下载文档原格式
通信机房高压直流供电技术的节能性研究摘要：通信行业在这几年内得到了快速的发展，由此要求通信设备也应当及时进行改进与优化，传统运行中IDC机房一般运用不间断电源的使用方式进行供电，随着其在现网中的大范围使用，运行的工作效率比较低，容易出现故障问题，因此应当加大对通信机房技能技术的充分研究。
关键词：通信机房；高压直流供电；技术；节能；分析引言：为了提高IDC的供电效率，降低机房PUE值，减少转换层级，直接为服务器类的通信负载提供240V或336V直流电压的直流供电技术理论开始被一些发达国家应用和研究。
1.高压直流供电系统与UPS供电系统比较1.1系统可靠性对比UPS供电系统可通过UPS主机冗余方式大幅提高系统的可靠性，但整个UPS供电系统还是会存在单点故障点，如同步并机板等，高压直流供电系统采用直流模块化工作方式则不存在此问题。
虽然UPS设备也可采用模块化备份，但交流不同于直流，不仅需要各模块输出交流幅值同步，还需要及时地均流控制和输出频率、电压、相位同步控制，而控制对象越多，系统可靠性更低。
高压直流供电系统的后备电池与系统输出直接并联给负载供电，形成两路冗余供电，系统故障时可由电池直接为负载供电，可靠性高。
而UPS的后备电池只是在前段并联给DC/DC供电，如果DC/DC发生故障，电池无法直接为负载供电，导致系统发生故障时存在负载直接断电的风险。
1.2后期维护及扩容可操作性对比UPS系统扩容需考虑到电源的频率、电压、相序、相位、波形等较多参数，所以UPS在线扩容存在较大风险，并且需要专业人士进行操作。
而直流电源系统扩容只需要关注电压，不需要考虑频率、相序、相位、波形等问题，由于采用模块化设计，模块支持热插拔，可直接扩容，一般电源维护人员都可操作，较为方便。
1.3能耗对比UPS设备转换次数多、效率低，一般工频机单机满载效率在90%左右，部分高频机可达到95%，系统所带负载供电可靠性要求高时，系统需采用N+1或2N运行方式。
高压直流供电在数据中心的作用及影响让我们来了解一下高压直流供电的基本概念。
高压直流（High Voltage Direct Current，HVDC）是一种电力输送系统，通过将交流电转换为直流电，然后经过输电线路输送到目标地点，再将其转换为交流电供应给终端用户。
与传统的交流输电相比，高压直流输电系统具有输电损耗小、输电距离远和占地面积小等优点。
高压直流供电在数据中心中的作用和影响是非常重要的。
高压直流供电在数据中心中可以提高能效。
数据中心的电力需求非常庞大，而传统的交流供电系统存在能源损耗大的问题。
而采用高压直流供电系统可以减少能源损耗，提高能效。
根据统计数据显示，采用高压直流供电系统的数据中心的能源利用率可以提高10%至30%，这对于大型数据中心来说，将大大节约能源成本，降低运营成本。
高压直流供电可以提升数据中心的可靠性和稳定性。
传统的交流供电系统容易受到电网波动和电磁干扰的影响，导致数据中心的供电不稳定。
而高压直流供电系统对电网波动和电磁干扰的抗干扰能力更强，可以提升数据中心的供电稳定性和可靠性。
这对于一些对供电要求极高的数据中心来说，是非常重要的。
高压直流供电可以降低数据中心的运维成本。
在传统的交流供电系统下，数据中心需要配备大量的电源逆变器和稳压器等设备，以保证供电的稳定性和可靠性。
而高压直流供电系统可以降低这些设备的需求，减少设备故障的可能性，进而降低数据中心的运维成本。
高压直流供电在数据中心中的作用和影响是非常积极的。
它可以提高数据中心的能效，提升供电的可靠性和稳定性，降低运维成本。
当前正值数字化转型的时代，越来越多的数据中心正在采用高压直流供电系统，以满足不断增长的电力需求。
未来，随着技术的不断发展和进步，高压直流供电系统在数据中心中的应用前景将更加广阔。
数据中心的可持续发展也将更好地得到实现。
高压直流供电在数据中心的作用及影响高压直流（HVDC）供电技术在数据中心中的应用正日益受到关注。
传统的交流供电系统在数据中心中存在一些问题，而高压直流供电则可以有效地解决这些问题，并带来一系列的积极影响。
本文将从高压直流供电技术的作用及影响两个方面进行阐述。
作用1. 提高能效在数据中心中，能效是一个非常重要的指标。
高压直流供电技术可以显著提高能效，因为HVDC系统中不需要进行交流/直流的转换，从而减少了能量损耗。
而且在长距离输电过程中，HVDC系统还可以更有效地传输电能，这对于大型数据中心而言尤为重要。
2. 减少电能损耗HVDC系统的电缆线路损耗相对较小，因此可以减少能源的浪费。
在数据中心中，减少电能损耗不仅可以降低成本，还能减少对环境的影响。
3. 提高供电可靠性HVDC系统具有稳定的电压和频率特性，可以提高供电系统的可靠性。
数据中心作为信息基础设施的核心，对供电可靠性要求极高。
HVDC技术的应用可以有效地提高供电的可靠性，确保数据中心的稳定运行。
4. 便于设备集成许多现代化设备和系统都已经使用直流供电，包括存储系统、服务器和电池储能系统等。
采用高压直流供电技术可以更好地满足这些设备的电能需求，使得设备的集成更为便利。
影响1. 降低运营成本高压直流供电技术的应用可以降低数据中心的运营成本。
通过提高能效和减少能源损耗，HVDC系统可以降低数据中心的能源开支。
HVDC系统的稳定性和可靠性也可以降低运营维护成本和停机损失。
2. 降低环境影响采用高压直流供电技术可以减少数据中心对环境的影响。
较高的能效和更少的电能损耗意味着数据中心对能源的需求更少，减少了对环境的压力。
这对于企业履行社会责任，提高环境友好型也具有积极的影响。
3. 提升数据中心的竞争力高压直流供电技术的应用可以提升数据中心的竞争力。
在激烈的市场竞争中，能够提供更高能效、更可靠的供电系统的数据中心将更具吸引力。
这不仅可以吸引更多的客户，还可以提升数据中心在行业中的地位。
hvdc在数据中心的原理
HVDC在数据中心的原理
1. HVDC是什么？
HVDC（High Voltage Direct Current）是指高压直流输电技术。
与传统的交流输电技术不同，HVDC技术可以通过将电能转换为直流电来实现更高效的电力传输。
2. HVDC在数据中心的应用
在数据中心中，HVDC技术可以用于数据中心的电力传输。
传统的交流输电技术存在能量损耗较大、传输距离限制等问题，而HVDC技术可以有效地解决这些问题。
3. HVDC在数据中心的工作原理
HVDC技术通过将交流电转换为直流电，然后通过直流电缆进行传输。
在数据中心中，HVDC技术可以通过将电源转换为直流电，然后通过HVDC电缆将电力传输到数据中心的各个设备中。
4. HVDC技术的优势
HVDC技术具有以下优势：
（1）能量损耗小：HVDC技术传输电力时，能量损耗较小，可以实现更高效的电力传输。
（2）传输距离更远：与传统的交流输电技术相比，HVDC技术可以实现
更长距离的电力传输。
（3）稳定性更高：HVDC技术可以通过控制电压和电流来实现更高的稳定性，可以减少电力传输中的波动。
5. HVDC技术的局限性
虽然HVDC技术具有很多优点，但它也存在一些局限性：
（1）成本较高：HVDC技术的建设成本较高，需要投入大量的资金。
（2）技术要求较高：HVDC技术需要高水平的技术人员来进行维护和运营，技术要求较高。
6. 结论
HVDC技术在数据中心中的应用可以有效地解决传统的交流输电技术存在的问题，具有很多优点。
随着技术的不断发展，HVDC技术将会在数据中心中得到更广泛的应用。
浅谈数据中心 . 高压直流作者: @KPang 支付宝- 网络架构师编辑: @陈怀临, 弯曲评论前言本人只是普通的网络工程师，本文来源于日常学习积累笔记，仅供大家当成科普，文中尽可能量化数据，少用“很多”“极大”类词汇，同时由于是笔记，文字均有出处，凡是雷同全因照抄，幸运的是不涉及版权纠纷。
一、传统数据中心采用UPS供电的缺点传统的数据中心大都是由UPS实现掉电保护，通常所有IT负载都要经过UPS供电，假定实际运行UPS的平均效率为90%（虽然目前UPS最高效率是可以达到95%以上，但UPS的效率和负载率有关，随着负载率的提升，效率才会变提升，因此正常情况下20%-40%负载率很难会达到最优的效率点。
根据在运行UPS的实际测试数据，绝大多数情况下的效率不高于90%），即每100度电，经过UPS这个环节就白白损耗掉10%。
不仅如此，由于 UPS自身散也需要空调交换带走热量，按数据中心典型PUE为1.8来算，那么UPS环节带来的总能耗达18%，很不节能。
交流系统一般运行在低负荷下（通常在30%），实际运行效率较低，直流系统通过模块休眠可以提高负荷率，实际运行的效率较高。
二、采用240V高压直流的特点：从上图的对比，我们可以清晰地看到：1、减少变化级数，整体效率更高；2、电池直挂在输出母线上，相当于提供另外一路备份，可靠性更高；3、兼容现有绝大多数IT设备的高频开关电源，用电设备几乎不用任何更改，推广容易；4、拓扑非常简单，可靠性提高；5、高压直流系统为模块化热插拔设计，运维简单方便，减低运维成本6、易于扩容高压直流可靠性，扩展性，管理性，以及谐波等优势明显，随着数据中心技术的发展以及降低运营成本和节能减排的需求，高压直流技术不管是在节能、投资成本、可靠性以及运维便捷性等方面较传统的UPS都有明显优势，随着高压直流供电方案在大型的互联网数据中心等场合的越来越广泛应用，将逐步成为未来数据中心供电的趋势【注1】：上图“酒泉新型配电设计”是服务器和交换机为12VDC Input，服务器主板和交换机电源输入都是定制的。
数据中心高压直流UPS供电系统的分析以前的很多数据中心机房都是采用UPS供电系统来进行供电的，但是随着网络大数据时代的到来，数据中心业务量大大增加，越来越多的数据信息使得传统的供电系统已经无法满足使用要求。
长期以来，数据机房使用UPS供电系统供电，但传统的UPS供电系统存在结构复杂、安全性差、成本高、效率低、维护困难以及不易拓展等问题。
随着数据业务的高速发展，IT行业将增加大量新服务器，UPS设备应用规模不断扩大，导致使用UPS供电系统存在的问题变得越来越明显。
在通信行业节能降耗的背景下，高可靠性和低运行成本的高压直流供电系统将取代传统UPS电源为数据中心供电。
關键词：数据中心;高压直流;UPS;供电系统1高压直流UPS供电系统特点分析首先，常规UPS供电系统结构中存在DC/AC逆变器，因此功耗大大增加，占总功耗的5%左右。
高压直流UPS供电系统结构中不需要DC/AC逆变器、静态开关以及滤波器等设备，不仅能有效提高电源效率和供电设备运行效率，而且有效降低了设备成本。
其次，在数据中心使用的过程中，由于输入的是直流电，所以不会产生谐波以及功率因数的问题，这样就不会让谐波电流污染电网以及系统，从而维护整个系统以及电网的环境。
在设备中，由于使用相对来说比较稳定的直流电作为负载电流，所以会有效降低输入谐波的成分。
网络设备一般都会配备开关电源，所以使用稳定的直流电可以将30%的谐波成分降低至零，这样就不会产生谐波干扰设备的情况。
同时，由于没有谐波的干扰和影响，负载端也就很少甚至不会出现零地电压的问题。
再次，高压直流UPS供电系统提高了运行效率，主要是由于系统结构简单，通信技术更加先进，且可以并联多个模块，最大程度地利用了每个设备，避免了资源浪费。
常规的UPS供电系统通常使用2N或N+1冷却系统，因此常规UPS供电系统中任何UPS设备都可能具有高压，而且每个UPS设备都需要增加容量以满足负荷增加的容量，从而导致资源浪费。
数据中心高压直流技术一、高压直流电源技术原理如关于IT负载电源的分析，90%以上的数据设备电源普遍采用ATX和SSI拓扑架构，其典型的原理框图如图 1 所示。
在交流UPS供电时，IT内部的电源总是将外部供给的交流电通过整流器变换成直流电，然后再经DC-DC变换成不同的等级给IT负载内部的数据部件供电。
图1 IT设备内部电源国内交流数据设备采用的供电电压等级为220V AC。
数据设备PSU一般是110VAC、220VAC和50Hz、60Hz自适应，各厂家数据设备内配置的PSU设计指标一般满足下表的指标要求。
可见，在交流供电时，PSU最高输入电压为264V，最低输入电压为90V，其最高、最低电压峰值分别为：最高电压峰值：264V×1.414= 373.3V；最低电压值：90V×1.414 =127.3V。
表1如果仅从允许的电压输入范围来看，只要直流母排工作电压不高于350V，低电压不低于150V，数据设备一般可以正常工作。
这就产生了是否可以将相应的直流电压直接向数据设备供电的问题，实际应用表明采用240V制式的直流电源直接向数据设备负载供电，绝大部分的数据设备负载不用做任何改造，就能正常工作，这就是目前240V HVDC供电的基本原理。
但是对于336V制式的直流电源，其原理是完全一样的，只是数据设备内部的PSU需要定制化，来适应336V DC 供电的需要，这也是目前直流336V 制式没有240V制式应用广泛的最主要制约因素。
目前，240V制式高压直流在应用时，用电设备基本不做任何改造，经过简单测试验证后即可投入应用。
国内已有多个数据中心运行在 240V 高压直流供电环境下。
采用UPS供电与采用HVDC供电的基本拓扑架构如下图所示。
从图中可以看到，UPS电源和HVDC电源都是先经过整流器把AC整流成DC，它们是一样的原理；在第二级，UPS是经过逆变器把DC逆变成AC，而HVDC是经过DC-DC变换器来把DC转换成另一电压的DC（实际在DC-DC变换器内部，需要把直流先逆变成高频交流，然后经高频变压器降压后，再整流成DC），来实现对数据设备的供电。
高压直流供电在数据中心的作用及影响1. 引言1.1 高压直流供电的定义高压直流供电是一种技术，将交流电转换为直流电，然后通过高压传输到设备中进行供电。
相较于传统的交流供电系统，高压直流供电具有更高的效率和稳定性。
在数据中心中，高压直流供电系统可以有效地提高能源利用率，减少能源损耗，提升数据中心的性能，并降低能源成本。
通过高压直流供电系统，数据中心可以更加高效地进行能源管理，实现更精确的电量控制和分配。
这使得数据中心的整体能源利用率得到提升，进而降低了能源浪费，减少了对环境的负面影响。
高压直流供电系统还可以提升数据中心的运行性能，降低了系统的故障率，提高了数据处理的效率和稳定性。
在当今不断增长的数据需求下，数据中心对能源的需求持续增加。
而采用高压直流供电系统可以有效地降低能源成本，减轻企业的经济压力。
高压直流供电在数据中心中的应用愈发重要，对未来数据中心的发展具有重要意义。
【高压直流供电的定义】已逐渐成为数据中心设计和建设的必备选项，其重要性不容忽视。
1.2 数据中心的能源需求数据中心作为信息技术基础设施的核心，承载着大量的数据处理和存储任务。
随着云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展，数据中心的能源需求也在不断增加。
根据统计数据显示，全球数据中心的能源消耗占比逐年增长，已经成为一个不可忽视的问题。
数据中心的能源需求主要包括服务器运行、网络设备、空调制冷、照明等多个方面。
在现代社会中，大规模的数据中心通常需要大量的电力供应来保证正常运行，而传统的交流供电系统存在能源损耗大、效率低的问题。
可以通过使用高压直流供电系统来提高能源利用率，减少能源损耗，降低成本，提升数据中心的性能。
由于数据中心的能源需求与供应之间存在着巨大的矛盾，采用高压直流供电技术已经成为解决方案之一。
高压直流供电系统具有高效率、节能、稳定性好等优点，能够满足数据中心快速发展的能源需求，提高整体运行效率。
高压直流供电在数据中心中具有重要的作用和影响。
高压直流供电在数据中心的作用及影响
高压直流供电在数据中心中被广泛应用，主要原因是它具有更高的能源效率和更小的
电源和电缆体积。
对于数据中心来说，能源效率和空间利用率是非常重要的因素。
本文将
重点介绍高压直流供电在数据中心中的作用及其影响。
高压直流供电是指将直流电压提高到数百伏或更高，然后在转换器中将其转换为需要
的电压。
相比于传统的交流电供电系统，高压直流系统可以大幅提高电力转换效率，消除
了交流电传输过程中引起的能量损耗和谐波干扰。
在数据中心中，高压直流供电可以降低电源转换级别，节约总体成本。
高压直流供电
可以降低转换器的损耗，从而减少数据中心的总能耗和成本。
因此，高压直流供电已经被
广泛用于数据中心和云计算技术。
高压直流供电可以提高数据中心的能源效率。
数据中心需要大量的电源来运行服务器、存储设备、网络设备等。
电源的能量分布效率会影响数据中心的总能源效率。
高压直流供
电在降低转换损耗的同时，也可以缩小电源的体积和实现周期性检查，提高了数据中心的
能源效率。
此外，高压直流供电可以增加数据中心的空间利用率。
在传统的交流电系统中，大量
的电缆和变压器会占用很大的空间，限制数据中心的发展。
高压直流供电可以通过减少电
源的数量来缩小空间，从而增加数据中心的利用率。
数据中心机房中应用高压直流UPS供电模式探讨作者：赵晖来源：《卷宗》2020年第18期摘要：数据处理与应用作为科技研究的前沿，其自动性和智能性对人们的生产生活起着十分重要的作用。
同时，数据的安全与稳定，对数据处理的正确性十分关键，在硬件设备中，确保电路的畅通与供电的正常是电力系统稳定的基础。
高压直流UPS供电模式是当今新的技术，也是未来数据中心电力系统依赖的主要技术，做好技术的研发与应用有很强的现实意义。
关键词：数据中心机房;高压直流UPS供电;创新;应用随着科学技术的发展，数据处理作为信息技术的基础，数据处理水平与应用高度一直都影响着一个国家的整体生产力的发展水平。
数据的处理在每时每刻都在进行，小到人们生活，大到国家生产，每一秒都在进行着大量的数据处理，尤其是智能化水平越来越高的今天，数据处理的速度就是人们生活的方便程度，是一个国家科技水平的体现。
因此，确保数据中心机房的稳定与不间断，是数据处理正常运转、确保数据安全的前提，需要不断的更新供电技术与硬件水平来实现。
1 高压直流UPS供电系统技术的先进性传统的UPS供电系统，为交流供电系统，多应用于计算机信息设备，主要是将在主机电源处连接一块续航时间较长的电池设备，将电路设备模块化，能够通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电，通过“交流-直流-交流”的变换才能供给服务器。
起到稳压、滤波、不间断供电的作用，实现在外部断电的情况下，能让计算机设备不断电正常工作一段时间，给所连接的计算机设备、计算机网络系统，或其他支持UPS系统原理的电子设备提供稳定、不间断的电力输出。
另外，UPS供电设备对电子设备的保护作用也很明显，在供电时，能够起到稳压器和滤波器的作用，能够稳定电压，顺畅供电，保证设备正常的工作。
高压直流供电也是一种常见的供电方式，通常采用的是大功率远距离直流输电。
输电过程为直流。
高压直流UPS供电系统则是数据中心机房确保供电稳定的又一个新的方式，数据中心应用的高压直流电池，利用了高压直流电的大功率的特征，其包含了高压直流供电与交流UPS供电方式的结合与转化，提高了供电系统的兼容性，能够兼顾UPS和-48V通信电源的优点，实现功能的互补，不需经过DC/AC转换，可以迅速的隔离供电系统中故障的危险。
数据中心机房高压直流供电技术研究中国电信股份有限公司广州研究院 孙文波 侯福平 赖世能摘要：本文分析了现有IDC机房采用交流供电方式所存在的问题，并提出了采用直流供电方式的可行性。
在详细分析了直流供电电压的选择以及直流供电的优点和一些可能存在的问题的同时，结合实际情况，对高压直流供电系统的设计提出了相关建议。
关键词：交流直流供电IDC 电压1 概述近年来由于web2.0、P2P、网络视频业务的兴起和大量风险资金的注入，使得IDC业务有了很大的提升，其市场规模也随之增长。
根据中国IT实验室、《中国计算机报》和互联网观察中心发布的《中国IDC产业发展研究报告》显示，2006年我国IDC市场规模达到了23.1亿元。
随着短信、语音、网络视频等多网融合的应用，以及电子商务的日益火爆，2007年中国的IDC市场规模已经达到了36亿元。
据互联网观察中心预测，2010年，中国IDC市场规模预计将达到100亿元。
现在国内已经出现的大型IDC 园区里，运行着数千台服务器，耗电功率更是达到了上千kW，如何安全可靠的为IDC机房设备供电已经成为IDC产业进一步发展的重要难点。
2 IDC供电现状2.1 现有供电方式当前，一般的IDC服务器设备要求交流电源输入，即220V，50Hz的单相交流电源。
IDC机房的服务器、路由器、磁盘阵列等网络设备的电源系统我们称之为交流UPS系统。
交流UPS系统由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等组成。
在市电正常时，市电交流电源经整流器变换为直流电供给逆变器，同时给蓄电池充电，逆变器将直流电变换为50Hz交流电供给负载。
在停电时，蓄电池放出电能，通过逆变器变换为交流电，供给负载。
为了提高设备供电的可靠性，通常采取了多台UPS冗余并机的方式，如1＋1系统。
根据客户的重要性，一般分为两种供电方式，一种是单套（N+1）UPS系统，这种供电方式比较普遍，广泛用于各种数据中心机房，但供电回路中存在单点故障点，安全可靠性无法提高。
另一种是两套（N＋1）UPS系统并联冗余供电系统，这种供电方式安全可靠性非常高，适用于一些高端客户，但前提是服务器必须具有两个电源，可以两路输入。
2.2 存在问题2.2.1 交流UPS供电的缺点因为交流电的电压方向、幅值每时每刻都在发生变化，当采用多台UPS并机输出时，就必须保证并机的每台机输出的相位、频率、幅值相同。
在需要切旁路时，为了保障不间断供电，就必须保持对市电的相位、频率、幅值的跟踪和同步，当市电发生大范围变化时，其各种参数总会在一定范围内波动，因此UPS系统也在不断的调整输出参数。
这种设计在理论上没有问题，但在实际中，随着市电的不断变化，以及电子元器件的老化，尤其是采集模块的零点漂移，往往就会在切换时造成中断。
这种中断在以往的案例中屡见不鲜，给数据中心的设备运行带来了巨大的影响。
2.2.2 交流UPS电源资源的浪费由于并机的复杂性，尽管众多厂家声称可多台并机，有的甚至可以达到8台。
但在实际投产中，UPS 并机系统并机的台数都不会太多，一般1＋1或者2＋1，也就是2～3台。
而为了保持系统的冗余，在一台机器出现故障时系统依然能够供电，这就要使得每台UPS在平时的负荷率保持很低的水平，如对于一套UPS（1＋1）系统为50％，2＋1系统为66％，如果再考虑到负荷的可能突变，同时减少设备的故障率，这时系统就必须要保持一定的裕度，按系统80％的容量计算，实际上每台UPS的负荷率只有40％～55%左右。
而为了提高供电可靠性采用的两套（N＋1）UPS系统，每台UPS的负荷率就更低了，以两套1＋1系统为例，为了保证冗余，实际每台的平时最大负荷率只有20％～25％。
2.2.3 安全供电存在单点故障瓶颈因为UPS输出的是交流电，而作为备用蓄能的蓄电池，输出的是直流电，因此，UPS系统的蓄电池电能不能直接供给负载，必须通过逆变模块输出。
这样，供电的持续性就取决于UPS系统的稳定性，如果逆变模块损坏，即使蓄电池有充足的电量，也不能供电给负载。
当然，对于传统电信专用设备，我们一直采用直流48V开关电源供电，多年来的运行经验表明，直流开关电源供电的可靠性确实比交流UPS供电高很多，因此采用直流电源为服务器供电也是大家放心的选择。
可是直接采用传统电信设备用48V直流电源为大型IDC机房供电，存在功率、电流受到限制的不足，仍然无法解决IDC机房安全供电问题，因此人们开始考虑采用220V以上的高压直流电源为大型IDC 机房供电的可行性。
3 高压直流供电如果要在大型IDC机房采用高压直流供电，首先要考虑现行的服务器是否能够输入直流电压，以及理想的直流电压幅值的多少。
基本原理现在IDC机房的服务器内部一般使用高频开关电源，把外部输入的交流电转化为内部电子电路所用的直流电。
计算机设备的高频开关电源的基本工作原理如下图。
图1 服务器电源基本工作原理图将上图简化，如图二，实际上在交流输入的时候，在正半周，电流的走向是从A —>2—>C —>D —>4—>B ，在负半周的时候，电流的走向是从B —>3—>C —>D —>1—>A ，整流管1、3和2、4轮流导通。
理论计算，i U 29.0U O =，因此，标称是220V 交流输入（即U i ＝220）的设备，在CD 输出的直流电压Uo ≈280V 。
一般服务器的电源输入电压要求是220V ±10％，即198V ～242V ，因此，Uo 的值的范围是252V ～308V 。
这个值是电源的标称电压，实际上，CD 后端的DC/DC 变换器是通过调节开关脉冲的占空比即开关管的导通时间来控制输出直流电的电压的，因此，电压范围是可以高于308V 。
当采用直流电压直接输入AB 时，由于电压不变相，整流管2、4长期导通。
如图三，这样，电压从AB 端直接传到CD 端。
若不考虑整流管的自身损耗，则U i ≈U o图2 服务器电源工作原理简图图3 服务器电源直流供电简图 3.1 直流电压的确定3.1.1 工作电压对整流管发热的影响在交流输入时，作为整流的四只二极管可以在一个周期内轮流导通一次，而在直流输入时，只有两只二极管长期导通，这样，二极管的发热量大大增加，因此，如果要采用直流电压，输入电压就不能太低，电压大约计算如下：根据功率恒定直直交交＝I U I U •••9.0―――――――式 10.9为功率因数。
整流管发热W 热t 2••=整流管热R I W ―――――――式 2因为交流供电时4只二极管两两轮流导通，比直流供电时时间少了一半。
即2t 2••=整流管交交热R I W ―――――――式 3t 2••=整流管直直热R I W ―――――――式 4 联立可得：2229.021交直＝U U •• ―――――――式 5一般服务器最低交流输入电压是198V，代入上式可得＝直U 252V。
为确保电源能长期工作，厂家也建议为服务器供电的直流电压尽量不要低于260V。
3.1.2 电源模块存在高电压保护电路的问题一般服务器产品的额定电压都是220V，因此，有些服务器的电源在设计时会有高电压保护线路，当输入电压太高时，电源就会保护而不起动，这样就使输入的直流电源电压不能太高。
这种有电压保护的电源一般保护电压设置在280V 左右。
3.1.3 直流电压等级的选择（1） “低压”等级220V 直流电源目前市面上已有广泛使用，如电力的操作电源。
220V 为标称电压，再考虑到2V、6V、12V 电池个数，选108只2V 电池（或者36只6V，18只12V），因此平时工作电压为240V，电池供电时，电压范围（194～240V），2V 蓄电池的放电终止电压1.8V。
以这种方式供电给服务器，虽然可以使用，但是由于电压较低，容易使整流管过热，长期使用易产生故障。
因此必须在供电回路中增加升压装置，使在服务器端输入的电压符合服务器的要求，如270V。
如图四，该升压装置串联在供电回路中，实时监测输出电压，并根据直流电源端的电压变化调整自身输出的电压，保持对负载端输入电压的恒定。
该供电模式可以直接在现有的IDC 机房使用，对服务器设备无需任何改造。
缺点是在回路中增加了升压环节，增加了单点故障点。
图4 “低压”供电模式（2） “中压”等级考虑“低压”供电模式中存在升压装置的致命缺陷，结合整流管对最低电压的要求，采用标称电压276V的“中压”供电模式。
该种供电模式下，电池组配备2V138只电池（也可采用6V46只电池或者12V23只电池）。
平时电池处在浮充状态，供电电压为308V。
在电池供电时，最低电压为248V。
这种供电电压，基本符合图四所示的CD端的电压Uo＝ 252V～308V，服务器能正常工作。
但是，由于输入到服务器电源的电压可能高于280V，对于一些有输入电压检测保护的服务器电源，可能会由于输入电压太高而保护，不能启动工作。
（3） “高压”等级该供电模式采用标称电压380V或者以上，这种供电模式不适用现有的服务器设备，是对未来机房建设以及服务器设计的前瞻准备，因此，要采用这种供电模式，需要服务器厂商的配合。
表1 三种供电模式比较低压 中压 高压额定电压 220(V) 270(V) 380(V)电压范围 194～240(V) 248～308(V) 342～424(V) 优点 可直接对现有服务器供电 不需升压 电缆耗铜量减少缺点 增加了升压装置，等于增加了单点故障点部分有过压保护的服务器可能不能使用目前在用的服务器不能使用。
需服务器厂家配合重新设计电源。
属前瞻性设计4 高压直流供电的优缺点4.1 高压直流供电的优点4.1.1 供电可靠性大大提高采用直流供电最大的优点在于提高了供电的可靠性。
这点可以从以下三个方面体现：一是采用直流供电，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，确保供电的不间断。
二是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，可靠性大大提高。
三是交流UPS系统虽然可以提高冗余度来提高安全系数，但是由于涉及到同步问题，每个模块之间必须相互通信来保持同步，所以还是存在并机板的单点故障问题。
而直流模块没有这些问题，即使脱离控制模块，只要保持输出电压稳定，也能并联输出电能。
4.1.2 工作效率提高和交流UPS系统相比，直流供电省掉了逆变环节，而一般逆变的损耗在5％左右，因此电源的效率得以提高。
其次，由于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。
最后由于并机技术简单，可以采用大量的模块并联，使每个模块的使用率可达到70％～80％，比起交流UPS 系统提高了很多。
4.1.3 系统可维护性增强现在的交流UPS系统，涉及到复杂的同步并机技术，整机的维护只能依靠厂家，更不要说是扩容问题。
