مناقشة حول وضع مصدر الطاقة لغرفة الكمبيوتر في مركز البيانات
في بناء غرفة IDC ، فإن بناء نظام الطاقة هو بلا شك الأولوية القصوى.إن تطوير الأعمال المختلفة والعمل المستقر للخوادم المختلفة لا ينفصلان عن مصدر طاقة مستقر وموثوق وغير منقطع.تناقش هذه الورقة باختصار المبدأ الأساسي والمزايا والعيوب وإمكانية وجود العديد من هياكل أنظمة الطاقة في غرفة IDC.
1 ، الطلب على غرفة IDC لإمدادات الطاقة له الخصائص التالية
1. موثوقية عالية لإمدادات الطاقة
عملاء IDC هم عمومًا عملاء مؤسسيون ، وبعضهم عبارة عن مواقع ويب إلكترونية.في حالة انقطاع الحمل ، سيواجه مقدمو خدمة IDC خسائر فادحة ، لذلك لديهم متطلبات عالية لموثوقية مصدر الطاقة.
2. قدرة تحميل كبيرة
يعد الاستثمار في بناء غرفة الكمبيوتر IDC ضخمًا ، وسيأخذ في الاعتبار نمو الأعمال في السنوات القليلة المقبلة ، لذلك يجب أن يكون قادرًا على القيام بحجم أعمال كبير بما يكفي.بشكل عام ، يتم وضع حوالي 50-100 من الرفوف في غرفة الماكينة ، وتبلغ حمولة كل رف حوالي آلاف الواط.لذلك ، فإن حمولة غرفة الماكينة تتراوح من مئات إلى آلاف الواط.قد يقوم مركز IDC ببناء غرف ماكينات متعددة.
3. وضع مصدر طاقة مركزي نسبيًا
من أجل تقاسم المخاطر ومراعاة راحة إدارة إمداد الطاقة المركزية ، يتم النظر إليها عمومًا وفقًا لسعة تحميل غرفة الكمبيوتر ، والتي تتراوح من مئات إلى آلاف الكيلوات.
4. متطلبات عالية للتلوث التوافقي للمعدات
مع المتطلبات المتزايدة للدولة للحفاظ على الطاقة وحماية البيئة ، يستجيب مشغلو الاتصالات بشكل إيجابي.في الوقت نفسه ، تعد غرفة IDC أيضًا مستخدمًا كبيرًا للطاقة ، وهو التركيز الرئيسي لوحدات إمداد الطاقة.لديه درجة عالية من الاهتمام بالتوافقيات ، وهو اتجاه.
2 ، حل مزود طاقة UPS التقليدي
تتطلب معدات اتصالات البيانات التقليدية مصدر طاقة دخل التيار المتردد ، والذي يكون بشكل عام نفس الجهد والتردد مثل مزود الطاقة البلدية ، أي 220 فولت ، 50 هرتز أحادي الطور تيار متردد.نظام الإمداد بالطاقة لمعدات اتصالات البيانات التقليدية هو نظام UPS.يتكون نظام UPS بشكل عام من المعدل والعاكس والبطارية والمفتاح الثابت.عندما تكون طاقة التيار الكهربائي طبيعية ، يتم تحويل طاقة التيار الكهربائي إلى طاقة تيار مستمر من خلال مقوم لتزويد العاكس وشحن البطارية في نفس الوقت.يقوم العاكس بتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد لتوفير الحمل.في حالة فشل UPS ، يمكن تحويل الحمل لتجاوز مصدر طاقة التيار الرئيسي من خلال مفتاح ثابت.في حالة انقطاع التيار الكهربائي على المدى الطويل ، ستقوم مجموعة المولدات الاحتياطية بتزويد الطاقة.
على الرغم من أن المعدات الموجودة في غرفة IDC يتم تشغيلها بواسطة مصدر طاقة أحادي الطور ، إلا أن الطاقة تزداد حجمًا وأكبر ، ولا يمكن عمل طاقة UPS أحادية الطور كثيرًا ، وهو أمر محدود.الحل هو استخدام UPS ثلاثي الطور لإمداد الطاقة ، وتنقسم الطاقة عمومًا إلى ثلاث مراحل ، ويتم دمج UPS في نفس الوقت لحل موثوقية مصدر الطاقة.نظرًا لأن UPS توفر الطاقة أخيرًا لمعدات البيانات من خلال العاكس ، إذا فشل العاكس وجزء التبديل ، فإن البطارية لا تزود الطاقة مباشرة إلى معدات البيانات ، مما سيؤدي إلى انقطاع جهاز البيانات.
العديد من أوضاع إمداد طاقة UPS الشائعة
1. النسخ الاحتياطي الساخنة جنبا إلى جنب
يعمل وضع مصدر طاقة UPS هذا على التخلص من نقطة فشل واحدة ويسهل إدراكها ، ولكن يتم تحميل UPS واحد فقط في نفس الوقت.لذلك ، فإنه يعاني من مشاكل ضعف قدرة التحميل الزائد والتقادم غير المتكافئ للآلات الرئيسية والاحتياطية ، والتي نادراً ما تستخدم في الوقت الحاضر.
2. التكرار الموازي
أكبر ميزة لوضع مزود الطاقة UPS هو أنه يمكن تقسيم الحمل بالتساوي.إذا فشل أي UPS ، فسيتم قطعه.لا يزال بإمكان نظام UPS العمل في وضع الاتصال دون أي تبديل.يمكن زيادة سعة النظام عن طريق إضافة UPS وفقًا للحمل.
3. وضع إمداد طاقة ناقل مزدوج
تتمثل أكبر ميزة في وضع مزود الطاقة UPS هذا في توفير ناقلتي إمداد طاقة غير متأثرين بشكل متبادل في نفس الوقت ، والتي يتم توفيرها على التوالي لأحمال طاقة مزدوجة أو أحمال طاقة فردية من خلال STS.تقضي هذه الطريقة أيضًا على نقطة الخطأ الفردية ، ولكنها تقتصر على مخطط إمداد الطاقة ، تتم إضافة LBS (التحكم المتزامن) و STS (التبديل ثنائي الاتجاه) ، لذلك تتم إضافة نقطة الخطأ أيضًا.
مزايا نظام إمداد الطاقة UPS:
المخطط الفني ناضج ويستخدم على نطاق واسع في الوقت الحاضر.
خرج التيار المتردد ، ليس من السهل سحب القوس.
عيوب نظام تزويد الطاقة UPS:
من الصعب الموازاة ، ويلزم تزامن الجهد والتردد والمرحلة.
تصميم النظام معقد وهناك العديد من نقاط الفشل الفردية
هناك العديد من مراحل التحول والكفاءة منخفضة نسبيًا
مدخلات عالية متناسقة وعامل طاقة منخفض
3 ، حل نظام هجين تقاسم ناقل 48V
يتميز هيكل نظام إمداد الطاقة هذا بأن أنظمة الإمداد بالطاقة لحمل التيار المستمر واستخدام حمل التيار المتردد - ناقل 48 فولت كمصدر طاقة دخل.في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو فشل المقوم ، لا ينقطع مصدر طاقة ناقل - 48 فولت لأن البطارية متصلة بالتوازي مع ناقل الإخراج.يتم تشغيل حمل التيار المباشر بواسطة - ناقل 48 فولت ، ويتم تشغيل حمل التيار المتردد بواسطة العاكس ، أي أن العاكس الذي يتم تشغيله بواسطة - مصدر طاقة تيار مستمر 48 فولت يحل محل عمليات التشغيل.
مزايا حل النظام الهجين:
التكنولوجيا ناضجة.مصدر الطاقة 48 فولت هو مصدر طاقة حقيقي غير متقطع مع خرج نقي ، وبالتالي تم تحسين الاستقرار العام للنظام.ليس من السهل سحب القوس وله أمان عالي.
عيوب حل النظام الهجين:
في سلسلة الطاقة الخاصة بحمل التيار المتردد ، يتم زيادة عدد تحويل الطاقة ، والجهد منخفض والتيار كبير ، مما يزيد من الخسارة ويقلل من كفاءة النظام.
هيكل نظام إمداد الطاقة هذا قابل للتطبيق فقط في الحالة التي يكون فيها حمل التيار المتردد متوسطًا وصغيرًا.
4 ، نوع المعدل RAC حل إمداد الطاقة عالي الجهد
قامت فرانس تيليكوم بتجربتها ، ممثلة بأفضل مصدر طاقة جديد لشبكات وخدمات الاتصالات الجديدة الذي نشرته شركة Intelec في عام 2001 والبحث الجديد حول تكنولوجيا تزويد الطاقة RAC التي تدمج الاتصالات والبيانات التي تم نشرها في عام 2000.نظام تزويد الطاقة RAC ، على غرار نظام تزويد الطاقة التقليدي 48V DC ، يتم استبدال ناقل التيار المستمر بالحافلة المصححة ، والتي هي في الواقع نابض بالتيار المستمر.يتكون النظام من جسر المعدل ، وحزمة البطارية ذات الجهد العالي ، ومفتاح البطارية ، والشاحن ، وما إلى ذلك. يجب تعويض قمع التيار التوافقي للإدخال وعامل الطاقة لنظام إمداد الطاقة RAC ، ويجب توصيل الكابت التوافقي بالتوازي على RAC أوتوبيس.
مزايا حل إمداد الطاقة ذو الجهد العالي:
لا توجد سوى مرحلة تحويل واحدة في دائرة إمداد الطاقة بأكملها ، مع خسارة منخفضة وكفاءة عالية ؛يتم استخدام شاحن البطارية فقط لشحن البطارية في وضع عدم الاتصال ، لذا فهي ذات سعة صغيرة وتكلفة منخفضة.عيوب حل إمداد الطاقة بالجهد العالي Rac:
يتم اعتماد معايير عالية الجهد والسلامة.يتم استخدام عدد كبير من البطاريات المفردة ، الأمر الذي يتطلب إدارة أكثر صرامة للبطارية.
5 ، مناقشة حول جدوى مصدر طاقة تيار مستمر عالي الجهد
تتمثل حالة مصدر الطاقة الداخلي لمعدات البيانات في أن مصدر الطاقة الداخلي لمضيف الكمبيوتر والشاشة والطابعة والمعدات الكهربائية الأخرى يقوم بتبديل مصدر الطاقة.يتم تصحيح المدخلات AC 220V وترشيحها إلى DC 300V ، ثم يتم تقليلها وتثبيتها إلى جهد منخفض من خلال أنبوب تبديل الطاقة ومحول التحويل لتوفير الطاقة لكل جزء.بشكل عام ، يتراوح جهد التيار المتردد بين 110-250 فولت ، ويكون جهد التيار المستمر بعد التصحيح والتصفية بين 150 فولت -340 فولت.لذلك ، إذا تم إدخال جهد تيار مستمر 150v-340v إلى هذه المعدات ، فيمكن للجهاز العمل بشكل طبيعي.بالنظر إلى أن الجهد المقنن يقع في نطاق 228 فولت ~ 280 فولت (19 أو 20 بطارية احتياطية 12 فولت) ، لا تزال طاقة التيار المستمر 228 فولت ~ 280 فولت بعد المرور عبر دائرة مقوم الجسر والترشيح ، وتتراوح بين 150 فولت -340 فولت ، وبالتالي فإن التبديل لا يزال بإمكان مصدر الطاقة العمل بشكل طبيعي ، تظهر التجارب الحالية أن التأثير جيد عندما تدخل معدات البيانات حوالي dc270v.
6 ، الحل 1 من نظام إمداد طاقة التيار المستمر عالي الجهد
دخل التيار المتردد ودائرة المقوم وبطارية التخزين والشاحن لمخطط مورد التيار المستمر للجهد العالي I هي نفس نظام تزويد الطاقة RAC.الفرق هو أن نظام إمداد الطاقة Rac يزود RAC مباشرة بمحول DC / DC مركزي عالي الطاقة ، ثم يحولها إلى تيار مستمر عالي الجهد ثابت.اختبرت شركة NTT اليابانية هذا النظام.في حالة انقطاع طاقة إدخال التيار المتردد ، تزود البطارية 270V DC لمعدات التحميل من خلال مفتاح DC ومحول DC / DC عالي الطاقة.
مزايا نظام إمداد الطاقة هذا:
موثوقية وكفاءة عالية ، خاصة عندما تكون قوة معدات التحميل كبيرة ؛منخفض الكلفة؛
عيوب نظام إمداد الطاقة هذا:
تم اعتماد DC / DC واحد عالي الطاقة ، مع معايير عالية الجهد والتيار العالي والسلامة ؛يتم استخدام عدد كبير من البطاريات ، الأمر الذي يتطلب إدارة أكثر صرامة للبطارية.
7 ، الحل الثاني من نظام تزويد الطاقة HVDC
هذا المخطط هو نظام إمداد طاقة تجريبي لمشغلي الاتصالات المحليين لتحسين إمدادات الطاقة في غرفة IDC.كان يانتشنغ تيليكوم الممثل الأول.الآن حاولت بعض فروع الاتصالات والفروع المتنقلة ذلك.على غرار نظام إمداد الطاقة التقليدي 48 فولت ، فهو يتألف من عدة مقومات وبطاريات متوازية زائدة عن الحاجة.في ظل الظروف العادية ، يقوم المعدل بتحويل الطاقة الرئيسية إلى طاقة تيار مستمر بجهد 270 فولت لتزويد معدات الاتصالات وشحن البطارية في نفس الوقت.في حالة انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي ، يتم تفريغ البطارية لتزويد معدات الاتصالات بالطاقة.في حالة انقطاع التيار الكهربائي على المدى الطويل ، يجب أن تقوم مجموعة المولدات الاحتياطية بتزويد الطاقة.كما هو الحال مع نظام إمداد الطاقة التقليدي - 48 فولت تيار مستمر ، فإن وقت استعداد البطارية هو 1 ~ 24 ساعة ، ووقت الاستعداد النموذجي للبطارية هو 1 ~ 3 ساعات.انعكست مزايا نظام إمداد الطاقة DC عالي الجهد هذا بشكل كامل في التجربة.
مزايا نظام إمداد الطاقة هذا:
الموثوقية: يتم توصيل الإخراج المعياري لمصدر الطاقة والبطارية بشكل مباشر بالتوازي مع توفير الطاقة للحمل ، والبطارية متصلة مباشرة بالتوازي مع ناقل الإخراج ، وإمدادات طاقة الناقل غير منقطعة.تم اعتماد التحكم الموزع الهرمي ، ويتم التحكم في وحدة المعدل و CSU بشكل مستقل في حالة حدوث خطأ لتجنب انتشار الخطأ.
سهولة الصيانة: يمكن التحكم في التشغيل المتوازي السهل ، وتصميم وحدات تزويد الطاقة ، ودعم المكونات الساخنة ، والاستبدال السهل ، والتحكم الموزع الهرمي ، ووحدة المعدل ، و CSU بشكل مستقل لسهولة الصيانة.
إدارة ذكية: مثل نظام إمداد الطاقة التقليدي بجهد 48 فولت ، تتبنى إدارة النظام وضع إدارة ذكي شامل ؛تعتبر إدارة جزء البطارية مثالية ، مما يطيل عمر خدمة البطارية بشكل فعال.
لا يوجد تداخل متناسق وتوسع سهل في السعة: بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر والخوادم ، تم اعتماد إدخال التيار المستمر ، والذي لم يعد يعاني من مشكلة الطور والتردد.يصبح الاتصال المتوازي متعدد الآلات بسيطًا وسهلاً دون تدخل متناسق.
الأمان: تم اعتماد الخزانة الكهربائية القياسية لمراقبة حالة العزل لمخرج التحويلة والحافلة في الوقت الفعلي ، مع أمان عالٍ.
أداء التكلفة: بالنسبة للنظام بنفس السعة ، يعتمد نظام إمداد طاقة التيار المستمر عالي الجهد وضع n + 1 ، والذي يتميز باستثمار منخفض وأداء عالي التكلفة.
عيوب نظام إمداد الطاقة هذا:
يتطلب نظام إمداد الطاقة هذا مكونات خاصة للتيار المستمر ؛متطلبات عالية لإطفاء قوس الجهاز ؛نظرًا للجهد العالي وعدم وجود عبور صفري ، فإنه يتمتع بمتطلبات عالية للسلامة.
7 ، الحل 3 من نظام إمداد الطاقة HVDC
المخطط 3 لنظام إمداد طاقة التيار المستمر عالي الجهد مشابه للمخطط 2. والفرق هو أن نظام إمداد الطاقة في المخطط 3 يضيف دائرة تعزيز لزيادة جهد خرج التيار المستمر إلى 400 فولت (يحتوي نظام إمداد الطاقة المماثل هذا على نقطة تجريبية في شركة متنقلة بجهد تيار مستمر 350 فولت).إنه مزود طاقة خاص للخادم عالي الجهد.في الوقت الحاضر ، هذا الخادم لا يزال قيد التطوير.نظرًا لجهد الإخراج العالي للنظام ، فإن بعض الخوادم المستخدمة غير متوفرة ، ولكن نظرًا لبعض المزايا البارزة ، فقد تصبح اتجاهًا للتطوير في المستقبل.
مزايا نظام إمداد الطاقة لهذا المخطط:
مزود طاقة معياري ، بطارية متصلة مباشرة للتحميل ، إمداد طاقة للحافلة دون انقطاع ؛أعلى كفاءة في استهلاك الطاقة وأكثرها توفيرًا للطاقة ؛الناتج هو تيار مستمر ، بدون عامل معدل ومشاكل توافقية ، مع قدرة تحميل قصوى ؛أصغر كابل إمداد بالطاقة يوفر التكلفة والمساحة.
عيوب نظام إمداد الطاقة لهذا المخطط:
من السهل أن يتسبب تركيب وإزالة الخطأ في حدوث انحناء ؛متطلبات عالية للسلامة ومتطلبات عالية للأجهزة.
استنتاج
أدى التطور السريع لتكنولوجيا الاتصالات السلكية واللاسلكية إلى تعزيز تقدم تكنولوجيا معدات الإمداد بالطاقة.يعد المخطط 2 والمخطط 3 لنظام إمداد طاقة التيار المستمر عالي الجهد مناسبين بشكل خاص لمصدر طاقة غرفة IDC في المناسبات ذات طاقة المعدات العالية نظرًا لموثوقيتها العالية وكفاءتها العالية.المخطط 2 مناسب للخادم الحالي وهو أيضًا المخطط الأكثر ملاءمة لتحويل مصدر الطاقة في غرفة IDC.قد يكون المخطط 3 اتجاه تطوير لمزود طاقة المعدات في غرفة IDC.ما هو أفضل نظام إمداد بالطاقة في غرفة IDC لا يزال يستحق المناقشة والبحث المعمق ، وفي النهاية سيتم العثور على مخطط مناسب.