Diskusi tentang mode catu daya ruang komputer pusat data
Dalam pembangunan ruang IDC, pembangunan sistem tenaga listrik tidak diragukan lagi menjadi prioritas utama.Perkembangan berbagai bisnis dan kestabilan kerja berbagai server tidak terlepas dari pasokan listrik yang stabil, andal, dan tidak terputus.Makalah ini membahas secara singkat prinsip dasar, kelebihan dan kekurangan serta kelayakan beberapa struktur sistem tenaga listrik di ruang IDC.
1、 Permintaan ruang IDC untuk catu daya memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Keandalan tinggi untuk catu daya
Pelanggan IDC umumnya adalah pelanggan perusahaan, dan beberapa bahkan situs portal.Jika beban terputus, penyedia layanan IDC akan menghadapi kerugian besar, sehingga mereka memiliki persyaratan yang tinggi untuk keandalan catu daya.
2. Kapasitas beban besar
Investasi pembangunan ruang komputer IDC sangat besar, dan akan memperhitungkan pertumbuhan bisnis dalam beberapa tahun ke depan, sehingga harus mampu melakukan volume bisnis yang cukup besar.Umumnya, sekitar 50-100 rak ditempatkan di ruang mesin, dan beban setiap rak sekitar ribuan watt.Oleh karena itu, beban ruang mesin sekitar ratusan hingga ribuan watt.Pusat IDC dapat membangun beberapa ruang mesin.
3. Mode catu daya yang relatif terpusat
Untuk berbagi risiko dan mempertimbangkan kenyamanan manajemen catu daya terpusat, umumnya dianggap sesuai dengan kapasitas beban ruang komputer, yaitu sekitar ratusan hingga ribuan kilowatt.
4. Persyaratan tinggi untuk polusi peralatan yang harmonis
Dengan meningkatnya persyaratan negara untuk konservasi energi dan perlindungan lingkungan, operator telekomunikasi merespons secara positif.Pada saat yang sama, ruang IDC juga merupakan pengguna daya yang besar, yang merupakan fokus utama unit catu daya.Ini memiliki tingkat perhatian yang tinggi terhadap harmonik, yang merupakan tren.
2、 Solusi catu daya UPS tradisional
Peralatan komunikasi data tradisional memerlukan catu daya input AC, yang umumnya memiliki tegangan dan frekuensi yang sama dengan catu daya kota, yaitu, catu daya AC fase tunggal 220V, 50Hz.Sistem catu daya peralatan komunikasi data tradisional adalah sistem UPS.Sistem UPS umumnya terdiri dari penyearah, inverter, baterai dan saklar statis.Ketika daya listrik normal, daya listrik diubah menjadi daya DC melalui penyearah untuk memasok inverter, dan mengisi baterai pada saat yang bersamaan.Inverter mengubah daya DC menjadi daya AC untuk memasok beban.Dalam kasus kegagalan UPS, beban dapat diubah untuk memotong catu daya utama melalui sakelar statis.Jika terjadi kegagalan daya listrik jangka panjang, genset siaga akan memasok daya.
Meskipun peralatan di ruang IDC ditenagai oleh catu daya satu fasa, dayanya semakin lama semakin besar, dan daya UPS satu fasa tidak dapat dilakukan terlalu banyak, yang terbatas.Solusinya adalah menggunakan UPS tiga fase untuk catu daya, daya umumnya dibagi menjadi tiga fase, dan UPS digabungkan pada saat yang sama untuk memecahkan keandalan catu daya.Karena UPS akhirnya memasok daya ke peralatan data melalui inverter, jika bagian inverter dan switching gagal, baterai tidak secara langsung memasok daya ke peralatan data, yang akan menyebabkan gangguan pada peralatan data.
Beberapa mode catu daya UPS umum
1. Tandem cadangan panas
Mode catu daya UPS ini menghilangkan satu titik kegagalan dan mudah direalisasikan, tetapi hanya satu UPS yang dimuat pada saat yang bersamaan.Oleh karena itu, ia memiliki masalah kapasitas kelebihan beban yang buruk dan penuaan mesin utama dan mesin siaga yang tidak merata, yang saat ini jarang digunakan.
2. Redundansi paralel
Keuntungan terbesar dari mode catu daya UPS ini adalah bebannya dapat dibagi rata.Jika ada UPS yang gagal, UPS akan terputus.Sistem UPS masih dapat bekerja dalam mode online tanpa switching.Kapasitas sistem dapat ditingkatkan dengan menambahkan UPS sesuai dengan beban.
3. Mode catu daya bus ganda
Fitur terbesar dari mode catu daya UPS ini adalah menyediakan dua bus catu daya yang tidak terpengaruh secara bersamaan, yang masing-masing disediakan untuk beban daya ganda atau ke beban daya tunggal melalui STS.Metode ini juga menghilangkan titik gangguan tunggal, tetapi terbatas pada skema catu daya, LBS (kontrol sinkron) dan STS (switching dua arah) ditambahkan, sehingga titik gangguan juga ditambahkan.
Keuntungan dari skema catu daya UPS:
Skema teknis sudah matang dan banyak digunakan saat ini.
Output AC, tidak mudah untuk menarik busur.
Kekurangan skema catu daya UPS:
Sulit untuk memparalelkan, dan sinkronisasi tegangan, frekuensi dan fase diperlukan.
Desain sistemnya rumit dan ada banyak titik kegagalan
Ada banyak tahapan transformasi dan efisiensinya relatif rendah
Harmonik input tinggi dan faktor daya rendah
3、 Solusi berbagi sistem hybrid bus 48V
Struktur sistem catu daya ini dicirikan bahwa sistem catu daya beban DC dan beban AC menggunakan bus 48V sebagai catu daya input.Dalam kasus kegagalan daya listrik atau kegagalan penyearah, catu daya bus - 48V tidak terputus karena baterai terhubung secara paralel dengan bus keluaran.Beban DC ditenagai langsung oleh - bus 48V, dan beban AC ditenagai oleh inverter, yaitu, inverter yang ditenagai oleh - catu daya DC 48V menggantikan ups.
Keuntungan dari solusi sistem hybrid:
Teknologinya sudah matang.Catu daya 48V adalah catu daya nyata yang tidak pernah terputus dengan output murni, sehingga stabilitas keseluruhan sistem ditingkatkan.Tidak mudah untuk menarik busur dan memiliki keamanan yang tinggi.
Kerugian dari solusi sistem hybrid:
Dalam rantai daya beban AC, jumlah konversi daya meningkat, dan tegangan rendah dan arus besar, yang meningkatkan kerugian dan mengurangi efisiensi sistem.
Struktur sistem catu daya ini hanya berlaku untuk kasus di mana beban AC adalah daya sedang dan kecil.
4 Rectifier tipe RAC solusi catu daya tegangan tinggi
Diwakili oleh catu daya baru terbaik untuk jaringan dan layanan telekomunikasi baru yang diterbitkan oleh Intelec pada tahun 2001 dan penelitian baru tentang teknologi catu daya RAC yang mengintegrasikan Telecom dan Komunikasi Data yang diterbitkan pada tahun 2000, France Telecom mencobanya.Sistem catu daya RAC, mirip dengan sistem catu daya 48V DC tradisional, bus DC digantikan oleh bus yang diperbaiki, yang sebenarnya berdenyut DC.Sistem ini terdiri dari jembatan penyearah, paket baterai tegangan tinggi, sakelar baterai, pengisi daya, dll. Penekan arus harmonik input dan faktor daya dari sistem catu daya RAC ini perlu dikompensasi, dan penekan harmonik harus dihubungkan secara paralel pada RAC bis.
Keuntungan dari solusi catu daya tegangan tinggi Rac:
Hanya ada satu tahap konversi di seluruh rangkaian catu daya, dengan kerugian rendah dan efisiensi tinggi;Pengisi daya baterai hanya digunakan untuk mengisi daya baterai secara offline, sehingga memiliki kapasitas kecil dan biaya rendah.Kekurangan dari solusi catu daya tegangan tinggi Rac:
Tegangan tinggi dan standar keamanan tinggi diadopsi;Sejumlah besar baterai tunggal digunakan, yang membutuhkan manajemen baterai yang lebih ketat.
5、 Diskusi kelayakan catu daya DC tegangan tinggi
Kondisi catu daya internal peralatan data adalah catu daya internal host komputer, layar, printer, dan peralatan listrik lainnya beralih catu daya.Input AC 220V diperbaiki dan disaring menjadi DC 300V, dan kemudian dikurangi dan distabilkan menjadi tegangan rendah melalui tabung sakelar daya dan trafo switching untuk menyediakan daya untuk setiap bagian.Umumnya, tegangan AC antara 110-250V, dan tegangan DC setelah perbaikan dan penyaringan antara 150v-340v.Oleh karena itu, jika tegangan DC 150v-340v dimasukkan ke peralatan ini, peralatan dapat bekerja dengan normal.Mempertimbangkan bahwa tegangan pengenal berada dalam kisaran 228v ~ 280v (19 atau 20 baterai 12V cadangan), daya DC masih 228v ~ 280v setelah melewati rangkaian penyearah jembatan dan penyaringan, dan antara 150v-340v, jadi switching catu daya masih dapat bekerja secara normal, Eksperimen saat ini menunjukkan bahwa efeknya baik ketika peralatan data memasukkan sekitar dc270v.
6、 Solusi 1 dari sistem catu daya DC tegangan tinggi
Input AC, rangkaian penyearah, baterai penyimpanan dan pengisi daya skema pemasok DC tegangan tinggi I sama dengan sistem catu daya RAC.Perbedaannya adalah bahwa sistem catu daya Rac langsung memasok RAC ke konverter DC / DC daya tinggi terpusat, dan kemudian mengubahnya menjadi dc270v tegangan tinggi yang stabil.Perusahaan NTT Jepang telah menguji sistem ini.Dalam kasus kegagalan daya input AC, baterai memasok 270V DC ke peralatan beban melalui sakelar DC dan konverter DC / DC daya tinggi.
Keuntungan dari sistem catu daya ini:
Keandalan dan efisiensi tinggi, terutama ketika kekuatan peralatan beban besar;Biaya rendah;
Kekurangan dari sistem catu daya ini:
DC / DC daya tinggi tunggal diadopsi, dengan tegangan tinggi, arus tinggi dan standar keamanan tinggi;Sejumlah besar baterai digunakan, yang membutuhkan manajemen baterai yang lebih ketat.
7、 Solusi II sistem catu daya HVDC
Skema ini merupakan uji coba sistem catu daya bagi operator telekomunikasi domestik untuk meningkatkan pasokan daya di ruang IDC.Yancheng Telecom adalah perwakilan pertama.Sekarang beberapa cabang telekomunikasi dan cabang seluler telah mencobanya.Mirip dengan sistem catu daya 48V tradisional, ini terdiri dari beberapa penyearah dan baterai redundan paralel.Dalam kondisi normal, penyearah mengubah daya listrik menjadi daya DC 270V untuk memasok peralatan telekomunikasi dan mengisi daya baterai pada saat yang bersamaan.Dalam kasus kegagalan daya listrik, baterai habis untuk memasok daya ke peralatan telekomunikasi.Jika terjadi kegagalan daya listrik jangka panjang, genset siaga harus memasok daya.Seperti pada sistem catu daya DC 48V tradisional, waktu siaga baterai adalah 1 ~ 24 jam, dan waktu siaga baterai pada umumnya adalah 1 ~ 3 jam.Keuntungan dari sistem catu daya DC tegangan tinggi ini telah sepenuhnya tercermin dalam uji coba.
Keuntungan dari sistem catu daya ini:
Keandalan: output modular dari catu daya dan baterai terhubung langsung secara paralel untuk memasok daya ke beban, baterai terhubung langsung secara paralel ke bus keluaran, dan catu daya bus tidak terputus.Kontrol terdistribusi hierarki diadopsi, dan modul penyearah dan CSU dikontrol secara independen jika terjadi kesalahan untuk menghindari difusi kesalahan.
Perawatan mudah: pengoperasian paralel yang mudah, desain catu daya modular, dukungan dengan hot plug, penggantian mudah, kontrol terdistribusi hierarkis, modul penyearah, dan CSU dapat dikontrol secara independen untuk perawatan yang mudah.
Manajemen cerdas: seperti sistem catu daya 48V DC tradisional, manajemen sistem mengadopsi mode manajemen cerdas yang komprehensif;Manajemen bagian baterai sempurna, yang secara efektif memperpanjang masa pakai baterai.
Tidak ada gangguan harmonik dan ekspansi kapasitas yang mudah: untuk komputer dan server, input DC diadopsi, yang tidak lagi memiliki masalah fase dan frekuensi.Koneksi paralel multi mesin menjadi sederhana dan mudah tanpa gangguan harmonik.
Keselamatan: kabinet listrik standar diadopsi untuk memantau status isolasi keluaran shunt dan bus secara real time, dengan keamanan tinggi.
Kinerja biaya: untuk sistem dengan kapasitas yang sama, sistem catu daya DC tegangan tinggi mengadopsi mode n + 1, yang memiliki investasi rendah dan kinerja biaya tinggi.
Kekurangan dari sistem catu daya ini:
Sistem catu daya ini membutuhkan komponen khusus DC;Persyaratan tinggi untuk pemadaman busur perangkat;Karena tegangan tinggi dan tidak ada persimpangan nol, ia memiliki persyaratan keselamatan yang tinggi.
7、 Solusi 3 sistem catu daya HVDC
Skema 3 sistem catu daya DC tegangan tinggi mirip dengan skema 2. Perbedaannya adalah sistem catu daya pada skema 3 menambahkan rangkaian boost untuk meningkatkan tegangan keluaran DC menjadi 400V (sistem catu daya serupa ini memiliki titik eksperimental di perusahaan seluler, dengan tegangan DC 350V).Ini adalah catu daya server tegangan tinggi khusus.Saat ini, server ini masih dalam pengembangan.Karena tegangan keluaran sistem yang tinggi, beberapa server yang digunakan tidak tersedia, tetapi karena beberapa keuntungan luar biasa, ini mungkin menjadi tren pengembangan di masa depan.
Keuntungan dari sistem catu daya skema ini:
Catu daya modular, baterai terhubung langsung ke beban, catu daya bus tidak terputus;Efisiensi daya tertinggi dan paling hemat energi;Outputnya adalah DC, tanpa faktor laju dan masalah harmonik, dengan kapasitas beban maksimum;Kabel catu daya terkecil menghemat biaya dan ruang.
Kerugian dari sistem catu daya skema ini:
Pemasangan dan penghapusan kesalahan mudah menyebabkan lengkung;Persyaratan tinggi untuk keselamatan dan persyaratan tinggi untuk perangkat.
kesimpulan
Pesatnya perkembangan teknologi telekomunikasi telah mendorong kemajuan teknologi peralatan catu daya.Skema 2 dan skema 3 sistem catu daya DC tegangan tinggi sangat cocok untuk catu daya ruang IDC pada kesempatan dengan daya peralatan tinggi karena keandalannya yang tinggi dan efisiensinya yang tinggi.Skema 2 cocok untuk server saat ini dan juga merupakan skema yang paling cocok untuk transformasi catu daya di ruang IDC.Skema 3 mungkin merupakan tren pengembangan catu daya peralatan di ruang IDC.Apa sistem catu daya terbaik di ruang IDC masih layak untuk diskusi dan penelitian mendalam, dan akhirnya akan ditemukan skema yang cocok.