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基于336V DC的直接电源技术

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-28 0:32:55 * 浏览: 1
近年来,中国移动对336V直流电源系统进行了测试和试点,取得了良好的效果。用直流系统代替UPS系统已成为国内外的共识。 ETSI和ITU发布了技术规范,以确定ICT设备的400V直流电源接口标准。本文讨论了数据中心ICT设备的DC(使用336V DC电池电压水平)以及电源的未来发展方向。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)? “ https://”:“ http://”),document.write(unescape)随着移动互联网,物联网,云计算的飞速发展,企业和个人对信息化的需求不断增加带来了IDC行业的快速增长。根据“ 2013-2014年中国IDC行业发展研究报告”,中国IDC市场的整体规模继续保持两位数的增长。它的增长主要是由于IT公司,Internet公司和电信公司对其业务支持和扩展的强劲需求。随着移动智能终端的迅速普及,IDC在未来几年将继续保持20%以上的年增长率。随着数据中心数量和规模的快速增长,能源消耗和运营成本的问题日益突出。面对不断增长的能源消耗,绿色数据中心已引起越来越多的关注。各种常见的节能减排和能效改进技术手段也越来越多地被应用。在充分利用现有产品和技术的前提下,供电方式的变化将进一步C.能源效率的提高发挥更大的作用,为数据中心的节能减排和能源效率的优化提供了新途径。 1.国内外数据中心之间PUE的比较影响PUE的主要因素是制冷和供电系统以及国外的超低PUE数据。该中心通常直接使用自然冷源技术并直接从城市供电。上述技术尚未在中国广泛推广。与国际先进的IDC PUE相比,中国构建的IDC差距很大(见表1)。 FACEBOOK数据中心供电方案Facebook俄勒冈州数据中心供电结构如图1所示,其特点如下:(1)采用直接供电技术,正常供电时交流模块输出100%,效率高,4 +1个电池备用48V整流器仅满足电池充电要求。 (2)市电停电时,备用电源只能支持60秒至5分钟,电池只能满足发电机组启动转换,ICT设备数据备份和数据传输的时间要求。 。 3)服务器设备的双电源输入,一个输入为277Vac,另一个输入为48Vdc,两个电源模块的输出侧并联连接,均为12Vdc。由于备份时间短,Facebook的电源方案要具有强大的维护和管理能力,企业必须具有强大的容错设计能力。 3.国内数据中心直接供电的发展方向从世界先进数据中心的发展来看,直接供电技术已成为低能耗的技术。功耗技术的必然选择也将是未来的发展方向。国内数据中心。但是,由于直接供电技术与现有的施工,设计标准体系,运行维护体系之间存在冲突,因此难以完全采用国外技术解决方案。目前在中国,可以在不降低可用性和备用容量的情况下实现直接供电技术。 ICT设备使用市电和336V DC系统的混合供电方式。当满足条件时,可以使用直接电源来减少电力系统的能耗。降低电源时,当主电源中断时,将使用336V直流电源系统来确保设备的连续运行。 3.1336V直流电源技术概述和特点cs 336V(额定电池电压336V,电源模块输出380V)直流电源是中国移动提出的面向未来的电源模式,336V直流电源是集中式UPS电源系统和-48V直流电源系统,优点是集成新型电源系统,具有电路简单,可靠性高,效率高,易于扩展等优点。 (见图2,图3)3.2技术开发与应用现状2009年9月〜2011年12月,深圳移动336V直流电源系统试点测试,2012年12月,新数据中心哈尔滨仓库型机房项目336V直流电源系统投入运行。 2012年,中国移动发布并实施了四项相关的336V直流电源系统技术标准。 2014年,中国移动哈尔滨和呼和浩特数据中心大规模应用了336V直流电源系统。 2015年1月,工业和信息化部的重点项目。提交“ 336V开关整流器”和“ 336V直流电源系统”行业标准以供批准。 3.3 ICT设备支持336V直流电源ICT设备类型很多。下面介绍了机架设备,刀片服务器,存储磁盘阵列,机架交换机,盒式交换机和路由器等ICT设备的主要类型。 (请参阅表2)总之,可以轻松更改数据中心中的大多数ICT设备以支持336V直流电源:对于交换机,服务器和存储阵列等设备,这些设备具有内置的AC / DC电源从技术上讲,此类设备可以通过替换为支持336V DC的电源模块来实现。对于一些无法更改的设备,可以使用外部336V至48V直流电源盒支持336V直流电源,也就是说,可以将48V输入的路由器电源体系结构设计为提供336Vdc / 12Vdc电源按要求。 3.4交流和直流混合电源的ICT设备支持从图2和图3可以看出,ICT设备内部的基本工作电压为12V DC,无论外部输入是AC还是DC,都需要将其转换为12V DC电源。因此,对于双电源模块,图1的直接电源可以由双电源模块提供。可以采用图4的方案,对于单个功率模块,市电的直接供电可以采用图4的方案。 5,直流并联没有频率,相位等问题,技术简单可靠。此外,AC PSU和336V DC PSU在DC / DC链路上电气隔离,并且当12V DC输出侧并联时没有安全隐患。 5.数据中心干线供电技术方案5.1城市直接供电技术方案ICT设备的一种方式使用336Vdc电源,另一种方式使用〜220V电源。可以根据图6的技术方案实现直接供电。方案一的技术特点:(1)对于由单个PSU供电的ICT设备,应由336Vdc电源或图5的方案供电。 2)电源侧可以将电源效率提高到98%,直流回路电源效率可以达到94%。 (3)通过两个PSU的管理,可以实现100%的市电直接供电电路,并且可以使用336V直流电源电路进行备份。第一种方案的优缺点:优点:可以实现完整的双环电源,可靠性高,工作效率高。缺点:单回路电源设备不能使用直接电源(或定制服务器)。该技术解决方案的实施以及主电源比例的调整取决于ICT设备制造商PSU的技术改造进度。 5.2直接电源II的技术解决方案ICT设备使用12Vdc电源,可以按照图7的技术方案实现。解决方案二的技术特点如下:(1)每个ICT设备机架均配有一个电源。一组嵌入式电源,每组嵌入式电源配置有N 336Vdc / 12Vdc DC-DC转换模块(以下称为DC模块)和N 220Vac / 12Vdc整流器模块(以下称为AC模块),DC模块和交流模块是互补和备用的。直流模块和交流模块dule没有配置冗余模块。 (2)DC模块和AC模块在12V DC输出侧并联连接,服务器由12Vdc电源供电。 (3)电源侧可以将电源效率提高到98%,直流回路电源效率可以达到94%。 (4)监控模块可以设置直流模块和交流模块的输出功率比,可以设置为0%Vs100%。方案二的优缺点:优点:所有ICT设备均可实现直接供电,可以提高PSU效率,降低PSU采购成本。缺点:机柜中必须安装12Vdc配电总线。 6. ICT设备直接供电的技术测试。 6.1解决方案1.测试条件。艾默生服务器嵌入式电源,3个3kW交流模块(ACPSU),3个3kW直流模块(DCPSU),并联的12V直流输出侧艾默生服务器嵌入式电源可以实现交流和直流负载比的任意调节。在实际使用中,可以满足直接供电的要求。华为服务器嵌入式电源,3个3kW交流模块(ACPSU),3个3kW直流模块(DCPSU),12V直流输出侧并联。华为电源无法实现交流,直流负载比的任意调节。在实际使用中,交流输入和直流输入各自承担50%的负载。经测试,上述电源的技术指标和参数完全符合现行技术标准的要求。表3是服务器电源要求的测试。 6.2选项2的测试情况测试了艾默生和华为提供的双PSU,一个由336Vdc供电,另一个由〜220V供电。负载率分别为100%Vs0%,70%Vs30%,50%Vs50%,30%Vs70%,0%Vs100%等情况下的电源电路中断和恢复测试,解释结果表明电源突然改变电源值为130mV,可以完全满足ICT设备的要求。 6.3测试结论从测试结果来看,直接供电可以满足服务器的供电要求。 7.直接电源最佳运行模式分析直接电源能效运行模式受多种因素和条件的影响。分析结果如表4所示。根据实际测试和理论计算的结果,当城市电力负载率为100%时,不一定是综合能效。总能效受表3中各种因素的影响。如果使用计算软件,则在考虑了上述所有因素后,即可计算出系统的运行效率点。建议将来,336V DC /市电混合电源系统具有能效分析和自动匹配操作的能力。系统根据ICT设备的负载,电力系统效率,PSU效率和输电效率计算运行效率点,并主动调整系统的运行状态。