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数据中心电源解决方案及其选择

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-07-17 1:15:37 * 浏览: 0
随着Internet应用技术的快速发展,作为Internet载体的数据中心建设规模日益扩大。对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。根据数据中心常用的电源解决方案,提出了三种电源解决方案,并根据安全性,可靠性,节能,环保,管理和维护,施工四个方面对提出的电源解决方案进行了比较和分析。成本。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。作为这些互联网应用服务运营商的数据中心,建设需求也在增加。特别是近年来,中国三大电信运营商投入了大量资金建设数据中心。目前,该国至少有数百个不同规模的数据中心。为了节省成本,促进管理,形成规模经济,数据中心建设的规模逐渐变得越来越大。巨大的功耗给数据中心的建设和运营带来了巨大的压力。如何合理分配它们?资源,提高数据中心电源安全性和降低运营成本已成为主要运营商建设计算机房的关键因素。 1电源系统的数据中心要求电源系统的数据中心要求主要包括以下几个方面:(1)安全性和可靠性一般要求电源系统A的可用性≥99.999%。因此,必须正确配置以实现最佳的系统电源安全性。 (2)节能环保在当今的能源短缺和环境保护中,绿色节能电力系统备受关注。 UPS在绿色环保和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。通常,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)可维护的UPS供电系统应易于维护和易于管理。这不仅可以节省系统维护成本,更重要的是,它可以避免因人工维护或管理不当而导致的系统故障。 (4)施工成本要求系统配置扩大,可以有效节省系统建设初期的投资成本,使UPS在整个数据中心建设过程中保持安全高效的工作状态,完善系统。物有所值。因此,构建合理的数据中心供电系统并不是追求一定指标的优化,而应根据实际需要,在四点确保安全可靠,节能环保,方便维护和管理,降低建设成本。找到一个平衡点,建立一个既节能又环保,安全,可靠,经济的系统。 2数据中心常用的电源解决方案(1)集中供电方案由单个UPS组成,由单个单元供电系统,多个UPS组成并联电源或双母线供电系统,然后供电通过配电供应给负载。在这种情况下,UPS系统与机房中使用的设备分开。电源方案通常具有200至400kVA的单个单元容量,并且电源示意图在图2中示出。 (2)分布式供电方案为机房内的每台服务器增加独立的电源,为整个机房形成分布式供电方案。电源产品一般为高频机,电源容量一般适用于10~100kVA,如图2所示。分布式供电方案的优点:1,供电方式具有良好的可扩展性和灵活的配置,可以有效解决建设投资问题在数据室。特别是,单机架(机柜)匹配UPS可以直接投资于每个机柜的机柜UPS。 2空间经济效益显而易见:充分利用现有机柜内的剩余空间,有效降低集中供电的配电屏和大功率UPS的安装位置,节省中央机房的空间成本黄金现在。 3系统相对分散,单个设备故障的影响很小:分布式供电方案的缺点:1,运维工作量增加,电源和IT维护界面不清晰,有一个地方支付。 2系统成本较高:单个电源和配电线路的总和将更多,这可能导致高的总成本。 3,项目建设难度大,供电线路复杂,集中管理不方便。 3电源产品解决方案(1)传统UPS电源解决方案1工频电源UPS电源解决方案采用传统的相控整流UPS组成“1 + 1”双母线电源解决方案,解决单点故障瓶颈,具有良好的故障公差提高供电系统的可靠性。通常,UPS的单机功率容量超过200-400kVA。工频机UPS电源解决方案的优点:由于工频机功率器件的电压应力小,器件可靠性高,控制比较简单,因此系统可靠性较高。工频UPS电源解决方案的缺点:整机大尺寸,重量大,功耗大,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。在正常情况下,工频机的效率约为92%。 12脉冲模型的输入功率因数和电流谐波分别为0.8和10%。为了满足电源的高要求,需要增加相应的滤波器,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UPS组成“1 + 1”双总线供电解决方案,解决了单点故障瓶颈,具有良好的容错性,提高了电源的可靠性系统。高频UPS电源解决方案的优点:输入功率因数高,可达0.99,电流谐波小,小于5%,系统效率高,可达94%~95%,整机体积小,重量轻,有效降低与工频机UPS相比,现场施工的难度和建设成本可降低20%至30%。高频机UPS电源解决方案的缺点:地线耦合会产生更多的高频谐波,导致负载端的零接地电压更高,难以满足IBM和HP等服务器制造商的需求。零接地电压小于1V的站点。大功率UPS功率器件具有较高的工作电压,使器件承受较大的电压应力,器件可靠性低于工频机UPS。 (2)模块化UPS供电系统解决方案该解决方案采用模块化UPS形成“1 + 1”双总线供电系统,解决单点故障瓶颈。一般来说,单机容量适用于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势:1可扩展性:模块化UPS具有N + X架构功能,可根据负载增加或成本预算按需扩展,前提是总系统容量需要提前定义。 2操作维护简单高效:更换维修时无需停车等待维修,无需专业技术人员在场,用户可以在线状态更换故障模块。 3物理空间投资:模块化UPS在机器重量的物理尺寸上具有超越传统机型的绝对优势,为用户节省了大量的房间投资和承重加固投资。 4高效,节能 - 节省:输入指标好,效率高,降低用户运营成本。输入功率因数高达0.99,输入电流谐波小于5%,系统效率为94%至95%。模块化UPS供电系统解决方案的缺点:1模块故障率高:由于并联模块数量多,模块相互协调,通信量大,导致故障率高系统的。从可靠性模型统计来看,系统的MTBF降低了。 2模块之间的循环控制很困难:由于系统模块数量众多,不同模块之间的内部电阻不同,模块之间的循环控制很困难,可能因控制不良而导致系统故障。 (3)高压直流供电系统解决方案高压直流(HVDC)供电系统原理图如图4所示。高压直流供电系统解决方案的优点:1可靠性好:高压直流供电系统采用并联电源模式。备用动力电池直接挂在负载设备的前端,无需任何中间电路,完全消除了电源系统中不可预测的突然电源。负载故障失败。 2节能:由于采用模块化结构,根据负载大小,监控系统或现场值班人员可以灵活控制模块的启动操作次数,也可以启动模块睡眠管理功能提高模块的负载率。提高系统效率,现有的HVDC供电系统效率可以达到95%。但是,直流传输的损失会增加。 3输入指标高:HVDC整流模块大多采用有源功率因数校正,输入功率因数可达0.99,输入电流谐波小于5%,有效消除了电网对电网的污染。 4零接地电压*小:高频变压器用于完全隔离输入和输出。直流输入没有中性线。因此,没有“零接地”电压,这有效地减少了由零地电压引起的一些负载功率问题。 5切割和施工方便:对于UPS供电的设备,除非采用双电源供电或专门配备STS设备,通常只能通过断电模式切断。这对于现代计算机房电力需求是不可接受的。只要输出电压和极性相同,就可以将直流电源连接在一起,实现切断而不会出现电源故障。 HVDC供电系统解决方案的缺点:1适用性:数据中心机房多年来一直是交流配电模式。现在输出终端改为直流模式,涉及配电系统,用户的使用和维护能力,责任接口和长期负载设备。直流操作的可靠性等问题。包括早期数据中心机房的改造。 2系统长期稳定性和可靠性:目前,高压直流电在中国才得到广泛推广和采用。它是一种新产品和一种新的电力系统模式。该系统的长期稳定性和可靠性需要进一步的实际验证。 (4)交直流供电系统的优缺点。交流和直流电源系统的优缺点如表1所示.4结论随着时代的发展,数据中心供电系统的要求也在不断变化。但总的趋势是安全可靠,易于扩展和灵活。因此,环保型高频UPS和高功率密度模块化UPS和HVDC将在数据中心机房逐步推广。同时,传统的可控整流UPS由于其高可靠性将用于数据中心机房。继续一段时间。作者简介林义成(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。苏先生(1969-),男,本科,漳州科华科技有限公司高级工程师。主要研究方向是uninterru可供电技术。