Omówienie trybu zasilania sali komputerowej centrum danych
Przy budowie sali IDC, budowa systemu elektroenergetycznego jest niewątpliwie najwyższym priorytetem.Rozwój różnych biznesów i stabilna praca różnych serwerów są nierozerwalnie związane ze stabilnym, niezawodnym i nieprzerwanym zasilaniem.W artykule pokrótce omówiono podstawową zasadę, zalety i wady oraz wykonalność kilku struktur systemu elektroenergetycznego w pomieszczeniu IDC.
1、 Zapotrzebowanie pomieszczenia IDC na zasilanie ma następujące cechy
1. Wysoka niezawodność zasilania
Klientami IDC są zazwyczaj klienci korporacyjni, a niektórzy to nawet witryny portali.Jeśli obciążenie zostanie przerwane, dostawcy usług IDC poniosą ogromne straty, więc mają wysokie wymagania dotyczące niezawodności zasilania.
2. Duża ładowność
Inwestycja w budowę sali komputerowej IDC jest ogromna i będzie uwzględniać rozwój biznesu w najbliższych latach, więc powinna być w stanie podjąć się odpowiednio dużego wolumenu biznesowego.Generalnie w maszynowni umieszcza się około 50-100 stojaków, a obciążenie każdego stojaka wynosi około tysięcy watów.Dlatego obciążenie maszynowni wynosi od setek do tysięcy watów.Centrum IDC może budować wiele maszynowni.
3. Stosunkowo scentralizowany tryb zasilania
Aby podzielić ryzyko i wziąć pod uwagę wygodę scentralizowanego zarządzania zasilaniem, zwykle uwzględnia się obciążalność sali komputerowej, która wynosi od setek do tysięcy kilowatów.
4. Wysokie wymagania dotyczące harmonicznego zanieczyszczenia sprzętu
Operatorzy telekomunikacyjni reagują pozytywnie na rosnące wymagania państwa w zakresie oszczędzania energii i ochrony środowiska.Jednocześnie pomieszczenie IDC jest również dużym odbiorcą energii, na czym skupiają się zasilacze.Przywiązuje dużą wagę do harmonicznych, co jest trendem.
2、 Tradycyjne rozwiązanie zasilania UPS
Tradycyjny sprzęt do transmisji danych wymaga zasilania wejściowego AC, które zasadniczo ma takie samo napięcie i częstotliwość jak zasilanie miejskie, czyli jednofazowe zasilanie prądem przemiennym 220 V, 50 Hz.System zasilania tradycyjnych urządzeń teleinformatycznych to system UPS.System UPS składa się zazwyczaj z prostownika, falownika, akumulatora i przełącznika statycznego.Gdy napięcie sieciowe jest normalne, napięcie sieciowe jest przekształcane na prąd stały przez prostownik, który zasila falownik i jednocześnie ładuje akumulator.Falownik przetwarza prąd stały na prąd przemienny w celu zasilania obciążenia.W przypadku awarii zasilacza UPS obciążenie może zostać przekonwertowane na obejście zasilania sieciowego za pomocą przełącznika statycznego.W przypadku długotrwałej awarii zasilania sieciowego, rezerwowy agregat prądotwórczy będzie zasilał.
Mimo, że sprzęt w pomieszczeniu IDC zasilany jest z zasilacza jednofazowego, to moc jest coraz większa, a mocy jednofazowego UPSa nie da się zbyt wiele zrobić, co jest ograniczone.Rozwiązaniem jest użycie trójfazowego zasilacza UPS do zasilania, moc jest generalnie podzielona na trzy fazy, a UPS jest łączony w tym samym czasie, aby rozwiązać problem niezawodności zasilania.Ponieważ UPS ostatecznie dostarcza energię do sprzętu danych przez falownik, jeśli falownik i część przełączająca ulegną awarii, bateria nie dostarcza bezpośrednio zasilania do sprzętu danych, co doprowadzi do przerwania działania sprzętu danych.
Kilka popularnych trybów zasilania UPS
1. Tandemowa gorąca kopia zapasowa
Ten tryb zasilania UPS eliminuje pojedynczy punkt awarii i jest prosty w realizacji, ale jednocześnie ładowany jest tylko jeden UPS.W związku z tym ma problemy ze słabą obciążalnością i nierównomiernym starzeniem się maszyn głównych i rezerwowych, co jest obecnie rzadko używane.
2. Redundancja równoległa
Największą zaletą tego trybu zasilania UPS jest to, że obciążenie można podzielić równo.W przypadku awarii dowolnego zasilacza UPS zostanie on odcięty.System UPS może nadal pracować w trybie online bez przełączania.Wydajność systemu można zwiększyć, dodając zasilacz UPS w zależności od obciążenia.
3. Tryb zasilania z podwójną magistralą
Największą cechą tego trybu zasilania UPS jest zapewnienie dwóch wzajemnie nie wpływających na siebie szyn zasilających w tym samym czasie, które są dostarczane odpowiednio do dwóch odbiorników zasilania lub do pojedynczych odbiorników zasilania poprzez STS.Ta metoda eliminuje również pojedynczy punkt zwarcia, ale ogranicza się do schematu zasilania, dodaje się LBS (sterowanie synchroniczne) i STS (przełączanie dwukierunkowe), więc dodawany jest również punkt zwarcia.
Zalety schematu zasilania UPS:
Schemat techniczny jest dojrzały i jest obecnie szeroko stosowany.
Wyjście AC, niełatwe do ciągnięcia łuku.
Wady schematu zasilania UPS:
Jest to trudne do zrównoleglenia i wymagana jest synchronizacja napięcia, częstotliwości i fazy.
Projekt systemu jest złożony i istnieje wiele pojedynczych punktów awarii
Jest wiele etapów transformacji, a wydajność jest stosunkowo niska
Wysoka harmoniczna wejściowa i niski współczynnik mocy
3、 Rozwiązanie hybrydowego systemu współdzielenia magistrali 48V
Konstrukcja tego układu zasilania charakteryzuje się tym, że układy zasilania obciążenia DC i obciążenia AC wykorzystują jako źródło zasilania magistralę 48V.W przypadku zaniku zasilania sieciowego lub awarii prostownika zasilanie szyny -48V jest nieprzerwane, ponieważ akumulator jest podłączony równolegle z szyną wyjściową.Obciążenie DC jest bezpośrednio zasilane z szyny -48V, a obciążenie AC jest zasilane z falownika, czyli falownik zasilany z sieci -48V DC zastępuje ups.
Zalety rozwiązania systemu hybrydowego:
Technologia jest dojrzała.Zasilacz 48 V to prawdziwy zasilacz bezprzerwowy z czystą mocą wyjściową, dzięki czemu poprawia się ogólna stabilność systemu.Nie jest łatwo ciągnąć łuk i ma wysokie bezpieczeństwo.
Wady hybrydowego rozwiązania systemowego:
W łańcuchu zasilania obciążenia AC liczba konwersji mocy jest zwiększona, napięcie jest niskie, a prąd duży, co zwiększa straty i zmniejsza wydajność systemu.
Ta struktura systemu zasilania ma zastosowanie tylko w przypadku, gdy obciążenie AC ma średnią i małą moc.
4, Rozwiązanie zasilania wysokonapięciowego typu prostownika RAC
Reprezentowany przez najlepsze nowe źródło zasilania dla nowych sieci i usług telekomunikacyjnych opublikowane przez Intelec w 2001 roku oraz nowe badania nad technologią zasilania RAC integrującą telekomunikację i telekomunikację opublikowane w 2000 roku, firma France Telecom ją wypróbowała.System zasilania RAC, podobny do tradycyjnego systemu zasilania 48 V DC, szyna DC jest zastąpiona szyną rektyfikowaną, która w rzeczywistości pulsuje prądem stałym.System składa się z mostka prostowniczego, zestawu akumulatorów wysokiego napięcia, przełącznika akumulatorów, ładowarki itp. Tłumienie harmonicznych prądu wejściowego i współczynnik mocy tego systemu zasilania RAC muszą być skompensowane, a tłumienie harmonicznych musi być podłączone równolegle do RAC autobus.
Zalety rozwiązania zasilania wysokonapięciowego Rac:
W całym obwodzie zasilającym występuje tylko jeden stopień konwersji, charakteryzujący się niskimi stratami i wysoką wydajnością;Ładowarka służy tylko do ładowania baterii w trybie offline, dzięki czemu ma małą pojemność i niski koszt.Wady rozwiązania zasilania wysokonapięciowego Rac:
Przyjęto wysokie napięcie i wysokie standardy bezpieczeństwa;Używana jest duża liczba pojedynczych baterii, co wymaga bardziej rygorystycznego zarządzania bateriami.
5、 Dyskusja na temat możliwości zasilania prądem stałym wysokiego napięcia
Wewnętrzny stan zasilania sprzętu danych polega na tym, że wewnętrzne zasilanie hosta komputera, wyświetlacza, drukarki i innego sprzętu elektrycznego przełącza zasilanie.Wejściowy prąd przemienny 220 V jest prostowany i filtrowany do prądu stałego 300 V, a następnie redukowany i stabilizowany do niskiego napięcia przez rurkę przełącznika zasilania i transformator przełączający, aby zapewnić moc dla każdej części.Ogólnie napięcie prądu przemiennego wynosi od 110 do 250 V, a napięcie prądu stałego po prostowaniu i filtrowaniu wynosi od 150 do 340 V.Dlatego też, jeśli do tych urządzeń zostanie wprowadzone napięcie 150 V-340 V DC, urządzenie może działać normalnie.Biorąc pod uwagę, że napięcie znamionowe mieści się w zakresie 228v ~ 280v (19 lub 20 zapasowych baterii 12V), prąd stały nadal wynosi 228v ~ 280v po przejściu przez obwód prostownika mostkowego i filtrowaniu i zawiera się w przedziale 150v-340v, więc zasilacz może nadal działać normalnie. Obecne eksperymenty pokazują, że efekt jest dobry, gdy sprzęt do transmisji danych wprowadza około dc270v.
6, Rozwiązanie 1 systemu zasilania prądem stałym wysokiego napięcia
Wejście AC, obwód prostownika, akumulator i ładowarka zasilacza wysokiego napięcia DC schemat I są takie same jak w układzie zasilania RAC.Różnica polega na tym, że system zasilania RAC bezpośrednio dostarcza RAC do scentralizowanej przetwornicy DC/DC dużej mocy, a następnie przekształca ją w stabilne napięcie DC270v o wysokim napięciu.Japońska firma NTT przetestowała ten system.W przypadku zaniku napięcia wejściowego AC, akumulator dostarcza 270V DC do odbiorników poprzez wyłącznik DC i konwerter DC/DC dużej mocy.
Zalety tego systemu zasilania:
Wysoka niezawodność i wydajność, zwłaszcza gdy moc urządzeń obciążeniowych jest duża;Niska cena;
Wady tego systemu zasilania:
Przyjęto pojedynczy DC / DC o dużej mocy, o wysokim napięciu, wysokim prądzie i wysokich standardach bezpieczeństwa;Używana jest duża liczba baterii, co wymaga bardziej rygorystycznego zarządzania bateriami.
7, Rozwiązanie II systemu zasilania HVDC
Schemat ten jest próbnym systemem zasilania dla krajowych operatorów telekomunikacyjnych w celu poprawy zasilania w pomieszczeniu IDC.Pierwszym przedstawicielem był Yancheng Telecom.Teraz wypróbowały to niektóre oddziały telekomunikacyjne i mobilne.Podobnie jak tradycyjny system zasilania 48V, składa się z wielu równoległych, nadmiarowych prostowników i baterii.W normalnych warunkach prostownik zamienia napięcie sieciowe na napięcie 270V DC, aby jednocześnie zasilać urządzenia telekomunikacyjne i ładować akumulator.W przypadku awarii zasilania sieciowego akumulator rozładowuje się, zasilając urządzenia telekomunikacyjne.W przypadku długotrwałej awarii zasilania sieciowego, rezerwowy agregat prądotwórczy powinien zasilać.Podobnie jak w przypadku tradycyjnego systemu zasilania 48V DC, czas czuwania baterii wynosi 1 ~ 24h, a typowy czas czuwania baterii wynosi 1 ~ 3H.Zalety tego wysokonapięciowego systemu zasilania prądem stałym zostały w pełni odzwierciedlone w badaniu.
Zalety tego systemu zasilania:
Niezawodność: modułowe wyjście zasilacza i akumulatora są bezpośrednio połączone równolegle w celu zasilania obciążenia, akumulator jest bezpośrednio podłączony równolegle do szyny wyjściowej, a zasilanie szyny jest nieprzerwane.Przyjęto hierarchiczne sterowanie rozproszone, a moduł prostownika i CSU są sterowane niezależnie w przypadku awarii, aby uniknąć rozprzestrzeniania się awarii.
Łatwa konserwacja: łatwa praca równoległa, modułowa konstrukcja zasilacza, obsługa z wtyczką podczas pracy, łatwa wymiana, hierarchiczne sterowanie rozproszone, moduł prostownika i CSU mogą być sterowane niezależnie w celu łatwej konserwacji.
Inteligentne zarządzanie: podobnie jak tradycyjny system zasilania 48 V DC, zarządzanie systemem przyjmuje kompleksowy tryb inteligentnego zarządzania;Zarządzanie częścią baterii jest doskonałe, co skutecznie przedłuża żywotność baterii.
Brak zakłóceń harmonicznych i łatwa rozbudowa pojemności: w przypadku komputerów i serwerów przyjęto wejście DC, które nie ma już problemu z fazą i częstotliwością.Połączenie równoległe wielu maszyn staje się proste i łatwe bez zakłóceń harmonicznych.
Bezpieczeństwo: standardowa szafka elektryczna jest przystosowana do monitorowania stanu izolacji wyjścia bocznikowego i magistrali w czasie rzeczywistym, z wysokim bezpieczeństwem.
Wydajność kosztowa: w przypadku systemu o tej samej wydajności wysokonapięciowy system zasilania prądem stałym przyjmuje tryb n + 1, który charakteryzuje się niską inwestycją i wysoką wydajnością kosztową.
Wady tego systemu zasilania:
Ten system zasilania wymaga specjalnych komponentów DC;Wysokie wymagania dotyczące gaszenia łuku urządzenia;Ze względu na wysokie napięcie i brak przejścia przez zero ma wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa.
7, Rozwiązanie 3 systemu zasilania HVDC
Schemat 3 systemu zasilania DC wysokiego napięcia jest podobny do schematu 2. Różnica polega na tym, że system zasilania na schemacie 3 dodaje obwód doładowania, aby zwiększyć napięcie wyjściowe DC do 400 V (ten podobny system zasilania ma punkt eksperymentalny w firmy mobilnej, o napięciu DC 350V).Jest to specjalny zasilacz serwerowy wysokiego napięcia.Obecnie ten serwer jest wciąż w fazie rozwoju.Ze względu na wysokie napięcie wyjściowe systemu niektóre używane serwery są niedostępne, ale ze względu na kilka wyjątkowych zalet może to stać się trendem rozwojowym w przyszłości.
Zalety systemu zasilania tego schematu:
Zasilanie modułowe, bateria bezpośrednio podłączona do obciążenia, zasilanie magistrali bezprzerwowe;Najwyższa sprawność energetyczna i najbardziej energooszczędne;Wyjście jest prądem stałym, bez problemów ze współczynnikiem szybkości i harmonicznymi, z maksymalną obciążalnością;Najmniejszy kabel zasilający to oszczędność kosztów i miejsca.
Wady systemu zasilania tego schematu:
Instalacja i usunięcie usterki jest łatwe do wywołania łuku;Wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa i wysokie wymagania dotyczące urządzeń.
wniosek
Szybki rozwój technologii telekomunikacyjnych przyczynił się do postępu technologii urządzeń zasilających.Schemat 2 i schemat 3 wysokonapięciowego systemu zasilania prądem stałym są szczególnie odpowiednie do zasilania pomieszczeń IDC w sytuacjach o dużej mocy urządzeń ze względu na ich wysoką niezawodność i wysoką sprawność.Schemat 2 jest odpowiedni dla obecnego serwera i jest również najbardziej odpowiednim schematem transformacji zasilania w pomieszczeniu IDC.Schemat 3 może być trendem rozwojowym zasilania urządzeń w pomieszczeniu IDC.Jaki jest najlepszy system zasilania w pokoju IDC, nadal jest wart dogłębnej dyskusji i badań, aż wreszcie zostanie znaleziony odpowiedni schemat.