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模块化UPS电源和高压直流电源的区别

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2014-10-08 08:12:00

发布时间：2014年10月8日发布作者：admin

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模块化UPS电源采用了抽屉式、高智能多制式模块化设计，在线热插拔技术，实现在线更换、在线维护，降低了维护难度，实行零停机工作。高压直流电源又称直流高压电源，它是由交流市电或三相电输入，数千伏以上或数万伏以上直流电压输出的电源，输出功率数百瓦至数千瓦，一般可稳压或稳流。为了满足不同使用的要求，有些直流高压电源制成稳压稳流自动转换的形式。这两种电源跟传统的UPS电源相比，在技术有了很大的改进，从目前是发展方向而言，高压直流电源和模块化UPS电源是主流。
本文就高压直流与模块化UPS在技术、可靠性、工作效率等方面作一对比，以供参考。
一、模块UPS电源和高压直流的可靠性对比
    1）模块化UPS因为采用了并联冗余设计，每个模块均具备完整的UPS功能，即便任一模块发生不可预见、突发性的故障，也不会对负载供电造成影响。
    2）高压直流电池供电不需经过DC/AC转换，隔离了供电系统中不可预见、突发性的故障对负载的威胁。高压直流供电系统负载供电的可靠性，实际上等于备用电池供电的可靠性，而备用电池可靠性的提高，很大程度取决于电池组的质量好坏和检测手段，因此人为因素对整个供电系统的可靠性有较大影响。如遇到自然灾害或人为故障影响，造成供电系统损坏，后备电池因容量有限无法继续向负载供电，会造成负载中断，而UPS可以通过旁路选择油机或另外一路市电对负载紧急供电。
二、输入谐波电流及功率因数对比
    1）高频UPS因为产品设计起点高，投入研发时间久，无论是功率范围或技术的稳定性，都优于高压直流模块的技术水准，从目前模块机生产商的技术水平看，无论UPS模块的功率大小，都采用了IGBT整流技术，THDI小于5%，PF大于0.99已成为普遍的应用指标。
    2)高压直流的功率模块技术是从电力操作电源延伸而来，模块的功率范围相对较小，从目前国内主流生产高压直流厂商的技术水平来看，输出功率在5KW（240V/20A)以内的单相整流模块，均采用有源PFC校正技术，基本可以达到THDI小于5%，PF大于0.99，而输出功率在5KW以上的三相整流模块，大多采用六脉冲无源PFC校正，其THDI基本在25%到35%之间，PF在0.9左右。
三、工作效率对比
    目前高频化UPS电源的工作效率基本在93%-96%左右，而高压直流的功率模块工作效率基本在92%-95%之间，这是因为虽然它减少了DC/AC逆变这个环节，但同样存在PFC整流和DC/DC变换两个环节，而DC/DC变换因为有高频变压器的存在，其效率反而比高频UPS的DC/AC变换（无变压器）降低1%~3%。
四、技术复杂性

高压直流并联没有频率同步问题，不存在环流问题，冗余并机更简单。
    模块化UPS虽然存在上述问题，但数字技术正以人们无法想象的速度在发展着，技术的更新，产品的升级，无时无刻不在重复的发生着，以DSP作为核心的控制技术在UPS的应用已经有十余年的历史了，其稳定性早已得到验证。
    而高压直流功率模块，主要采用的模拟技术，在模块机为代表的数字技术面前，其稳定性、离散性差距明显，被淘汰只是时间的问题。
    现阶段高压直流供电系统的概率密度较小，占地面积偏大。
五、负载的适应性
    以240V直流供电系统为例，其供电范围从198V~292V，再考虑到线路损耗等因素：
    负载的正常工作电压范围要求在AC165V~AC264V之间
    对于三相输入和有工频变压器的负载不适用；
    对负载内置的开关和保险需要按照直流的电压等级来配置；
    对服务器机柜内部的风机和部分显示器不适用；
    对机房内的通风和应急照明设备不适用；
    高压直流供电降低了对负载的供电质量，并提高了负载适用范围。
    UPS电源可以提供稳压精度为1%，电压谐波小于3%的交流电，不存在负载适应性问题。
六、分配电系统的安全性
    1）通信数据机房内的设备数量众多、种类繁杂、线路密集，日常维护、更新、扩容等活动频繁，对配电系统的安全等级要求很高。
    2）因高压直流的输出分配电系统相比于交流分配电系统，对开关和保险的规格等级要求高，对爬电距离和线缆绝缘等级要求高，而相应的规范、标准和器件种类、规格等又比较少，势必会增加设备投资成本和风险成本。
    3）高压直流采用悬浮供电模式，但负载输入端和功率模块输出端因为共模接地电容的存在，对地仍存在100V~150V的直流电压，并随着模块和负载数量的增加而愈强。
    4）而悬浮供电使负载对零地电压的要求无法满足，对人身的安全防护，完全依赖于对地绝缘监测装置，存在误报或漏报的可能。因为直流系统不存在电压过零点问题，而且蓄电池自身内阻非常小，当负载或人为操作不慎短路时，所产生的危害会远远大于交流供电方式。