信源蓄电池的充电技术要求有哪些？

蓄电池的充电技术要求
　　厂家提供的铅酸蓄电池保证使用寿命的技术指标是在环境温度为25℃下给出的。由于单体铅酸蓄电池电压具有温度每上升1℃下降约4mv的特性，那么一个由6个单体电池串联组成的12V蓄电池，25℃时的浮充电压为13.5V；当环境温度降为0℃时，浮充电压应为14.1V；当环境温度升至40℃时，浮充电压应为13.14V。同时铅酸蓄电池还有一个特性，当环境温度一定，充电电压比要求的电压高100mv，充电电流将增大数倍。因此，将导致电池的热失控和过充损坏。当充电电压比要求电压低100mv时，又将使电池充电不足，也会导致电池损坏。另外铅酸蓄电池的容量也和温度有关，大约是温度每降低1℃，容量将下降1%，所以厂家要求铅酸蓄电池的使用者在夏天电池放出额定容量的50%后，冬天放出25%后就应及时充电。
　　显然，日常使用中的铅酸蓄电池不可能长期处在25℃的环境中，一日中尚有早、中、晚的温差变化，更何况一年中还有春、夏、秋、冬四季更大的温差，因此目前市面上普遍使用的各种晶闸管整流型、变压器降压整流型、以及一般的开关稳压电源型的铅酸蓄电池充电器。以恒压或恒流方式对电池进行的充电，是无法达到铅酸蓄电池补充充电所需要满足的严格技术要求的。纵观过去所采用的这些对铅酸蓄电池充电的方法，以及根据这些方法开发的铅酸蓄电池充电器。我们不难看出，其技术是不够完善的用这些产品给铅酸蓄电池充电，势必直接影响铅酸蓄电池的使用寿命。同时这些充电器还存在着工作电压适应范围窄、体积大、效率低、安全系数差等问题。

数据中心电源系统方案
　　
　　传统交流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。在市电异常时,蓄电池放出电能,通过逆变器变换为交流电,供给负载。
　　
　　高压直流系统(HVDC)主要由交流配电单元、整流模块、蓄电池、直流配电单元、电池管理单元、绝缘监测单元及监控模块组成。在市电正常时,整流模块将交流配电单元输出的380V交流转换成240V高压直流,高压直流经直流配电单元给通讯设备供电,同时也给蓄电池充电。在市电异常时,由蓄电池给通讯设备供电,其原理图如图1所示。
　　
　　在早期数据中心的项目中,多采用交流UPS的供电方案。但是,逐渐地在设计和大量数据中心运营过程中,我们发现采用交流UPS供电存在较多的问题,如:
　　
　　①系统工作效率较低。采用AC/DC整流、DC/AC逆变的双变换,从UPS输入到通信设备的电力变换次数多,每次变换都有能量损耗,降低了系统供电效率;
　　
　　②系统稳定性不高。不同于HVDC电池直挂输出母线,因为UPS输出的是交流电,其蓄电池不能直接供电给负载,必须通过逆变模块变成交流电输出。所以如果逆变模块出现故障,即使此时蓄电池正常,也无法供电负载;
　　
　　③并机复杂以及负载率较低。为了提高可用度,一般UPS采用“N+1”并联冗余或“2N”或2“N+1”架构。而由于并机复杂,正常情况下只有2～3台并机。假设N=1,理论上每台UPS的最大负载率为:2N系统为50%,2“N+1”系统为25%。而实际负载率为:2N系统为30%～50%,2“N+1”系统为15%～25%。在如此低的负载率下,UPS的系统效率将会进一步下降(模块化UPS可以采用节能休眠技术,来提高低负载率下的效率);
　　
　　④可维护性较差。交流UPS并机系统比较复杂,如果出现故障,往往需要厂家的维护人员进行操作,不间断割接困难。而高压直流系统结构简单,维护工作容易开展,高压直流模块支持带电热插拔,可快速更换。
　　
　　从成本以及可靠性的优化角度,高压直流系统应运而生。1999年,21届INTELEC99(哥本哈根)会议,法国电信首次提出了高压直流概念。2007年,国内江苏电信开始试点240V(工作电压204～288V)高压直流通信电源产品。目前,以腾讯为代表的互联网行业的大部分数据中心均采用了240V高压直流供电系统。240V高压直流技术和传统的UPS技术相比起来,其主要的优点为:
　　
　　①系统功率较高。采用功率MOS高频软开关技术的240V高压直流有≥96%的效率,比采用晶闸管或IGBT的传统UPS效率更高,体积更小。高压直流的输入功率因数高、谐波小,且输出负载率可以比UPS高,可降低柴发容量等。节能休眠技术可以大大提升轻载下的系统效率,减少机房初期的运行能耗;
　　
　　②系统稳定性高。电池直接挂在输出母线上,可靠性更高,且可在线扩容、不掉电割接等。拓扑简单,可靠性高;
　　
　　③可维护性高。模块化设计,按需配置、边成长边投资。模块热插拔维护,像更换硬盘一样更换故障模块,减少依赖厂家维保服务;
　　
　　④安全性高。高压直流比传统UPS要更安全,因为输出浮地,即便误碰到单极母排电压,触电电压也只有135V,比交流要低近1倍,且交流220Vac的正弦波峰值电压高达314V,也高于高压直流270V的电压。
　　
　　另外,240V高压直流可以直接使用在绝大多数的标准交流设备上(380V高压直流等其他电压等级则不行),IT设备不用定制电源及设备改造,也较容易推广。