房的負載量約為幾百到上千千瓦，一個IDC中心可能建設多個機房。

3、相對集中的供電方式

為了分擔風險，同時又考慮到集中供電的方便管理性，一般按一個機房的負載容量來考慮，負載量約在幾百到上千千瓦。

4、對設備的諧波污染要求高

隨著國家對節能、環保的要求越來越高，電信運營商積極響應，同時，IDC機房也是用電大戶，是供電單位的重點關注對象，對諧波關注的程度高，這已經是趨勢。

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、蓄電池和靜態開關等組成，市電正常時，市電經整流器變換為直流電供給逆變器，同時給蓄電池充電，逆變器將直流電變換為交流電供給負載。UPS本身故障時負載可經靜態開關轉換為旁路市電供電，市電長時間停電時，由備用發電機組供電。

雖然IDC機房內的設備是單相供電，但功率越來越大，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，同時進行UPS并機，解決其供電的可靠性。由于UPS最終通過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，會導致數據設備中斷。

幾種常見的UPS供電模式

1、串聯熱備份

此種UPS供電方式消除了單點故障，實現簡單，但是其同一時間只有一臺UPS帶載，因此存在超載能力差、主備機老化不均等問題，目前已經較少采用，系統圖見圖1：

2、并聯冗余

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，仍可工作在在線模式?？梢愿鶕撦d量，通過增加UPS的方式實現系統容量擴充。系統圖見圖2。

3、雙總線供電方式

此種UPS供電方式，其最大的特點是同時提供2路互不影響的供電母線，分別提供給雙電源負載，或者通過STS再提供給單電源負載。此方式也很好的消除了單點故障，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。系統圖見圖3。

UPS供電方案的優點：

技術方案成熟，目前在大量應用。

交流輸出，不易拉弧。

UPS供電方案的缺點：

并機難度大，需電壓、頻率、相位同步。

系統設計復雜，單點故障多

變換級數多，效率相對低

輸入諧波大，功率因數低

三、共用48V母線的混合系統解決方案

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

混合系統解決方案優點：

技術成熟，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：

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年發表的《新電信網絡和服務的最佳新型供電》和2000年發表的《電信和數據通信融合的rAC供電技術的新研究》為代表，法國電信公司試用。rAC供電系統，類似傳統的48V直流電源系統中的直流母線由經過整流的母線替代，實際上是脈動的直流。系統由整流橋、高電壓蓄電池組、蓄電池開關、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母線上并聯連接諧波抑制器。系統圖見圖5。