浅谈大功率逆变电源（并联智能逆变器）在通信机房的应用

浅谈大功率并联逆变电源在通信机房的应用

五所（安徽分院）   徐敏锐

【摘  要】：本文主要对逆变电源的供电方式、应用前景等进行分析，总结了逆变电源相对于其他供电方式的优缺点，增加电源设计的供电选择。

【关键词】：大功率并联逆变电源

1．前言

在通信领域，数据机房是通讯事业的核心，可靠的交流不间断电源是数据机房通信设备的必备电源。在国内，伴随通讯事业的快速发展，通讯领域的逆变电源应用经历了三个阶段：

第一个阶段从八十年代初至九十年初期，由于技术的限制采用单体相控逆变电源，主要采用分离性器件，体积大，容量小，效率低，采用1.2M、1.6M和2M的机架,最大功率输出只有5kVA，效率只有80%。

第二个阶段从九十年代初期到二十世纪末，主要依赖进口欧洲国家高频并联逆变电源，一般容量为30kVA系统，由两个2M高的机架组成，逆变模块容量为3kVA，4U高。由于缺乏国内竞争对手，价格昂贵，一套30kVA系统的售价接近50万。在这个阶段，由于国产逆变电源技术含量低，效率低，故障率高，进口逆变电源又太贵，因此，通信机房里重要负载的交流供电仍采用UPS供电。

第三阶段从二十世纪末期到现在，伴随着电源技术的进步，国内一些电源企业，开始进行自主研发并联逆变电源。填补了并联逆变电源的国内空白，结束了中国依赖进口的历史。

下面从几个方面介绍和分析逆变电源在通信机房的应用。

2．数据业务机房供电配套电源方式

随着通信技术和数据业务的快速发展，对机房供电的要求越来越高。 通信机房目前有三种供电方式，分析如下：

2.1 UPS的供电方案

目前机房用的比较多的是UPS的供电方案，该方案采用集中供电的设计思路，一套完整的UPS系统，包括了整流器、逆变器、静态开关外，还含有蓄电池，设计完备，集成度高，用户选择容易。但随着应用的增多，该方案也存在了一些问题：

2.1.1  配套利用率低

传统UPS的交流输入端由于采用无源功率因数校正，带来供电系统谐波分量增加，对电网的污染大，导致变压器利用率下降，柴油机支撑能力削弱， 影响整个供电系统的安全性和利用率。伴随国家节能降耗政策的出台，这种类型的UPS会逐渐被淘汰。

2.1.2可靠性低

UPS设备包含有AC/DC变换（交流/直流变换），DC/AC变换（直流/交流变换）等，功率转换节点多，容易引起的故障点也较多，另外，交流输入端因雷击或浪涌引起的UPS故障的比例也相当高，对系统可靠性的影响，不容忽视。

2.1.3结构性冗余浪费

为了满足高可靠性，UPS一般采用一主一备或双机并联的工作模式，因此存在单机使用效率低，资源利用率不高的问题，后期扩容困难。

2.1.4 经济性差

采用UPS的供电方式，无论单机或多机并联，均存在需要第一年完成全部投资的情况，即电源设备投资需一次性到位，因此，初期投入大，浪费多，经济性差。

2.2 高压直流的供电方案

高压直流的供电方案是一种新型的通信机房重要负载的供电方式，主要用以替代传统UPS故障率高和效率低的问题。该方案从提出到应用，也就是这几年的事情。经过实用效果来看，存在技术和安全方面亟待完善提高的问题，使该供电方案的推广应用存在较大的局限性。

2.2.1 技术还有待完善

高压直流供电方案由于实用时间短，目前移动336V标准尚未成熟，产品还存在一些不成熟的地方，实用经验也相对缺乏。

2.2.2需要进一步提高安全防范措施

高压直流电源由于输出电压较高，对人体存在安全隐患，在设备安装、使用和维护上均需要经过培训，这和传统的-48V电源维护是不同的。另外，该产品必须符合国家的相关标准要求，满足产品的安全防护等级。目前市场上的高压直流设备，大部分存在一定的安全隐患，“安全感”差，需要在技术上完善该供电方案，确保产品安全。只有很好的解决了这些问题，高效节能的直流高压电源系统才会得到广泛的应用。

2.3大功率高频智能并联逆变电源方案

在通信领域，逆变电源和UPS是一直采用的一种供电选择方式，实用时间长。但早期的逆变电源由于存在技术瓶颈，体积大、效率低、容量小，特别是无法像高频开关整流模块一样实现并联冗余，市场份额一直保持比较低的水平。

综上所述，通信机房供电究竟采用哪种方式最安全、可靠，选择哪种的供电产品，是通信领域的电源供应商和通信运营商的工程技术人员共同面临并且迫切需要解决的问题，引起学者、专家和专业人士的关注，根据笔者与新老用户的交流探讨一致认为，采用并联逆变电源的供电方式不失为一个较理想的选择。

3．逆变电源在数据机房应用

大功率并联逆变电源系统一般由以下几部分组成：逆变模块、监控模块、静态开关模块、手动旁路开关、交直流配电和各种通信告警接口。系统输入有直流-48V，旁路交流输人为单相三线220V或三相五线380V，交流输出可以是单相或三相输出，满足国内用电环境。目前国内主流厂家配置可做到如下要求：

1）一个单相标准系统容量为60kVA，配置20个3KVA逆变模块；

2）一个三相标准系统容量为63kVA，配置21个3KVA逆变模块；

3）单相和三相最大输出容量可达到189kVA，配置63个3KVA逆变模块。

模块采用热拔插设计，并联冗余，可靠性高。

3.1大功率并联逆变电源系统的应用

    大功率并联逆变电源一般应用在数据交换、传输量大的中心城区的通信枢纽楼，为数据交换中心、计费中心、动环（视频）监控等重要负载提供交流不间断电源，采用集中供电和集中/分散相结合的模式，提供中央通信局（站）的交流电源。其系统接线框图见图4所示。

图4 大功率并联逆变电源系统应用框图

图5是国内某通信运营商采用的一套国产厂家单相60kVA系统，应用方式和图4系统框图一致。

3.2小容量逆变电源系统的应用

小容量逆变电源一般选择嵌入式并联逆变电源或单体逆变器，可放置到用户已有的标准机柜中，提供小容量的交流不间断电源。嵌入式和单逆变器由于容量小，因此可以充分利用通信机房的现有资源，不需要另外购买蓄电池，既节省投资，又节能，还便于维护管理。

对于基础远供电源从宏站BBU到微站RRU的1000m内可采用集中供电。其优势是：故障率低，安全可靠，有利于维护管理。移动基站远供电源可采用两种供电方式，可因地制宜，以便于维护安全、节能来灵活选择。一种是宏站BBU采用交直流集中供电，到微站1000m以内；另一种是直流远供，是远距离1000m之外。

    图6是一体化集中供电的远供电源方案。图7是宏站一体化交直流供电方案图。

五．结束语

实践证明，逆变电源由于将功率变换的各个环节采用分散和并联冗余的设计模式，其安全性、可靠性能优于UPS。

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