适用于供配电系统数据中心的限流式多端口直流断路器研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2026.08.001

摘要/Abstract

摘要：

当前数据中心普遍采用“短链路、多分支”配电架构,若为各支路单独配置直流断路器,虽可实现可靠隔离,但总投资随支路数大幅上升。为此,提出一种不含全控型器件的限流式多端口直流断路器(CLMP-DCCB)。首先分阶段对CLMP-DCCB的工作过程进行理论解析;进而分析电压、电流应力与拓扑关键参数间的相互关系,提出相应的参数设计方法;最后通过MATLAB/Simulink平台对所提出的CLMP-DCCB与相关典型方案进行对比仿真。结果表明,该方案在降低系统综合成本与提升开断性能方面具备显著优势,为CLMP-DCCB在数据中心配电系统中的应用提供了有效的技术支撑。

关键词: 数据中心, 多端口直流断路器, 晶闸管, 耦合电感

Abstract:

Current data centers widely adopt a “short-link,multi-branch” power distribution architecture. While individually configuring DC circuit breakers for each branch can achieve reliable isolation, the total investment increases significantly with the number of branches. To address this, a current-limiting multi-port DC circuit breaker (CLMP-DCCB) without fully-controlled devices is proposed. The working process of the CLMP-DCCB is first theoretically analyzed in stages. Subsequently, the relationships among voltage stress, current stress, and key topological parameters are examined, and a corresponding parameter design method is proposed. Finally, a comparative simulation is conducted on MATLAB/Simulink between the proposed CLMP-DCCB and relevant typical schemes. The results demonstrate that this solution offers significant advantages in reducing overall system costs and enhancing breaking performance, providing effective technical support for the application of CLMP-DCCB in power distribution systems of data center.

Key words: data center, multi-port DC circuit breaker, thyristor, coupled inductor

中图分类号:

TM561

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图/表 15

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参考文献 21

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参数	参数值
系统电压/V	240
线路电阻/Ω	1.9
线路电感/μH	2 000
耦合电感L₁,L₂/μH	450,50
耦合系数	0.98
避雷器保护电压/V	480
电容/μF	300
单条支路功率/kW	30

多端口断路器拓扑	IGBT 数量	晶闸管数量	二极管数量	总成本
文献[19]	2N	2N+6	1	5 404N+3 374
文献[20]	0	2N+1	N+1	1 171N+622
文献[21]	2N+1	0	2N+1	4 446N+2 223
所提拓扑	0	5	4N+1	285N+2 823