数据中心供电架构方案：UPS、HVDC、中压直供与固态变压器（SST）

职在IDC的十一 2026-02-19 15:51 广东

数据中心架构分类数据中心供电架构根据现有的供电方案，主要可以分为：交流UPS（不间断电源）供电架构、高压直流（HVDC）供电架构、中压直供集成式供电架构和柔性直流输电架构。

一、交流UPS供电架构

由整流器、逆变器、蓄电池组、静态STS切换开关组成。市电正常时，市电通过整流器、逆变器向负载供电，同时为蓄电池充电；当市电异常或中断时，蓄电池作为电源，通过逆变器向负载供电；当逆变器、蓄电池等中间环节故障时，通过STS切换开关，改由交流旁路向负载供电。

UPS电源系统工作原理：380V/220V市电正常运行时，为了将交流电转换为直流电，应有效采用AC/DC整流器设备，以保证铅酸蓄电池组的充电量；之后利用逆变器进行转换，输出纯净380/220V的交流电，为通信设备提供足够的运行电能。当市电运行系统出现异常时，铅酸蓄电池组提供直流电源的供应，通过逆变器将直流电转变为380/220V的交流电，保证通信设备的正常运行。不间断电源供电模式具备更为复杂的结构，且工作效率较低。

实际应用中的交流UPS供电架构主要分UPS 2N架构和市电+UPS架构两种。UPS 2N架构是由两套完全独立的UPS系统、同步LBS控制器、静态STS切换开关、变压器等设备组成，又称为UPS双总线供电架构。在该架构中，两套UPS系统从不同的低压配电系统引电，平时每套系统带载一半负荷，当一套系统出现故障时另外一套系统带载全部负荷。市电+UPS架构是由一路市电和一路UPS系统组成，平时市电作为主用电源带载全部负荷，当市电断电或者质量不满足要求时转由UPS供电。

二、HVDC工作原理

在将380/220V交流电转变为240V直流电时，应有效引入高压直流系统，再经过配电模块的输出，将直流电配送至各个通信设备中。在连接配电模块与铅酸蓄电池组时，应采用阀控设备，保证在市电正常运行时，高压直流电可以为铅酸蓄电池组充电，并保证通信设备的运行电能。一旦市电运行系统出现异常时，为了保证设备的正常运行，应利用铅酸蓄电池组提供240V高压直流电。整个运行过程比较简单，只需完成交流电到直流电的转换即可，工作效率更高。

高压直流供电架构主要两种标准：336V高压直流和240V高压直流。

336V是中国移动的标准，配置时，需要改造设备和定制电源模块，其应用相对较少。240V高压直流是中国电信的标准，配置时基本不需要进行设备改造和电源定制，技术的可行性已经得到较好的验证，主要应用于百度、阿里巴巴、腾讯、中国电信、中国联通等企业的大型数据中心。

三、中压直供集成式供电架构

目前应用中的中压直供集成式供电架构主要以巴拿马电源供电方案为主。巴拿马电源结构为10kV市电经过移相变压器降压至400V，再经过整流和降压转换，输出240V或直流336V的直流电，最后通过直流输出配电柜为IT设备供电。其中移相变压器基于相位交错叠加消去原理和移相交错并联拓扑，通过电路叠加复用减小输出电流的波动，从而提高系统的稳定性，降低谐波电流，与传统供电架构相比，省去了多个中间环节，简化了拓扑结构，同时提高了电能转换效率。

四、固态变压器（SST）

除了HVDC和巴拿马电源外，固态变压器（SST）也是未来数据中心电源的趋势。

固态变压器（SST）也称为“能源路由器”，在基于直流电网区域架构中，适用于微电网的直流用电场景。固态变压器（SST）不仅在中压之间具有高频隔离的直流或交流接口，可实现局部自治的单向或双向潮流，还具有电能管理、能源管理以及故障管理的能力，支持不同直流发电单元、储能系统和用电单元之间、不同用电电压之间的电力交互。直流环节的固态变压器（SST）结构，不仅可以在原方接入直流设备，如储能电池、光伏电站等，还能同时在副方为直流、交流设备提供稳定的电能供给。利用这一特性，可解决新能源引入后智算中心供电架构面临的诸多问题。固态变压器（SST）由于存在电压制式及拓扑器件成熟度问题，在可靠性，可维护性及使用规范方面面临着挑战，现在仍以试点为主，需要业界产品生态的进一步完善。

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