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数据中心电源解决方案和选择

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-28 2:03:29 * 浏览: 16
随着互联网应用技术的飞速发展,作为互联网载体的数据中心建设规模不断扩大。电力容量的巨大需求给数据中心的建设和运营带来了前所未有的压力。本文基于数据中心常用的电源解决方案,提出了三种电源产品解决方案,并从安全性,可靠性,节能环保,管理维护和建设四个方面对所提出的电源产品解决方案进行了比较和分析。费用。选择匹配电源产品的参考。近年来,随着互联网和计算机技术的发展,基于互联网的各种服务变得越来越多。作为这些Internet应用程序服务的载体,数据中心的建设要求也在增加。特别是近年来,中国的三大电信运营商已投入大量资金建设数据中心。目前,全国至少形成了数百个各种规模的数据中心。为了节省成本,方便管理并形成规模经济,运营商逐渐增加了数据中心的规模,巨大的电力容量给数据中心的建设和运营带来了巨大压力。资源,提高数据中心电源的安全性和降低运营成本已成为主要运营商在计算机房建设中要考虑的重要因素。 1供电系统对数据中心的要求供电系统对数据中心的要求主要包括以下几个方面:(1)安全性和可靠性一般要求供电系统的可用性≥99.999%。因此,必须对其进行合理配置以实现系统电源安全性优化。 (2)节能环保在当今的能源短缺和环境保护中,绿色节能电源系统引起了人们的广泛关注。 UPS在绿色节能方面的表现主要体现在输入功率因数,输入电流谐波和整体机器效率上。通常要求输入功率因数大于0.95,输入电流谐波小于5%,效率大于92%。 (3)可维护性UPS电源系统应易于维护和管理。这不仅可以节省系统维护成本,而且更重要的是,应避免人工维护或管理不当引起的系统故障。 (4)建设成本要求可扩展系统配置,不仅可以有效节省系统建设的初期投资成本,而且还可以使UPS在整个数据中心建设过程中始终保持安全高效的工作状态过程,从而改善了系统。物有所值。因此,建设合理的数据中心供电系统并不是一定指标优化的盲目追求,而应根据实际需要,在确保安全可靠,节能环保,维护管理方便的前提下,并降低建设成本。找到一个平衡点,并建立一个既节能又环保,安全,可靠和经济的系统。 2数据中心常用的电源解决方案(1)集中式电源解决方案由一个UPS组成一个电源系统,多个UPS组成一个并行电源或双总线电源系统,然后对这些电源进行集中供电。这种电源解决方案通常是在这种情况下,UPS系统与机房中的电气设备分开。该电源方案通常具有200-400kVA的单个单位容量。电源示意图如图1所示。(2)分布式电源解决方案为机房中的每一排服务器添加单独的电源,以形成整个机房的分布式电源解决方案。电源产品主要为高频机,功率容量一般为10至100kVA,如图2所示。分布式电源方案的优点:①可以选择具有良好扩展性和灵活配置的电源模式。在同时可以有效解决数据机房建设中的批量投资问题。特别是对于支持UPS的单个机架(机柜),每个机柜都可以直接投资于机柜UPS。 ②空间经济效益明显:充分利用现有机柜内部的剩余空间,有效减少集中配电的配电板和大功率UPS的安装位置,节省中央机房的空间成本现在有地球的地方。 ③系统相对分散,单个设备故障的影响较小:分布式电源解决方案的缺点:①运维工作量增加,电源与IT维护之间的接口不明确,存在交叉的地方。 ②系统成本较高:单条配电线的总和更多,可能导致总体成本较高。 ③项目建设困难,电源接线复杂,不便于集中管理。 3电源产品解决方案(1)传统的UPS电源解决方案①工频机UPS电源解决方案采用传统的相控整流器UPS构成“ 1 + 1”双母线电源解决方案,解决了单点故障的瓶颈和解决方案。具有良好的容错能力,提高了供电系统的可靠性。通常,单个UPS的功率容量为200-400kVA。工频UPS不间断电源解决方案的优点:由于工频机的工频功率元件承受的电压应力较小,设备可靠性高,控制相对简单,因此系统的可靠性相对较高。高。工频UPS UPS电源解决方案的缺点:整机体积大,重量轻,功耗低,效率低,输入功率因数低,极大地影响了数据中心电源的可靠性和经济性指标。通常,工业频率机器的效率约为92%,而12脉冲模型的输入功率因数和电流谐波分别为0.8和10%。为了满足高电源需求,需要添加相应的滤波器,这将导致成本,体积和重量的增加。 ②高频机UPS电源解决方案采用IGBT整流器UPS构成“ 1 + 1”双总线电源解决方案,解决了单点故障瓶颈,具有良好的容错能力,提高了电源的可靠性系统。高频机UPS电源解决方案的优点:输入功率因数高,可达到0.99,谐波电流小,小于5%,系统效率高,可达到94%至95%,整机体积小重量轻,有效降低了现场工程施工的难度和成本。与UPS相比,总体积可减少20%至30%。高频UPS UPS电源解决方案的缺点:地线耦合会产生更多的高频谐波,从而导致负载端的零接地电​​压更高,这很难满足IBM和IBM等服务器制造商的现场要求。零接地电压小于1V的HP。高频UPS功率设备的工作电压较高,使设备上的电压应力更大,并且设备的可靠性低于UPS。 (2)模块化UPS电源系统解决方案该解决方案使用模块化UPS形成“ 1 +1”双总线电源系统,以解决单点故障瓶颈。通常,一台机器的容量为200〜480kVA。电源方案如图3所示。模块化UPS电源系统解决方案的优点:①可扩展性:模块化UPS具有N + X架构特性,可以根据负载增加或成本预算按需扩展。需要预先指定系统总容量。 ②易于操作和维护:更换和维修时无需停下来等待维修,不需要专业技术人员,用户可以在线更换故障模块。 ③物理空间投资:与传统机型相比,模块化UPS在物理尺寸和重量上具有绝对优势,为用户节省了大量机房投资和负荷加固投资。 ④嗨gh高效节能:输入指标好,效率高,降低了用户的运营成本。输入功率因数可达到0.99,输入电流谐波小于5%,系统效率为94%〜95%。模块化UPS电源系统解决方案的缺点:①模块故障率高:由于系统中并联的模块数量多,模块之间的相互协调和通信量大,导致系统故障率高。根据可靠性模型统计数据,系统的平均无故障时间减少。 ②模块之间的循环控制很困难:由于系统模块数量众多,并且不同模块之间的内阻不同,因此模块之间的循环控制很困难,很容易因控制不善而导致系统故障。 (3)高压直流电源系统解决方案高压直流(HVDC)电源系统示意图如图4所示。高压直流电源系统解决方案的优点:①可靠性好:高压直流电源系统采用并联供电方式,备用电源电池直接连接到负载设备的前部,无任何中间电路,完全消除了供电系统中不可预见的突发情况。威胁加载威胁。 ②节能:由于采用模块化结构,因此模块数量可以由监控系统或现场人员根据负载大小灵活控制,还可以启动模块的睡眠管理功能以增加模块的睡眠量。模块的负载率。提高系统效率。现有的HVDC电源系统的效率可以达到95%。但是其直流传输损耗将增加。 ③高输入指示器:大多数HVDC整流器模块使用有功功率因数校正。输入功率因数可达到0.99,输入电流谐波小于5%,有效消除了电网的电源污染。 ④最小零接地电压:输入和输出由高频变压器完全隔离,直流输入没有零线。因此,不存在“零接地”电压,这有效地减少了由零接地电压引起的一些负载电源问题。 ⑤便捷的转换转换:对于UPS供电的设备,除非由双电源供电或专门配备STS设备,否则通常只能通过断电进行切换。对于现代机房的电源要求,这是不可接受的。只要输出电压和极性相同,就可以连接直流电源,以实现不间断的电源切换。 HVDC供电系统解决方案的缺点:①适用范围:数据中心机房已经处于交流配电模式多年,现在输出变为直流模式,这涉及到配电系统,用户使用和维护能力,责任心。接口,并长时间加载设备。直流可靠性和其他问题。包括早期数据中心机房的重建问题。 ②系统的长期稳定性和可靠性:目前,我国仅大力推广和采用高压直流电。它是一个新产品,一个新的电源系统模型。系统的长期稳定性和可靠性需要进一步的实际验证。 (4)交直流电源系统的优缺点比较见表1。交直流电源系统的优缺点比较。 4结束语随着时代的发展,对数据中心电源系统的要求不断变化。但是,总体趋势是安全性和可靠性,易于扩展和灵活的配置。因此,将在数据中心机房中逐步推广环保高效的高频机式UPS,高功率密度模块化UPS和HVDC。同时,由于其高可靠性,传统的相控整流器UPS将用于数据中心机房。在一定时间内。关于作者林义成(1980-),男,本科,漳州科华科技有限公司,工程师。主要研究方向是不间断电源技术。苏强(1969-),男,学士,漳州科华科技有限公司,高级工程师。主要研究方向离子是不间断电源技术。