通信用IDC机房供电电源系统的研究

发布时间：2017-08-16 13:14

  本文关键词：通信用IDC机房供电电源系统的研究

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【摘要】：21世纪是信息化的大时代,人们生活中充满了大量的数据信息,大数据、云计算的极速发展带来数据机房膨胀式增长。数据机房的供电质量关系到用户信息的安全。目前,IDC(Internet Data Center)机房的供电方式是市电经过UPS的整流、逆变环节向负载供电的。该供电方式不仅结构复杂,而且需要经过多次电能转换,不仅造成了能量损失,也大大增加了供电系统的故障率。本文首先阐述了当前供电方式的结构特点,针对当前采用UPS冗余供电的IDC机房供电方式,分析当前供电方式在供电可靠性、对电网谐波影响、扩容等方面的缺陷。其次,论述IDC机房服务器等负载采用直流供电的可行性。再次,提出采用高压直流供电(HVDC)的IDC机房新型供电方式,该供电方式应用了光伏发电作为市电直接供电的补充供电能源。最后,简要概括了最近两年IDC机房供电方式的发展趋势。本文重点论述了高压直流供电方式的特点及工作原理,确定了AC/DC变换、绝缘检测的实现方案。高压直流供电系统中整流器采用空间矢量脉宽调制的方法实现,为消除对电网的谐波干扰,整流器控制部分增加电压环和电流环,使交流端电流波形跟随电压波形。本文采用不平衡电桥法实现对正负母线的绝缘检查,不仅能准确有效检测直流母线的绝缘电阻值,并且能够准确定位到绝缘故障的分支母线,提高了高压直流供电系统直流端绝缘情况的监察。新型IDC机房供电系统应用光伏发电作为市电的补充供电能源,将光伏发电与蓄电池并联,该连接方式既可以充分利用新能源发电为数据机房供电,又弥补了光伏发电电能质量不稳定的缺陷。根据高压直流输出的电压等级及蓄电池均充、浮充的电压范围,确定该高压直流柜配置的蓄电池数量,并设计了供电系统的二次接线图。
【关键词】：IDC机房供电 高压直流 绝缘检查
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-17
• 1.1 课题背景和研究意义14-15
• 1.1.1 IDC机房概述14-15
• 1.1.2 IDC机房高压直流供电的意义15
• 1.2 本文主要研究内容15-17
• 2 目前供电系统的结构17-27
• 2.1 IDC机房对供电系统的要求17-18
• 2.1.1 IDC机房概述17
• 2.1.2 供电可靠性17-18
• 2.1.3 可扩展性18
• 2.1.4 供电系统建设成本18
• 2.1.5 谐波干扰18
• 2.1.6 智能监控18
• 2.2 机房供电实施方案的现状18-20
• 2.3 机房供电实施方案的研究20-24
• 2.3.1 一路UPS系统和一路市电组成双路电源系统20-21
• 2.3.2 并联母线的准独立双路UPS电源系统21-22
• 2.3.3 完全独立的双路UPS电源系统22-24
• 2.4 现行供电系统的缺陷24-26
• 2.4.1 能耗问题24
• 2.4.2 单点故障隐患24-25
• 2.4.3 谐波问题25
• 2.4.4 容量扩充问题25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 新型供电方式及其优点27-34
• 3.1 直流供电的可行性27-29
• 3.1.1 直流供电的可行性分析27-28
• 3.1.2 直流供电电压选择28-29
• 3.2 高压直流供电29-31
• 3.3 高压直流供电的优势31-33
• 3.3.1 供电可靠性31
• 3.3.2 可扩展性31
• 3.3.3 能量消耗31-32
• 3.3.4 建设成本及维护管理32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 高压直流供电系统建模34-53
• 4.1 PFC整流34-38
• 4.2 整流器模型建立38-42
• 4.2.1 整流器拓扑结构38-39
• 4.2.2 整流器数学模型39-42
• 4.3 绝缘检查原理42-45
• 4.3.1 总母线不平衡电桥法绝缘监测原理43-44
• 4.3.2 分支母线漏电流法绝缘监测原理44-45
• 4.4 绝缘检查实现方案45-47
• 4.5 整流器模型仿真47-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 直流供电系统的结构53-58
• 5.1 高压直流供电系统结构53-54
• 5.2 整流模块的配置54
• 5.3 蓄电池的配置54
• 5.4 太阳能光伏发电的应用54-55
• 5.5 供电系统的发展趋势浅析55-57
• 5.6 本章小结57-58
• 6 高压直流供电系统实验室测试58-62
• 6.1 实验环境介绍58-59
• 6.2 稳态试验59-60
• 6.3 暂态试验60-61
• 6.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 作者简介及读研期间主要科研成果67

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