通信高壓直流電源工作原理

HVDC系統主要由交流配電單元、整流模塊、蓄電池、直流配電單元、電池管理單元、絕緣監測單元及監控模塊組成。正常工作情況下，整流模塊將交流配電源輸出的380V交流轉換成240V高壓直流，高壓直流經直流配電單元給通訊設備供電，同時也給蓄電池充電。當交流輸入發生故障時，直流由蓄電池給通訊設備供電。

通信高壓直流電源的特點

1、交流配電單元

交流配電單元是將兩路市電，經自動或手動切換分配到各個整流模塊；并配有C、D兩極防雷保護系統。

2、整流模塊

整流模塊是系統的核心部分，它將交流變換成直流（AC/DC），給負載供電，同時對電池充電。

3、蓄電池

蓄電池是保證不間斷供電的關鍵，在交流停電時，由蓄電池給負載供電。

4、直流配電單元

直流配電單元是通過直流空開或熔斷器輸出到列頭柜，再由列頭柜輸出到各服務器，給服務器提供直流電源。

5、監控模塊

監控模塊是整個系統的“大腦”和“眼睛”，擔負著各單元實時運行情況的監測和處理的重任。

6、電池管理單元

電池管理單元可實時檢測每節電池的端電壓、電池組內阻、電池組端電壓、充放電電流和溫度等參數，并上送給監控模塊，保證電池組隨時處在正常工作狀態。

7、絕緣監測單元

絕緣監測單元可對直流母線、輸出分路對大地的絕緣狀況經行實時監測，保證操作人員的人身安全。

通信高壓直流電源的優點

（1）可靠性大幅提升

高壓直流供電技術引入的主要目的就在于提升系統的安全性。UPS系統本身僅并聯主機具有冗余備份，系統組件之間更多地是串聯關系，其可用性是各部分組件可靠性的連乘結果，總體可靠性低于單個組件的可靠性。反觀直流系統，系統的并聯整流模塊、蓄電池組均構成了冗余關系，不可靠性是各組件連乘結果，總體可靠性高于單個組件的可靠性。理論計算和運行實踐都表明，直流系統的可靠性要遠遠高于UPS系統，一個例證就是大型直流系統癱瘓的事故基本沒有。

（2）效率大大提高

大量使用的UPS主機均為在線雙變換型，在負載率大于50%時，其轉換效率與開關電源相近。但一個不容忽視的現實是，為了保證UPS系統的可靠性，UPS主機均采用n+1（n=1、2、3）方式運行，加之受后端負載輸入的諧波和波峰因數的影響，UPS主機并不能滿足運行，通常UPS單機的設計最大穩定運行負載率僅為35～53%。而受后端設備虛提功耗和業務發展的影響，很多UPS系統通常在壽命中后期才能達到設計負載率，甚至根本不能達到設計負載率，UPS主機單機長期運行在很低的負載率，其轉換效率通常為80%多，甚至更低。對于直流電源系統而言，因其采用模塊化結構，可根據輸出負載的大小，由監控模塊、監控系統或現場值守人員靈活控制模塊的開機運行數量，使整流器模塊的負載率始終保持在較高的水平，從而使系統的轉換效率保持在較高的水平。

（3）輸入參數大大改善

現場測試發現，常用的12脈沖在線雙變換型UPS主機，加裝11次濾波器后，其輸入功率因數通常在0.8～0.9，最大僅為0.95，輸入電流諧波含量通常在7.5%左右。

與此對應，由于PFC電路的應用，額定工況下，開關整流器模塊的輸入功率因數通常都在0.99以上，輸入電流諧波含量通常在5%以下。

輸入參數的改善的直接效果是，前端設備的容量可以大大降低，前端低壓配電柜可以不再配置電抗器，從而也可以降低補償電容的耐壓要求。

（4）帶載能力大大提高

UPS系統帶載能力受兩個因素的制約，一是負載的功率因數，以國內某大型UPS廠商的某型主機為例，在輸出功率因數為0.5（容性）時，其最大允許負載率僅為50%；二是負載的電流峰值系數，通常UPS主機的設計波峰因數為3，如果負載的電流峰值系數大于3，則UPS主機將降容使用。

對于直流系統而言，不存在功率因數的問題；因其并聯了內阻極低的大容量蓄電池組，加之整流器模塊有大量的富余（充電和備用），其負載高電流峰值系數的負荷能力很強，不需專門考慮安全富余容量。

（5）割接改造更為方便

對于采用UPS供電的設備來說，除非其采用雙電源（或四電源、六電源），或專門配置有STS設備，否則通常只能采用停電方式割接。對于重要系統來說，這是難以忍受的，更為麻煩的是，一些沒有廠家支撐的老型設備，很有可能在停機不能重啟的現象。

直流電源只要做到輸出電壓和極性相同即可連接到一起，從而實現不停電割接，而這是非常容易做到的。