高压直流供电分析与双总线

    上一篇文章分析了巴拿马电源，选择针对高压直流供电这个新模式来探讨一下。240V直流供电技术现在炙手可热，传统数据中心机房中高投入低能效模式的UPS恐怕要凉凉了。

    高压直流供电系统的组成与传统的−48 V或者24V直流供电系统的组成是一样，只是整流器输出电压等级较高。系统（参照巴拿马电源的高压直流部分）由市电输入、高频开关整流器、配电屏、蓄电池组组成，相比于UPS，减少了逆变器、静态开关、隔离变压器（工频机）等组组件。但这要求服务器厂商的配合配合支持高压直流供电。

传统在线式双变换UPS 巴拿马电源

本文收集网络资料，总结如下。

高压直流供电的优点：

1、供电可靠性提高。蓄电池可以作为电源直接并联在负载端，当停电时蓄电池的电能可以直接供给负载；直流供电只有电压幅值一个参数，各个直流模块之间不存在相位、相序、频率需同步的问题，系统结构简单很多；UPS系统通过冗余度来提高安全系数，不管是双系统还是并机系统，需要相互通信来保持同步，存在并机板的单点故障问题。

2、投资成本低。设备结构简单，节省设备安装空间，如果再搭配巴拿马电源，更加简洁。

3、效率提高。直流供电省掉了逆变环节，服务器输入的是直流电，也就不存在功率因数及谐波的问题，降低了线损。

4、可维护性强。UPS系统涉及复杂的同步并机技术，而直流供电可直接更换整流模块。

5、扩容便捷。直接增加整流模块来提高容量。

6、不存在“零地”电压较高问题。直流电源没有零线，就不会有零地电压的困扰。

7、带载能力提高。UPS系统带载能力受负载的功率因数和负载的电流峰值系数，但是直流电源没有这方面的影响。

高压直流供电的缺点：

1、对配电开关灭弧性能要求高。因为交流电有过零点，短路时过零点的存在使开关断开时产生的电弧容易灭弧。而如果是直流电，就不存在过零点，灭弧相对困难。

2、服务器厂家支持高压直流供电。

    在传统UPS供电结构中，打造双总线需要四台UPS，两台组成并机，然后输出到STS切换后输出。这种结构不仅仅需要UPS数量多，设备结构复杂，UPS间信号同步复杂，并机版的单点故障，还需要STS同步切换。而且为了保障高可性，每台UPS的负载率其实很低。总结一句就是"高投入，低效率"。上一篇文章介绍了阿里巴巴的巴拿马电源 现在介绍一种腾讯数据中心的双总线结构。

市电+高压直流供电模式

    在这里基于高压直流供电，拓展衍生到到市电+240V高压直流供电的双总线架构，改变传统UPS等靠硬件多重冗余来保障可靠性的高投入低能效模式。

市电+高压直流供电模式

供电可靠性高：

    240V高压直流区别于传统交流UPS的一个重要特点是将电池直接挂接在了直流输出上，而UPS的电池是在交流逆变环节之前。如果高压直流系统出现了异常或者供电能力不够，还可以依赖电池保证持续供电；但是UPS的逆变环节出现故障，或者UPS设备异常转到静态旁路上，那么电池是无法提供持续供电的。这也是市电+240V高压直流技术相比较传统N+1的UPS可靠性更高的原因之一，相当于有了市电直供（来自第一路市电）、240V高压直流（来自第二路市电）以及电池（短时备电）三个供电源的同时保护。

设备投资低，结构简单：

    相比于传统UPS双总线，设备结构简单，投入低。但要考虑在市电供电时存在供电质量问题。

整流模块可以节能休眠：

    电池直接挂接在240V高压直流输出母线上，那么就给整流模块提供了一个非常可靠的节能休眠条件。如果出现负载的波动和冲击，直挂输出母线的电池可以提供一个很好的缓冲作用。

  那么是否可以用两路高压直流供电呢？在服务器端接入两路高压直流，相对于市电+高压直流，可靠性感觉会更加高，但是成本也会很高，包含整流模块和电池组。