大型数据中心建设热潮来袭。然而，在大型数据中心的运营中，巨大的配电成本支出正在对运营商形成挑战，同时配电单元往往占用大量面积，不利于数据中心的节能环保。因此，如何能够在保证数据中心稳定运行的情况下，实现配电系统的革新，显著降低配电成本成为业界关注的问题。正是在这一趋势下，中压型UPS开始兴起。中压型UPS能够提高接近负荷中心的电压等级，减少低压配电环节，降低能耗。可以预见，随着电信行业去电信化、减配增效的深入推进，中压UPS系统将迎来广阔的市场前景。

　　大型数据中心低压配电系统亟待革新

　　我国早期通信系统负有政治安全责任，通信网络一旦中断将追究相关方政治责任，所以我国通信系统中冗余配置较高，这从早期UPS和开关电源蓄电池组后备时间的不一致可见一斑。所以，在建设数据中心的供电系统时，为了保证系统安全可靠性，充分考虑设备配置和冗余。

　　目前大型数据中心园区或大型数据中心的供配电结构一般是引市电高压(110kV)或中压(35kV、10kV)到高压配电室然后再分配给干式变压器(转成380V)并配置成套低压配电系统，成套低压配电系统中的馈电柜再通过密集母线或电缆分配电能到每个楼层的低压配电柜，再分配到大型的UPS(如500kVA、600kVA)，目前每套低压配电系统一般最大配置到2000kVA，每套低压系统最多带两套大容量的11型UPS系统或2N型UPS系统，这种从高压配电系统-低压配电系统-UPS的结构在早期中小型数据中心应用广泛，但随着数据中心单UPS系统配电容量的加大，这种配电结构存在诸多缺陷。石家庄UPS

　　第一，投资浪费严重。单套低压配电系统存在浪费投资、浪费机房空间、浪费密集母线等浪费现象。虽然也可以将变压器配置在每个楼层，但是供配电结构没有变化，随着大型UPS的使用，每套2000kVA的低压配电系统下挂2套600kVA(11)考虑充电电流及负载冗余后即满。

　　第二，增加供配电等级，增加了安全隐患。在相同的电源器件环境中，对于配电系统来说上下游开关越少越安全，配电等级越少可靠性越高，接近负荷中心的电压等级越高越节能。大型数据中心园区35kV开关站-10kV高压配电柜-10kV配电柜-变压器-低压配电柜-密集母线-楼层配电柜-UPS系统，8层级的配电结构，每多1个层级则意味着增加一个故障隐患点。

　　第三，影响机房可使用面积，增加建筑成本。对于大型数据中心，如果每层楼均配置变压器低压配电室、UPS系统电源室，相应电源区域要预留40%以上的空间，对于通信机房来说，一般预留25%~30%空间，且低压配电结构冗余度越大占机房面积越大。

　　中压型一体化UPS正在兴起

　　回顾通信领域的高低压配电发展趋势，交流系统从早期的380V到10kV，不间断电源从220V到240V、336V高压直流，设备功耗密集程度越大配电系统的电压等级也随之上升，采用高压等级的设备可以更多地减少线损、线缆母线投资、节省设备占地面积、减少转换次数也意味着节能，同样，改变传统的380V进380V出220V配电的结构，提高UPS进入电压等级至10kV以上也具备以上优点。使用如10kV的UPS的前提是将传统低压配点系统的计量功能、功率补偿功能、低压发电机组转移到10kV系统。

　　低压配电中的计量可采用高压端计量。传统数据中心往往是通过在低压段低压配电系统中配置计量柜的方式，但是随着数据中心规模越来越大，大型数据中心已有10套以上的低压配电系统，且分为生活用电、办公用电等，统计量工作放在高压将成为一种趋势。采用高压端计量的同时仍可以通过中压型一体化UPS的变压器的数据采集进行自动统计上报。

　　低压配电中的补偿功能可改为高压补偿和负荷中心就近补偿。对于数据中心来说，感性负载和容性负载同时存在，感性负载主要为空调主机、风机等电机类设备;整流设备、IT设备为容性负载;也就说数据中心感性负载和容性负载是同时存在的，是相互补充的。统计显示，目前大部分通信局楼的低压电容器柜多设置为人工投入，因为由于感性负载和容性负载的同时存在，功率因数cosΦ通常都在0.92以上。采取在低压配电系统进行补偿属于后补偿，没有起到有效作用，且在谐波环境下容易引发电容器共振并存在爆炸风险。因此未来的数据中心应针对具体机房环境测试其谐波和无功负荷情况进行就近补偿。

　　大型数据中心采用高压油机是必然趋势。目前大型、超大型数据中心已推广采用高压油机，带来很多优势：电缆、上下游开关配置方面，简化了配电结构，高压油机使用高压电缆传输电力，高压输电电流相当于低压输电电流的二十六分之一，上下游开关及电缆投资节省、敷设及施工方便、线损很小、安全性也较高;便于进行多机并机，形成大容量后备电源，消除了常压油机系统面临的输出容量瓶颈;若采用高压空调必须采用高压油机，离心机组启动电流较大，如国内某运营商集团企业标准规定“除变频供电的电动机外，单台额定功率大于350kW的电动机，宜采用10kV电源供电”。采用高压冷水机组供电后，可以相应减少变压器及低配和密集母线、电缆的投资，综合对比高压冷水机组的价格因素，初步统计可以节省0.075万元/kW(制冷量);高压油机集中布置，可以根据园区功耗发展情况分期、逐台投资，而低压油机则只能是与低配模块化相匹配而无论油机的实际负载率，造成油机投资浪费;推广使用高压油机之后低压配电系统中的ATS柜可以减配。

　　以上分析证明，低压配电系统中的主要功能，计量、电容、ATS柜等都可以代替，实施高压到负荷中心的二级转换比再经过低压侧显然可以节省更多成本，减少中间配电环节后也使得可靠性提高很多。

　　国外中压UPS系统应用现状

　　从欧洲地区的中压UPS系统发展来看，中压UPS系统多应用在工业级不间断电源应用场景中，拥有兆瓦级额定功率和高达99.5%的中压UPS，储能和逆变器依然处于低压水平，它还能大幅简化维护作业和降低系统成本。中压UPS可进行改造，进行定制化设计，可兼容各种各样的储能装置，具体取决于所需的保护时间。超级电容器和飞轮可在几秒钟内提供高密度保护，而电池可以达到长达15分钟的备用时间。

　　北美地区早期工业用中压型UPS系统多为集装箱式结构或露天箱体结构。数据中心使用的中压型UPS系统多为户内型、模块化结构，容量为2.0MW~20MW。包括输入输出开关柜、变压器箱、主控单元、PES柜(中压)、双向变流器、储能箱等。户外型储能箱后备时间为1~3分钟，户内型后备时间根据客户需求配置，可以达到30分钟以上。

　　可以看到，国外已有类似产品，但是国外的中压UPS较多定位于将UPS系统功能集中于中压段解决，目前已在美国的部分大型数据中心开始应用。

　　尤为值得一提的是，相比传统低压UPS，中低压一体化UPS在同样的场景下将减少80%的投资成本，而之所以能够带来这一“不可思议”的改变，则主要得益于大幅减少了传统低压配电柜的占地面积，节省了大量的低压配电母线、电缆，同时发电机组采用高压油机也便于分期投资。可以预见，中压UPS系统的建设将为运营商节省大量的供配电成本，进一步提升运营商的市场竞争力。

　　数据中心机房工程建设在节能和应用等方面均有不俗的表现。如节能方面，机房顶部采用岩棉保温，防火石膏板封堵，提高机房保温效果;地面铺设镀锌钢板，减少精密空调送风阻力，提高空调运行效率;机房内采用封闭热通道方式，保证机房冷热气流无缝隔离;机房内照明采用节能的LED灯具;采用可调节的送风地板。在应用方面，为满足电磁屏蔽及人文关怀等要求，采用黄铜金属屏蔽网对机房进行了六面体铺设;电气系统采用2N配电架构，提高了安全性;采用TOR布线方式，利用全光纤网络高带宽低损耗的特性，有效提高数据中心的可用性及可扩展性。1、高频机UPS电源

　　高频UPS又称模块化高频UPS，这种UPS电源主要采用采用抽屉式高智能模块化设计，可通过增减柜内UPS模块来满足功率输出输入及可靠性要求，具有极大的弹性，实现最佳性价比。具有易插拔功能，不仅可以通过增减机柜内的模块来满足功率输出及可靠性要求，只要冗余允许还可以在线进行维护，实现零维修时间。采用全数化控制技术，集中了当今电力电子和自动控制领域先进的技术成果，是UPS行业技术革命的一块里程碑。

　　高频UPS电源有体积小，重量轻;对市电电压波动的适应能力较强;可以使用市电输入功率因数达到0.99以上，使市电输入电流的谐波含量小于5%，对市电电网的污染小，可以消除可闻噪声(包括电噪声和机械噪声)等优势。

　　高频UPS必须采用可以在20kHzUPS中工作的高频IGBT,这种IGBT价格贵、货源少，有严格的电压、电流工作区域，抗冲击能力差，可靠性低，故障率高。

　　2、模块化UPS

　　从设计原理方面来讲，其模块本身就是一台UPS电源，包括整流器、静态旁路开关及附属的控制电路等。模块化最大的优点是能够提高系统的可靠性和可用性，一个模块出现故障并不会影响其他模块的正常工作，其可热插拔性能够大大缩短系统的安装和修复时间。可见，模块化UPS的系统结构极具弹性，功率模块的设计概念是在系统运行时可随意移除和安装而不影响系统的运行及输出，使投资规划实现“随需扩展”，让用户随业务发展实现“动态成长”，既满足了后期设备的随需扩展，又降低了初期购置成本。用户在预计UPS电源容量时，时常会出现低估或高预计等情况，模块化UPS有效地解决以上问题，帮助用户在未来发展方向尚不明确的情况下分阶段进行建设和投资。当用户负载需要增加时，只需根据规划阶段性的增加功率模块。

　　模块化UPS可以根据当前的业务需求进行配置，并且能够在以后添加更多的模块。这种系统的优化能力显著降低了总拥有成本。模块化设计在重新配置功率以满足不断变化的业务需求方面，提供了极大的灵活性。在安装、升级、重新配置或移动模块化系统时，其独立组件、标准接口以及简单的操作既节省了时间又节省了费用。测试，是保证产品质量与品质必不可少的一个环节，制造商需要更精准、更灵活、更经济的测试系统。发展越迅速的产业以及应用越广泛的产品，对测试与相关技术的要求就越严格与多变，正如电源产业迅速发展所带来的测试工作的巨大挑战。

　　实际需求驱动电源测试工作不断改善

　　电源在生活中随处可见，从消费类电子产品到军事装备和工业设施，众多电子设备都需要电源以确保正常运行。从原理上来看，常见的电源实例包括通信用AC-DC开关电源和DC-DC开关电源，除了上述两类，针对某特定应用的特种电源也比比皆是，无论哪种电源，其测试过程都是巨大的挑战，主要集中在以下几个方面。

　　平台化电源测试及应用设计

　　1.指标与功能的不断提升

　　1)电源的拓扑结构日趋复杂：开关电源技术发展至今，已经由当初的三种基本拓扑结构演变为现在的多种结构。拓扑结构的复杂化加之软开关等辅助技术的发展，使得电路节点与控制信号增多。因此，在电源的设计过程中，如何准确采集电路各个节点与控制信号的状态显得尤为重要。例如：同步整流电源需要同步监测几个开关的控制信号;反激式电源则需要同时监测初级与次级两个隔离电流通路的电流状态。

　　2)电源的效率要求越来越高：随着微处理器技术的不断革新，其供电电源也在向低电压、大电流和大功率的方向发展，此外，电源设备的小型化对电源效率的要求更高。一般来讲，开关电源的损耗主要来自开关损耗和电感磁损两方面。因此，研发过程中，度量这两方面的电能消耗将成为另一项重要需求。

　　3)对电源暂态特性指标的重视程度逐渐提高：为更好地对电源进行测试，打开时间、关闭时间、DC端输出的稳定时间等过程指标也需要精准测试，这就要求测试设备在具有更高精度与带宽的同时，要综合运用测试相关技术，才能够精准地捕获这些信号。

　　2.降低成本与更新迭代加速

　　随着相关技术的迅速发展，电子设备更新换代加快，这使得电源产品型号更新周期越来越短，电源技术的发展本身也使得电源产品更新迭代加速。要求新产品完成测试工作所用的时间越来越短，电源厂商迫切需要测试系统具备快速换型，测试序列无缝迁移，系统自学习等功能，真正实现不同型号产品的共线测试与共平台测试。虽然留给设计工程师设计、生产与测试的时间越来越短，但产品的成本却在降低。据某权威调查数据显示，AC/DC前端开关电源的平均成本已经从2003年的0.1～0.2美元/瓦降到了0.08～0.14美元/瓦，测试指标却越来越严格，降低成本成为企业关心的焦点之一。模块化开放的测试系统能够降低测试成本，并快速适应不同的被测对象，很好地弥补了传统台式测试设备的不足，更适合当前的电源测试需求。

　　3.迫切需要自主掌握核心技术

　　每个企业都迫切想要掌握属于自己的核心技术，这是企业赖以生存的核心竞争力，对于电源研制和生产的企业同样如此。在由中国制造向中国创造转型的过程中，越来越多的电源厂商不断积累和提升自身的核心技术实力，为生产出在全球市场具有竞争力产品奠定坚实基础。产品生产环节的终检测试已经不能够满足当下的测试需求，电源厂商期望测试系统能够在研发、设计和生产的全过程都提供有力的支撑。相应地，如何助力企业掌握核心技术也是摆在测试测量厂商面前的目标和挑战。

　　平台化电源测试解决方法

　　根据以上挑战我们不难看出，电源厂商一方面需要方便快捷的电源测试与检测平台，以提高电源产品测试的易于操作性，维护方便性，减少维护测试费用等;另外一方面，也需要高效、高精度、高可靠性的测试系统以尽快推出更优的新产品，赢得商机。因此，无论是初期的手工作坊操作方式，或是传统的台式仪器的方式，都不能够满足当下的测试需求。结合国内外技术的经验以及大量实践应用可知，平台化的电源测试能够帮助我们解决这些问题。

　　1.模块化硬件平台

　　为了在保障可靠性的同时，获取最大的灵活性，测试系统往往需要统一的硬件平台，包括核心数据采集设备、测试配套环境提供设备、信号接入与夹具、矩阵与路由等几大部分，每个部分能够提供成熟完善的可选搭配，以快速胜任不同测试需求和不同应用场合的测试工作。

　　核心测试平台的选择对于硬件平台的灵活性起到至关重要的作用，PXI总线作为主流的测试总线，模块化的硬件架构能够提供灵活多变的硬件组合，覆盖可程控AC/DC电源供应器、电子负载、数字电表、示波器、时序/噪声分析仪和短路及过电压保护测试器等设备，从而在硬件上真正满足任何形式的电源的基本电气功能测试要求。

　　2.高度集成的智能软件平台

　　软件在平台化测试中扮演着重要的角色，既要具备易用友好的操作性，又要精确地与平台内所有硬件进行交互，更为重要的是还要具有智能调配资源/交互感知等功能。具体来讲，电源测试软件应该具备如下特点：

　　可自定义：支持不同电源型号的测试项目自由编辑，优化测试命令技术以执行效率;可拓展性：方便添加新测试项目和功能，开放测试端口，无缝链接硬件平台，适用各种电源自主研发测试;可靠性高：开发过程从下游到上游引入可靠保障机制，程序代码经过完善测试，开发过程遵循相关标准，具有良好的鲁棒性与容错能力，可以保障电源测试系统在软件设计上的可靠性，与硬件连接部分经过多平台测试，确保使用过程中的性能;专业性强：针对电源测试应用进行功能优化，具备相关总线通讯能力，根据测试需求自动生成报表，具有数据库操作能力，方便进行质量统计。

　　本篇文章来源于:电源在线网原文链接：http://www.cps800.com/news/57767.htm

　　3.测试应用案例：星载二次电源测试

　　系统对卫星控制分系统电源部分测试，属于DC测试，在统一平台中能够测试12种星载二次电源，分析其电压特性、功率特性、负载特性。具有良好扩展性，能够与外围设备，如示波器、一次电源等组成一套系统。扩展性良好，能够测试新型号电源，并适应星载环境要求。

　　4.测试应用案例：服务器电源自动测试台

　　具备并行测试仪器控制、自定义编辑测试序列，配置报表生成规范等功能;轻松实现各种电源供应器的基本电气功能的测试。主要测试项目：动态负载下输出的反应特性(DynamicResponse)，输入电源变化时某输出电压的稳定性(LineRegulation)，开机时各组输出电压上升的时序(TurnonTime)，过电压保护测试(OverVoltageProtectionTest)等电源特性、时间特性、电器特性的测试。支持PMBus1.1版本所有标准命令和扩展命令，兼容自定义指令，支持厂商自定义命令码表，支持7位和10位器件地址灵活配置和寻址，通讯速率高达400Kbps，包括全面的函数功能模块，方便实用。

　　如何获取真正的测试需求

　　以用户需求为导向是测试测量行业发展的一大特点，满足客户需求甚至超前需求是测试厂商需要时刻铭记的，而测试测量需求趋向于细分化更是主流趋势，不同行业、不同区域、不同厂商甚至不同产品线的需求各不相同，在国外公司居主导地位的电源中高端测试领域中，北京泛华恒兴科技有限公司对于测试系统如何紧贴电源行业发展，如何因地制宜地做测试等方面，有自己独特的一系列规范和方法。

　　1.全自动化测试与灵活易于调试

　　由于人力成本，培训成本以及人工误操作等因素，生产线终检测试希望尽可能的提高自动化程度。而研究实验阶段所需的测试设备，由于产品尚未定型，需要更改和调试的内容相当多，所以科研人员希望测试设备能够尽量灵活与开放，以方便研发设计过程中的测试。

　　2.高精度与严格的测试节拍

　　在实验研发阶段，对于测试精度的要求往往高于产品定型后的生产阶段测试，而生产阶段的测试节拍要求却异常苛刻，很多时候，即使是全自动化的测试系统，也无法满足整个产线的测试节拍需求，这时候，需要因地制宜地采用并行测试技术，以提高测试效率。

　　3.测试环境差异

　　在实验室中测试环境相对理想，而在实际工程应用中，测试环境就变得复杂许多，为保证测试系统的精度和指标，需要在设计测试系统开始时就考虑环境因素所带来的影响。

　　4.软件需求差异

　　研究型软件和生产型软件的应用阶段不同，因此在需求上具有较大的差异。研究型软件应用于技术研发阶段，因为技术和产品尚未定型，因此存在更多的变数，软件需要根据技术的不断成形的过程而不断的改变。因此研究型软件要求架构灵活健壮，能够快速的应对和满足各种变化的需要，而对易操作性、稳定性和功能完整性的要求相对不高。生产型软件应用于技术已经转化为生产力的阶段，即产品的生产阶段。由于产品已经定型，因此需要软件功能完整，易于使用，并且要求软件稳定，能够保证生产的顺利进行。

　　本文小结

　　平台化的电源测试模式经过大量实际电源测试项目的充分验证，可以满足电源测试的现实需求。平台化架构与模块的灵活组合，可以最大限度地适应不同应用场合、不同阶段、不同产品型号的测试，高度集中的智能软件支持使得这个过程更为迅速与便捷，可为电源研发和生产的顺利开展提供有力保障，无疑是电源测试今后的发展趋势。