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基于336V DC的电源直接供电技术

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-04-12 23:54:10 * 浏览: 134
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。 DC系统替代UPS系统已成为国内外共识。 ETSI和ITU先后发布了技术规范,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DC ICT设备(使用336V DC电池电压水平)和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,企业和个人信息化需求的不断增长带来了关于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市场总体规模继续保持两位数增长。其增长主要来自IT公司,互联网公司和电信公司对其的强劲需求。业务支持和扩展。随着手机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,其能源消耗和运营成本日益突出。面对日益增长的能源消耗,绿色数据中心越来越受到关注,各种常见的节能减排和能效改进技术也越来越多地被使用。在充分利用现有产品和技术的前提下,供电方式的改变将进一步推动IDC的能效提升发挥更大的作用,为数据中心的节能减排和能效优化提供新途径。 。 1.国内外数据中心PUE比较比较影响PUE的主要因素是制冷和供电系统,国外超低PUE数据。该中心一般直接使用自然冷却源和城市电力的直接供电技术,但是上述技术尚未在中国得到广泛推广和应用。与国际先进的IDC的PUE相比,中国制造的IDC差距很大(见表1)。 2. 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)采用城市供电技术,当正常供电时,交流模块100%输出,高效率,电池4 +1待机,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277Vac,另一个输入48Vdc,两个电源模块的输出端并联,均为12Vdc。由于备份时间短,Facebook的电源解决方案要维持强大的维护和管理功能,就需要为企业提供强大的容错设计能力。 3.从世界先进数据中心的发展角度来看,国内数据中心直接供电的发展方向,直接供电技术已成为低能耗的技术,能源消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结构,设计标准体系以及运行维护体系之间存在冲突,因此难以完全采用国外的技术方案。 ,中国可以在不降低可用性和备用容量的情况下实现市电直接供电技术。 ICT设备采用市电和336V直流系统混合供电的方法,在满足条件的情况下可以使用市电直接供电,这样可以减少供电系统的能耗。当电源中断时,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supply技术概述及特点336V(电池额定电压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,-48V直流电源系统集成的新电源系统的优点是电路简单,可靠性高,效率高且易于扩展。 (见图2和图3)3.2技术开发和应用现状2009年9月至2011年12月,深圳移动对336V直流电源系统进行了试点和测试。 2012年12月,新型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336V直流电源系统相关技术标准。 2014年,中国移动哈尔滨和呼和浩特数据中心大规模应用336V直流电源系统,2015年1月,工信部“ 336V开关整流器”和“ 336V直流电源系统”行业标准获得批准。 3.3 336V直流电源的ICT设备支持ICT设备的类型很多,其中有机架服务器,刀片服务器,存储磁盘阵列,机架交换机,盒式交换机,路由器和其他主要类型的ICT设备。 (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 DC电源:对于交换机,服务器,存储磁阵列和其他设备,设备本身具有内置AC / DC电源模块电源,从技术上讲,可以通过将电源模块替换为支持336V DC的电源模块来实现。对于一些无法更改的设备,可以通过外部336V至48V直流电源盒实现336V直流电源,也就是说,可以将48V输入路由器电源体系结构设计为根据需要提供336Vdc / 12Vdc 。 3.4 ICT设备对AC和DC混合电源的支持可以从图2和图3中看出,ICT设备的基本工作电压是12V DC,无论外部输入是AC还是DC,最后都需要转换为12V DC电源。因此,对于双电源模块,市电直接供电可以使用图4的方案。对于单电源模块,市电直接供电可以使用图5的方案。DC并联连接没有诸如频率和相位之类的问题。该技术简单可靠。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.数据中心主电源技术解决方案5.1市电直接电源技术解决方案一种ICT设备的一侧使用336Vdc电源,另一侧使用〜220V电源。根据图6所示的技术解决方案,可以直接实现主电源。解决方案一的技术特点:(1)对于由单个PSU供电的ICT设备,应使用336Vdc电源或使用图5所示的解决方案。 (2)市电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,并可以备份336V DC电源电路。方案一的优缺点:优点:可以实现完整的双环供电,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)。该技术方案的实施以及市电供电比的调节功能取决于ICT设备制造商的PSU的技术改造进度。 5.2市政直接供电的技术解决方案2 ICT设备由12Vdc供电。根据图7所示的技术解决方案,可以直接提供市政电力。方案二的技术特点如下:(1)每个ICT设备机架均配有一套嵌入式电源,每套嵌入式电源均配有N 336Vdc / 12Vdc DC-DC转换模块(以下简称“直流模块),N 220Vac / 12Vdc整流模块(以下简称交流模块),直流模块和交流模块。互补模块和备用模块,直流模块和交流模块未配置冗余模块。 (2)DC模块和AC模块在12V DC输出侧并联连接,并且服务器由12Vdc电源供电。 (3)市电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:所有的ICT设备都可以实现城市电力的直接供应,可以提高PSU的效率,降低PSU的采购成本。缺点:机柜中必须安装12Vdc配电总线。 6. ICT设备市电直接供电的技术测试6.1方案1测试情况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),12V直流输出侧并联。艾默生服务器的嵌入式电源可以实现交流和直流负载比的任意调整,在实际使用中可以满足直接电源的要求。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,直流负载比的调整。在实际使用中,交流输入和直流输入各自承担50%的负载。已测试上述电源的技术指标和参数,以完全满足当前技术标准的要求。表3是服务器电源要求的测试。 6.2场景2的测试情况对艾默生和华为提供的双PSU进行了测试,一种方式使用336Vdc电源,另一种方式使用〜220V电源,负载率分别为100%Vs0%,70%Vs30%,50%Vs50% ,低于30%Vs70%,0%Vs100%等时,电源电路被中断并恢复。解释结果表明,电源突变值为130mV,完全可以满足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,市电直供的最佳运行模式分析市电直供的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结果,城市电力承担100%负荷率时不一定是综合能效,总能效受表3因素的影响。如果使用计算软件,则在考虑了所有上述因素之后,可以计算系统的运行效率点。建议将来的336V DC /商用电源系统具有能效分析和自动匹配操作的功能。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。