一種支持ac和dc雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法，其設計過程為：在服務器內(nèi)設置至少兩個電源模塊，其中一個電源模塊通過UPS供電，該UPS通過市電供電并輸出交流電；另一個電源模塊通過高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過市電供電并輸出直流電；在服務器運行時，運用電源active和standby功能，將兩個電源模塊同時低負荷運行轉換成一個電源中等或者偏高負荷運行；兩電源模塊均通過PMbus輸入指令，降低CPU頻率。該一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法和現(xiàn)有技術相比，解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)效率低下的缺陷、提高能源利用率的方法，成本低、節(jié)能高效，增加了產(chǎn)品的市場競爭力。
【專利說明】—種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機應用【技術領域】，具體的說是一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法。
【背景技術】
[0002]隨著信息技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術突飛猛進，我國企業(yè)及機構的數(shù)據(jù)中心建設已進入快速發(fā)展的新階段，形成了建設的新熱潮。數(shù)據(jù)的集中和計算能力的集中在帶來巨大利益的同時，也對數(shù)據(jù)中心的建設提出新的要求。
[0003]新一代數(shù)據(jù)中心的基本特征中有以下幾個主要特征:模塊化、快速的可擴充能力、節(jié)能與節(jié)省空間、高IT資源利用率、高可靠性冗余設計等等。
[0004]對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，一般采用兩路或者多路UPS供電，由于供電線路無可用備份，當市電斷電后，容易出現(xiàn)狀況；而且UPS中需要電壓逆變，能源利用率低。傳統(tǒng)模式下，電源多工作在低負荷模式下，工作效率低，造成了能源的極大浪費。
[0005]針對以上問題，我們提出可以同時支持AC和DC雙輸入的服務器供電設計方法，通過用一路高壓直流供電替代其中一路UPS供電，提高數(shù)據(jù)中心供電可靠性，同時也已提高能源利用率；運用電源的active + standby功能和PMbus輸入指令,提高電源工作效率,綠色節(jié)能。
[0006]而且隨著國內(nèi)高壓直流供電技術的不斷推廣，以及對節(jié)能設備的大量需求，我們預測我們所提出的同時支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法，在數(shù)據(jù)中心供電產(chǎn)品和服務器市場將有廣泛的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的技術任務是解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法。
[0008]本發(fā)明的技術方案是按以下方式實現(xiàn)的，該一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法，其設計過程為:在服務器內(nèi)設置至少兩個電源模塊，其中一個電源模塊通過UPS供電，該UPS通過市電供電并輸出交流電；另一個電源模塊通過高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過市電供電并輸出直流電；
在服務器運行時，運用電源active和standby功能，將兩個電源模塊同時低負荷運行轉換成一個電源中等或者偏高負荷運行；
兩電源模塊均通過PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務器功率。
[0009]所述兩個電源模塊交替運行工作，即其中的一個電源模塊在運行一段時間后切換至IJ另一電源模塊工作，該運行的電源模塊運行一段時間后切換回來，順序循環(huán)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所產(chǎn)生的有益效果是:
本發(fā)明的一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法增加高壓直流供電電源，達到數(shù)據(jù)中心高可靠的供電能力，并提高能源利用率；運用電源的active + standby功能和PMbus輸入指令，提高電源工作效率；通過PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務器功率，使電源工作在高效率模式下，此處需要根據(jù)具體需要及時間執(zhí)行；一個電源模塊在運行一段時間后可以切換到另一模塊工作，這樣兩個模塊交替運行，可以大大降低電源損壞的概率，提高電源的可靠性；改變使用傳統(tǒng)UPS和電源模塊效率低下、能源浪費的現(xiàn)狀，由于無電壓逆變過程，所以電能的轉換效率要比傳統(tǒng)UPS高很多，達到節(jié)能效果；實用性強，易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)框圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本發(fā)明的一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法作以下詳細說明。
[0013]為了解決以上問題，如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法，其設計過程為:
在服務器內(nèi)設置至少兩個電源模塊，其中一個電源模塊通過UPS供電，該UPS通過市電供電；另一個電源模塊通過高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過市電供電，高壓直流電源又稱直流高壓電源，它是由交流市電或三相電輸入，數(shù)千伏以上或數(shù)萬伏以上直流電壓輸出的電源，輸出功率數(shù)百瓦至數(shù)千瓦，一般可穩(wěn)壓或穩(wěn)流。早先的直流高壓電源是將交流市電或三相電由工頻高壓變壓器升壓變成交流高壓電，然后整流濾波得到直流高壓電。由于頻率低，電源的體積和重量都比較大，轉換效率和穩(wěn)定度差。
[0014]在服務器運行時,運用電源active和standby功能,將兩個電源模塊同時低負荷運行轉換成一個電源中等或者偏高負荷運行.兩電源模塊均通過PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務器功率。
[0015]所述兩個電源模塊交替運行工作，即其中的一個電源模塊在運行一段時間后切換至IJ另一電源模塊工作，該運行的電源模塊運行一段時間后切換回來，順序循環(huán)。
[0016]通過上述設計，使得服務器的供電可靠性大幅提升:高壓直流供電技術引入的主要目的就在于提升系統(tǒng)的安全性。UPS系統(tǒng)本身僅并聯(lián)主機具有冗余備份，系統(tǒng)組件之間更多地是串聯(lián)關系，其可用性是各部分組件可靠性的連乘結果，總體可靠性低于單個組件的可靠性。反觀直流系統(tǒng)，系統(tǒng)的并聯(lián)整流模塊、蓄電池組均構成了冗余關系，不可靠性是各組件連乘結果，總體可靠性高于單個組件的可靠性。理論計算和運行實踐都表明，直流系統(tǒng)的可靠性要遠遠高于UPS系統(tǒng)，一個例證就是大型直流系統(tǒng)癱瘓的事故基本沒有。
[0017]大大節(jié)約能耗:目前大量使用的UPS主機均為在線雙變換型，在負載率大于50%時，其轉換效率與開關電源相近。但一個不容忽視的現(xiàn)實是，為了保證UPS系統(tǒng)的可靠性，UPS主機均采用n + I (η = 1、2、3)方式運行，加之受后端負載輸入的諧波和波峰因數(shù)的影響，UPS主機并不能滿足運行，通常UPS單機的設計最大穩(wěn)定運行負載率僅為35?53%。而受后端設備虛提功耗和業(yè)務發(fā)展的影響，很多UPS系統(tǒng)通常在壽命中后期才能達到設計負載率，甚至根本不能達到設計負載率，UPS主機單機長期運行在很低的負載率，其轉換效率通常為80 %多，甚至更低。[0018]對于直流電源系統(tǒng)而言，因其采用模塊化結構，可根據(jù)輸出負載的大小，由監(jiān)控模塊、監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)場值守人員靈活控制模塊的開機運行數(shù)量，使整流器模塊的負載率始終保持在較高的水平，從而使系統(tǒng)的轉換效率保持在較高的水平。
[0019]輸入?yún)?shù)大大改善:現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，目前常用的12脈沖在線雙變換型UPS主機，力口裝11次濾波器后，其輸入功率因數(shù)通常在0.8?0.9，最大僅為0.95，輸入電流諧波含量通常在7.5%左右。
[0020]與此對應，由于PFC電路的應用，額定工況下，開關整流器模塊的輸入功率因數(shù)通常都在0.99以上，輸入電流諧波含量通常在5%以下。
[0021]輸入?yún)?shù)的改善的直接效果是，前端設備的容量可以大大降低，前端低壓配電柜可以不再配置電抗器，從而也可以降低補償電容的耐壓要求。
[0022]帶載能力大大提高:UPS系統(tǒng)帶載能力受兩個因素的制約，一是負載的功率因數(shù)，以國內(nèi)某大型UPS廠商的某型主機為例，在輸出功率因數(shù)為0.5 (容性)時，其最大允許負載率僅為50% ;二是負載的電流峰值系數(shù)，通常UPS主機的設計波峰因數(shù)為3，如果負載的電流峰值系數(shù)大于3，則UPS主機將降容使用。
[0023]對于直流系統(tǒng)而言，不存在功率因數(shù)的問題；因其并聯(lián)了內(nèi)阻極低的大容量蓄電池組，加之整流器模塊有大量的富余(充電和備用)，其負載高電流峰值系數(shù)的負荷能力很強，不需專門考慮安全富余容量。
[0024]割接改造更為方便:對于采用UPS供電的設備來說，除非其采用雙電源(或四電源、六電源)，或專門配置有STS設備，否則通常只能采用停電方式割接。對于重要系統(tǒng)來說，這是難以忍受的，更為麻煩的是，一些沒有廠家支撐的老型設備，很有可能在停機不能重啟的現(xiàn)象。
[0025]直流電源只要做到輸出電壓和極性相同即可連接到一起，從而實現(xiàn)不停電割接，而這是非常容易做到的。
[0026]本發(fā)明解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)效率低下的缺陷，成本低、節(jié)能高效，增加了產(chǎn)品的市場競爭力。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法，其特征在于其設計過程為:在服務器內(nèi)設置至少兩個電源模塊，其中一個電源模塊通過UPS供電，該UPS通過市電供電并輸出交流電；另一個電源模塊通過高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過市電供電并輸出直流電； 在服務器運行時，運用電源active和standby功能，將兩個電源模塊同時低負荷運行轉換成一個電源中等或者偏高負荷運行； 兩電源模塊均通過PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務器功率。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種支持AC和DC雙輸入的服務器節(jié)能供電設計方法，其特征在于:所述兩個電源模塊交替運行工作，即其中的一個電源模塊在運行一段時間后切換至IJ另一電源模塊工作，該運行的電源模塊運行一段時間后切換回來，順序循環(huán)。
【文檔編號】H02J9/06GK103730949SQ201310716469
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權日:2013年12月23日
【發(fā)明者】劉士豪, 高鵬飛, 滕學軍, 肖波, 谷俊杰, 趙吉志 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司