數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)分析與節(jié)能探討

【摘要】：互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心快速發(fā)展，但隨著氣候變暖、能源緊張等問題的凸顯，使數(shù)據(jù)中心面臨著降低能源消耗、節(jié)約總體成本的嚴峻挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心節(jié)能受到了前所未有的關(guān)注?！熬G色數(shù)據(jù)中心”的概念在當下顯現(xiàn)出來，這個概念也將成為數(shù)據(jù)中心新興的發(fā)展方向。 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能需考慮供電架構(gòu)的基礎(chǔ)上，全面考慮數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)的主流設(shè)備性能，以及新興產(chǎn)品設(shè)備的技術(shù)特點?，F(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)的應用主要分為UPS、高壓直流、市電直供等單電源或多電源的混合供電模式。所以，對數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)進行節(jié)能分析，必須熟悉數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)多種供電方式。 對數(shù)據(jù)中心整體節(jié)能評價指標PUE中供電因子的計算與分析，使得節(jié)能分析能夠定量直觀地表達。本文對數(shù)據(jù)中心幾種常見的電源進行節(jié)能分析，包括市電直供電源，高壓直流電源，高頻UPS電源，工頻UPS電源。同時，以曲線圖的方式進行節(jié)能對比分析。 經(jīng)過對比分析，得出以下結(jié)論： （1）工頻機UPS效率低，節(jié)能效果差； （2） HVDC普通模塊效率高于工頻機UPS，節(jié)能效果一般； （3）高頻機UPS整機效率較高于HVDC普通模塊，節(jié)能效果較優(yōu)； （4）新一代HVDC模塊效率較高于高頻機UPS節(jié)能效果優(yōu)； （5）市電直供方式節(jié)能效果最優(yōu)； （6）隨著高壓直流的技術(shù)迅速發(fā)展與市電可靠性的提高，市電直供與新一代HVDC模塊組成的系統(tǒng)互為備份的供電方式為數(shù)據(jù)中心供電，則可以提高系統(tǒng)可靠性。高壓直流電源系統(tǒng)可能在以后成為的數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)的主流設(shè)備。 【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)中心 UPS 高壓直流 PUE 節(jié)能
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP308
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-12
• 1.1 概述9
• 1.2 項目研究的背景、現(xiàn)狀及意義9-10
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)10-11
• 1.4 本章小結(jié)11-12
• 第二章 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)12-18
• 2.1 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)概述12-13
• 2.2 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)及其外圍設(shè)備13-16
• 2.2.1 電源系統(tǒng)的輔助設(shè)備13
• 2.2.2 輸入配電柜13-14
• 2.2.3 輸出配電柜14
• 2.2.3.1 輸出總配電屏14
• 2.2.3.2 輸出分配電屏14
• 2.2.4 旁路隔離變壓器14
• 2.2.5 維修旁路柜14-15
• 2.2.6 蓄電池組15-16
• 2.2.6.1 蓄電池組容量15-16
• 2.3 電源系統(tǒng)的配套設(shè)備16-17
• 2.3.1 輸入電源系統(tǒng)16
• 2.3.2 低壓配電系統(tǒng)16-17
• 2.4 本章小結(jié)17-18
• 第三章 數(shù)據(jù)中心不間斷電源系統(tǒng)18-43
• 3.1 UPS 電源概述18-20
• 3.1.1 UPS 的定義18
• 3.1.2 UPS 的發(fā)展過程18-19
• 3.1.3 為什么要使用 UPS19-20
• 3.2 UPS 的分類及工作原理20-22
• 3.2.1 工頻機與高頻機20
• 3.2.2 后備式 UPS20-21
• 3.2.3 在線互動式 UPS21
• 3.2.4 在線式 UPS21-22
• 3.2.5 三種 UPS 比較22
• 3.3 UPS 高可靠性供電方案22-24
• 3.3.1 主從機串聯(lián)“熱備份”22-23
• 3.3.2 直接并機型冗余供電23
• 3.3.3 雙母線供電23-24
• 3.4 UPS 的性能指標24-25
• 3.4.1 輸入特性24
• 3.4.2 輸出特性24-25
• 3.5 功率器件簡介25
• 3.6 UPS 幾種常用器件25-31
• 3.6.1 電力二極管25-26
• 3.6.2 晶閘管（SCR）26
• 3.6.3 功率雙極晶體管（GTR）26
• 3.6.4 功率場效應晶體管（MOSFET）26-28
• 3.6.5 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）28-30
• 3.6.6 幾種功率器件特性比較30-31
• 3.7 UPS 基本原理31-39
• 3.7.1 UPS 系統(tǒng)基本組成31-32
• 3.7.2 整流器32-35
• 3.7.2.1 Boost 電路32-33
• 3.7.2.2 Buck-Boost 電路33
• 3.7.2.3 UPS 中典型 PFC 主功率模塊33-34
• 3.7.2.4 三相 SCR 全橋整流34-35
• 3.7.3 逆變器35-36
• 3.7.3.1 SPWM 波35
• 3.7.3.2 半橋逆變35-36
• 3.7.3.3 全橋逆變36
• 3.7.4 靜態(tài)開關(guān)36-37
• 3.7.5 工作模式37-39
• 3.7.5.1 正常工作模式37
• 3.7.5.2 電池工作模式37-38
• 3.7.5.3 旁路工作模式38
• 3.7.5.4 ECO 工作模式38-39
• 3.7.5.5 維修工作模式39
• 3.8 高壓直流系統(tǒng)概述39-40
• 3.9 高壓直流特點及優(yōu)勢40-41
• 3.10 高壓直流供電方式41-42
• 3.11 本章小結(jié)42-43
• 第四章 電源系統(tǒng)節(jié)能探討43-57
• 4.1 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能評價指標43-44
• 4.2 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)架構(gòu)44-45
• 4.3 UPS 系統(tǒng)45-48
• 4.3.1 工頻 UPS 系統(tǒng)效率分析45-47
• 4.3.2 高頻 UPS 系統(tǒng)效率分析47-48
• 4.4 高壓直流系統(tǒng)48-52
• 4.4.1 240V 單模塊 5.8KW 高壓直流系統(tǒng)48-49
• 4.4.2 240V 單模塊 15KW 高壓直流系統(tǒng)49-50
• 4.4.3 336V 單模塊 15KW 高壓直流系統(tǒng)50-52
• 4.5 市電直供系統(tǒng)52-53
• 4.6 節(jié)能分析53-56
• 4.6.1 高壓直流與市電直供節(jié)能對比分析53-54
• 4.6.2 高壓直流與 UPS 節(jié)能對比分析54-55
• 4.6.3 高壓直流、UPS、市電直供節(jié)能對比分析55-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻58-60
• 致謝60

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