一种支持ac和dc双输入的服务器节能供电设计方法
【专利摘要】本发明提供一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法，其设计过程为：在服务器内设置至少两个电源模块，其中一个电源模块通过UPS供电，该UPS通过市电供电并输出交流电；另一个电源模块通过高压直流电源供电，该高压直流电源通过市电供电并输出直流电；在服务器运行时，运用电源active和standby功能，将两个电源模块同时低负荷运行转换成一个电源中等或者偏高负荷运行；两电源模块均通过PMbus输入指令，降低CPU频率。该一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法和现有技术相比，解决现有数据中心供电系统效率低下的缺陷、提高能源利用率的方法，成本低、节能高效，增加了产品的市场竞争力。
【专利说明】—种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机应用【技术领域】，具体的说是一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法。
【背景技术】
[0002]随着信息技术的发展，互联网技术突飞猛进，我国企业及机构的数据中心建设已进入快速发展的新阶段，形成了建设的新热潮。数据的集中和计算能力的集中在带来巨大利益的同时，也对数据中心的建设提出新的要求。
[0003]新一代数据中心的基本特征中有以下几个主要特征:模块化、快速的可扩充能力、节能与节省空间、高IT资源利用率、高可靠性冗余设计等等。
[0004]对于传统的数据中心，一般采用两路或者多路UPS供电，由于供电线路无可用备份，当市电断电后，容易出现状况；而且UPS中需要电压逆变，能源利用率低。传统模式下，电源多工作在低负荷模式下，工作效率低，造成了能源的极大浪费。
[0005]针对以上问题，我们提出可以同时支持AC和DC双输入的服务器供电设计方法，通过用一路高压直流供电替代其中一路UPS供电，提高数据中心供电可靠性，同时也已提高能源利用率；运用电源的active + standby功能和PMbus输入指令,提高电源工作效率,绿色节能。
[0006]而且随着国内高压直流供电技术的不断推广，以及对节能设备的大量需求，我们预测我们所提出的同时支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法，在数据中心供电产品和服务器市场将有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0007]本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法。
[0008]本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法，其设计过程为:在服务器内设置至少两个电源模块，其中一个电源模块通过UPS供电，该UPS通过市电供电并输出交流电；另一个电源模块通过高压直流电源供电，该高压直流电源通过市电供电并输出直流电；
在服务器运行时，运用电源active和standby功能，将两个电源模块同时低负荷运行转换成一个电源中等或者偏高负荷运行；
两电源模块均通过PMbus输入指令，降低CPU频率，从而降低服务器功率。
[0009]所述两个电源模块交替运行工作，即其中的一个电源模块在运行一段时间后切换至IJ另一电源模块工作，该运行的电源模块运行一段时间后切换回来，顺序循环。
[0010]本发明与现有技术相比所产生的有益效果是:
本发明的一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法增加高压直流供电电源，达到数据中心高可靠的供电能力，并提高能源利用率；运用电源的active + standby功能和PMbus输入指令，提高电源工作效率；通过PMbus输入指令，降低CPU频率，从而降低服务器功率，使电源工作在高效率模式下，此处需要根据具体需要及时间执行；一个电源模块在运行一段时间后可以切换到另一模块工作，这样两个模块交替运行，可以大大降低电源损坏的概率，提高电源的可靠性；改变使用传统UPS和电源模块效率低下、能源浪费的现状，由于无电压逆变过程，所以电能的转换效率要比传统UPS高很多，达到节能效果；实用性强，易于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1是本发明的实现框图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法作以下详细说明。
[0013]为了解决以上问题，如附图1所示，本发明提供了一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法，其设计过程为:
在服务器内设置至少两个电源模块，其中一个电源模块通过UPS供电，该UPS通过市电供电；另一个电源模块通过高压直流电源供电，该高压直流电源通过市电供电，高压直流电源又称直流高压电源，它是由交流市电或三相电输入，数千伏以上或数万伏以上直流电压输出的电源，输出功率数百瓦至数千瓦，一般可稳压或稳流。早先的直流高压电源是将交流市电或三相电由工频高压变压器升压变成交流高压电，然后整流滤波得到直流高压电。由于频率低，电源的体积和重量都比较大，转换效率和稳定度差。
[0014]在服务器运行时,运用电源active和standby功能,将两个电源模块同时低负荷运行转换成一个电源中等或者偏高负荷运行.两电源模块均通过PMbus输入指令，降低CPU频率，从而降低服务器功率。
[0015]所述两个电源模块交替运行工作，即其中的一个电源模块在运行一段时间后切换至IJ另一电源模块工作，该运行的电源模块运行一段时间后切换回来，顺序循环。
[0016]通过上述设计，使得服务器的供电可靠性大幅提升:高压直流供电技术引入的主要目的就在于提升系统的安全性。UPS系统本身仅并联主机具有冗余备份，系统组件之间更多地是串联关系，其可用性是各部分组件可靠性的连乘结果，总体可靠性低于单个组件的可靠性。反观直流系统，系统的并联整流模块、蓄电池组均构成了冗余关系，不可靠性是各组件连乘结果，总体可靠性高于单个组件的可靠性。理论计算和运行实践都表明，直流系统的可靠性要远远高于UPS系统，一个例证就是大型直流系统瘫痪的事故基本没有。
[0017]大大节约能耗:目前大量使用的UPS主机均为在线双变换型，在负载率大于50%时，其转换效率与开关电源相近。但一个不容忽视的现实是，为了保证UPS系统的可靠性，UPS主机均采用n + I (η = 1、2、3)方式运行，加之受后端负载输入的谐波和波峰因数的影响，UPS主机并不能满足运行，通常UPS单机的设计最大稳定运行负载率仅为35?53%。而受后端设备虚提功耗和业务发展的影响，很多UPS系统通常在寿命中后期才能达到设计负载率，甚至根本不能达到设计负载率，UPS主机单机长期运行在很低的负载率，其转换效率通常为80 %多，甚至更低。[0018]对于直流电源系统而言，因其采用模块化结构，可根据输出负载的大小，由监控模块、监控系统或现场值守人员灵活控制模块的开机运行数量，使整流器模块的负载率始终保持在较高的水平，从而使系统的转换效率保持在较高的水平。
[0019]输入参数大大改善:现场测试发现，目前常用的12脉冲在线双变换型UPS主机，力口装11次滤波器后，其输入功率因数通常在0.8?0.9，最大仅为0.95，输入电流谐波含量通常在7.5%左右。
[0020]与此对应，由于PFC电路的应用，额定工况下，开关整流器模块的输入功率因数通常都在0.99以上，输入电流谐波含量通常在5%以下。
[0021]输入参数的改善的直接效果是，前端设备的容量可以大大降低，前端低压配电柜可以不再配置电抗器，从而也可以降低补偿电容的耐压要求。
[0022]带载能力大大提高:UPS系统带载能力受两个因素的制约，一是负载的功率因数，以国内某大型UPS厂商的某型主机为例，在输出功率因数为0.5 (容性)时，其最大允许负载率仅为50% ;二是负载的电流峰值系数，通常UPS主机的设计波峰因数为3，如果负载的电流峰值系数大于3，则UPS主机将降容使用。
[0023]对于直流系统而言，不存在功率因数的问题；因其并联了内阻极低的大容量蓄电池组，加之整流器模块有大量的富余(充电和备用)，其负载高电流峰值系数的负荷能力很强，不需专门考虑安全富余容量。
[0024]割接改造更为方便:对于采用UPS供电的设备来说，除非其采用双电源(或四电源、六电源)，或专门配置有STS设备，否则通常只能采用停电方式割接。对于重要系统来说，这是难以忍受的，更为麻烦的是，一些没有厂家支撑的老型设备，很有可能在停机不能重启的现象。
[0025]直流电源只要做到输出电压和极性相同即可连接到一起，从而实现不停电割接，而这是非常容易做到的。
[0026]本发明解决现有数据中心供电系统效率低下的缺陷，成本低、节能高效，增加了产品的市场竞争力。
[0027]以上所述仅为本发明的实施例而已，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法，其特征在于其设计过程为:在服务器内设置至少两个电源模块，其中一个电源模块通过UPS供电，该UPS通过市电供电并输出交流电；另一个电源模块通过高压直流电源供电，该高压直流电源通过市电供电并输出直流电； 在服务器运行时，运用电源active和standby功能，将两个电源模块同时低负荷运行转换成一个电源中等或者偏高负荷运行； 两电源模块均通过PMbus输入指令，降低CPU频率，从而降低服务器功率。
2.根据权利要求1所述的一种支持AC和DC双输入的服务器节能供电设计方法，其特征在于:所述两个电源模块交替运行工作，即其中的一个电源模块在运行一段时间后切换至IJ另一电源模块工作，该运行的电源模块运行一段时间后切换回来，顺序循环。
【文档编号】H02J9/06GK103730949SQ201310716469
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】刘士豪, 高鹏飞, 滕学军, 肖波, 谷俊杰, 赵吉志 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司