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高压直流电源(HVDC)的应用
哪些场合可以使用HVDC?
凡是计算机系统使用LCD显示器的地方都可以使 用HVDC
目前通信机房中交换机使用的是-48V系统,服务 器使用的是UPS
电厂或变电站中,V电源; 计算机系统使用的是UPS
银行、保险、证券公司中通信使用的是 -48V 通信电源,计算机服务器使用的是UPS。证券公 司的大显示屏使用的是24VDC,这个电源也来之 于UPS,同样可以由HVDC直接供电!
UPS的出现,是由于一些重要设备,如航天 控制、医疗仪器、金融系统、计算机、数据 管理系统等,不能断电而产生的。她的诞生, 为信息革命产生了十分重大的影响。也是电 力电子领域划时代的技术突破!
UPS(Uninterrupted Power Supply )工作原理
AC输入 输入 滤波
工频 整流
障,负载仍然停电;而HVDC的电池在输出 端,即使HVDC本身出故障,电池仍然可以 给负载供电,保障不间断供电,所以HVDC 也成为直流不间断电源;
与HVDC相比UPS系统存在的问题
UPS系统并机是交流并联,需要同频、同 相、同电位,并机复杂控制难度大,并机 失败率高,而且,一旦并机失败后会导致 系统瘫痪! HVDC,并机是直流并联,只有同电位的 问题,控制非常的简单,而且并机失败也 没有严重问题,最多就是“贫富不均” (不均流)!
银行、保险、证券公司的UPS略小于通信行业估 计20亿左右,而且以中小型机为主。主流厂家有 APC、伊顿、艾默生、中达
变电站(以220KV以上站为主)、电厂以中大型 UPS为主,估计市场容量10亿左右。主流厂家有 ABB、西门子、梅兰日兰、伊顿(主要是爱克赛)
与HVDC相比UPS系统存在的问题
UPS系统并联数量上受到限制,一般最多6台并 机,HVDC并机理论上可以做到“无穷大”,一 般可以做到40台并联。
由于UPS并联数量上的限制,电信系统一般采用 1+1并联运行,台UPS的实际运行负荷小于 30%,这样就导致UPS的运行效率小于70%, HVDC采用N+X并联,整机系统的负荷可以工作 在60%--70%的负载,整机效率可以达到90以 上!
UPS 低 差 高 大 大
HVDC 高 好
低60% 低20% 小50%
HVDC为什么可以替代UPS
通信机房数据服务器电源工作原理
AC输入
●
DC输出
高频脉冲
HVDC为什么可以替代UPS
显然如果我们直接将直流电接到计算机或服务器也是 完全可以工作的,只要直流电压大于交流最低输入电 压的1.25倍,即1.25*176V=220V,就可以工作。 而且没有极性的要求!交流电压的供电范围是176— 264VAC,效率最高的电压是220VAC,对应的直流 电压是1.25*220=275V,对应的2V电池是120节, 其均充电压是2.35*120=282VDC,浮充电压是 270VDC。
与HVDC相比UPS系统存在的问题
UPS 1+1系统只要有一台出问题就等于 “病危通知”、“最后通牒”! HVDC,由于电池的存在,N+1或N+X冗 余并联,一台模块出故障,只是预警!
大型UPS维护复杂,耗时长,无法现场在 线更换, HVDC,维护简便,可以在线热插拔。
大型1+1 UPS系统投资成本比HVDC高大约 60%
DC/DC
升压
DC/AC
逆变
静 态 开 关 AC输出
LC工 频滤 波
充电 器
电 池 组
DC/DC 升压
在线(on line)高频UPS
高压直流电源(HVDC)工作原理
.
AC输入 输入 滤波
工频 整流
DC/DC 变换
LC高频 滤波
电 池 组
DC输出
与HVDC相比UPS单机存在的问题
UPS多一级变换效率降低; UPS的输出采用工频滤波损耗大; UPS控制复杂,可靠性降低 UPS的电池在输入端,如果UPS本身出故
高压直流电源系统(HVDC)
杭州中恒研发中心
目录
HVDC与UPS的比较及 应用环境
HVDC现有产品 HVDC 新产品
HVDC与UPS的比较及应用环境
UPS的发展历史
UPS产生于上个世纪60年代,1972年2月 21日尼克松访华,带给我国的礼物之一就 是UPS,从此中国开始了UPS的研究。很遗 憾,到目前为止中国大陆没有一家像样的公 司。而中国唯一一家具有国际竞争力公司被 美国人收购了!
电力操作电源接线方案复杂,HVDC接线方案简单(只有 一种单母线分段)
电力操作电源设备种类繁多,HVDC,只有监控,模块、 电池巡检仪
电力操作电源空开输出,HVDC熔断器输出,成本低。 电力客户回款周期长,通信客户回款快
UPS的市场容量及其竞争对手
通信行业中UPS的市场容量大约和一次通信电源 相当,08年大约30亿RMB。主流厂家有艾默生、 中达、APC、伊顿(山顿、爱克赛)
HVDC VS UPS的主要区别
UPS
HVDC
AC/AC变换器,输出的是交流电压 AC/DC变换器输出的是直流电压
电池组在输入端 中间变换环节多
电池组在输出端与模块并联一起给 负载供电
中间变换环节少
工频滤波体积大
高频滤波体积小
HVDC VS UPS的比较优势
性能指标 可靠性
可维护性 投资成本
能耗 占地面积
结论:由于服务器电源是将UPS提供的交流电源先要整流成直流电,然后再将 直流再变换成12V、5V或3.3V等低压直流给服务使用,而全桥二极管整流电 路对直流电可以直接输入,只要直流电压能够达到220V以上就可以使用!
备注:可能存在的问题 对于具有有源功率因数校正(APFC)服务器电源,直接接入直流电源后,可能会存在交流欠 压保护! 解决措施,改交流欠压保护为直流欠压保护!
HVDC与电力操作电源系统的区别
电压等级不一样,电力操作电源标称电压是220V(2V, 104节浮充电压234V,均充电压244V,电池节数可变 104—108节)
HVDC标称电压是240V(2V,120节浮充电压270V, 均充电压282V,电池节数固定)或者336V (2V,168 节浮充电压378V,均充电压394.8V,电池节数固定)