В этой ситуации управление фазовым сдвигом развязки необходимо для язычкового преобразователя и системы распределения мощности
. В этом замкнутом контуре управления обратной связью для этой ситуации строится развязывающая матрица и применяется путем определения недиагональных элементов матрицы, так что может быть получено развязывающее управление [18].
Во-первых, выведите матрицу для выражения постоянных токов первичной обмотки. а третичная сторона и угол фазового сдвига:
=
=
(4)
Затем, введя подходящую матрицу [ ] для вариации фазового сдвига δ
2
’, δ
3
’:
=
=
(5)
Переставим (4) и (5) выражения фазового сдвига вариация и постоянные токи это:
=
=
(6)
После этого используйте соответствующую матрицу [], которая удовлетворяет [ ] [ ]
=
[1, 1]; таким образом, матрица [ ] является обратной матрицей [ ], и бездиагональные элементы входной-выходной характеристики операцией могут быть установлены в 0:
=
( )(
− )
( )(
− ) (7)
=
( )(
− )
( )(
− ) (8)
Рис.6. Схема управления потоком мощности в системе распределения мощности с помощью табуляционного преобразователя. Рис.7. Схема энергопотребления в течение трех периодов моделирования.
В этом условии ( ) представляет собой такой контроллер, как пропорциональность или интегрирование. Поэтому при правильном построении замкнутого контура управления матрица изменения фазового сдвига δ
2
'и δ
3
", то разность фаз в δ
2
, δ
3
не будут мешать друг другу, когда управление P
2
или П
3
. Из приведенных выше уравнений схема управления с обратной связью по замкнутому контуру показана на рис. 5, фазовый сдвиг δ
2
, δ
3
может быть определен независимо для управления мощностью, передаваемой в системе распределения электроэнергии
.
Управление балансировкой
нагрузки Управление питанием системы распределения электроэнергии в данных центр становится все более важным методом повышения общей эффективности системы. Эффективное управление питанием способствует корректной работе во
время изменения мощности в центре обработки данных. Кроме того, управление питанием также может распределяться для регулировки спроса между
стойками центра обработки данных таким образом, чтобы обеспечить балансировку электрической нагрузки.
В данной работе предлагается управление балансировкой нагрузки, позволяющее анализировать потребляемую мощность нагрузки и соответственно оценивать распределение мощности в каждой стойке, тем самым экономить мощность в системе распределения мощности. Условие балансировки мощности системы распределения мощности постоянного тока следует из приведенных ниже уравнений:
= (
)/3
=
−
=
−
(9)
Где, Р
2
*, и P
3
* обозначьте эталон мощности для каждой мощности в преобразователе вкладок. Из (9) ясно, что мощность
, передаваемая в преобразователе TAB, определяется
мощностью нагрузки в реальном времени и входной мощностью в каждой силовой стойке. Используя управление балансировкой нагрузки, входная мощность системы распределения питания постоянного тока может быть сбалансирована, в то время
как преобразователь TAB может передавать мощность между силовыми стойками с помощью управления сдвигом фаз. На основе упомянутого вывода управления потоком мощности предложена схема способа управления потоком мощности , показанная на рис.6, состоящая из
управления фазовым сдвигом замкнутого контура и управления балансировкой нагрузки. Когда мощность нагрузки на клемме системы распределения мощности постоянного тока изменяется во время работы с полной или половинной нагрузкой , схема управления балансировкой нагрузки определяет потребляемую мощность и команду на язычковый преобразователь, поэтому
передача мощности в системе распределения мощности соответственно регулируется с помощью язычкового преобразователя.
IV.
S
ИМИТАЦИЯ
Р
ESULTS
Для подтверждения управления потоком электроэнергии для
системы распределения электроэнергии постоянного тока с помощью преобразователя TAB моделирование проводится в режиме полной нагрузки и половинной нагрузки, используя вход сети постоянного тока 380 В. Имитационная модель
системы распределения мощности с использованием TAB-преобразователя основана на рис.2. Резисторы в конце системы распределения представляют собой резистивные нагрузки в сетевой системе, такие как серверы
или ИТ-нагрузка, которые потребляют непостоянное количество мощности
в соответствии с требованиями. В моделировании применено управление фазовым сдвигом для TAB -преобразователей. На
основе рис.2 построена имитационная модель Powersim (PSIM).
ТАБЛИЦА I.
П
АРАМЕТРЫ
380 V
ВКЛАДКА
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ А
DC
СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ
.
Напряжение постоянного тока
VDC
380 В
Частота переключения
15 кГц
Внешний
индуктивность
43.47 мкх
Трансформатор
утечка
индуктивность
1.1 мкх ТАБЛИЦА II.
S
ПАРАМЕТРЫ ИМИТАЦИИ
,
ДЛЯ
380В
ВКЛАДКА
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В СИСТЕМЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
.
Полный
нагрузка без ВКЛАДКИ
Полная нагрузка
сВКЛАДКОЙ Половинная нагрузка
сВКЛАДКОЙ
П
1
0
5 кВт
2,5 кВт
П
2
0
5 кВт
2,5 кВт
П
3
0 10
кВт
5
кВт
П
S1
5кВт 10кВт 5кВт
П
S2
5кВт 10кВт 5кВт
П
S3
20kW 10kW 5kW
П
R1
5кВт
5кВт
2,5 кВт
П
R2
5кВт
5кВт
2,5 кВт
П
R3
20 кВт
20 кВт
10 кВт
После построения системы распределения мощности постоянного тока с использованием преобразователя 380 В TAB с управлением потоком мощности,
условие моделирования разработано, как показано в таблице 2, в течение трех периодов, несбалансированного периода полной нагрузки
, сбалансированного периода полной нагрузки и сбалансированного периода половинной нагрузки.
На рис.7 показана схема потока мощности в течение трех периодов:
полной нагрузки без работы табуляционного преобразователя, полной нагрузки с табуляционным преобразователем и половинной нагрузки с табуляционным преобразователем. Инжир. на рис. 8 приведены результаты моделирования системы распределения мощности с помощью преобразователя
380В TAB под управлением потока мощности. В первом
периоде система распределения мощности находится в режиме несбалансированной полной нагрузки, без использования TAB-преобразователя и
управления потоком мощности. Из-за различной мощности нагрузки входные потоки мощности P
S1
, П
S2
, и П
S3
под несбалансированным состоянием, поставленным 5kW, 5kW, и 20kW к активной нагрузке. Во
втором периоде, когда применяется управление балансировкой нагрузки, с помощью TAB-преобразователя, поток мощности P
S1
, П
S2
, и П
S3
настраиваются на одинаковую амплитуду 10кВт, обеспечивается сбалансированность мощности в системе распределения мощности при сбалансированной полной нагрузке. В то же время каждый из P
S1
и П
S2
передано 5 кВт сила к П
S3
через конвертер вкладок.
Рис.8. результаты моделирования системы распределения мощности с использованием преобразователя 380В TAB при управлении потоком мощности.
В течение последнего периода, когда мощность нагрузки в резистивных нагрузках уменьшается до половины нагрузки, поток мощности Р
S1
,
П
S2
, и П
S3
настраиваются на амплитуду 5 кВт, в то время как Р
S1
и
П
S2
передаваемая мощность 2,5 кВт на Р
S3
через ВКЛАДКУ преобразователь, убедитесь, что половинная мощность Р
R3
это обеспечено. The
осциллограммы потока мощности в стойке Р
S1
, П
S2
, и П
S3
управляется для того чтобы изменить от неуравновешенной к сбалансированной амплитуде путем использование регулирования потока силы, и силу от источника входного сигнала можно сохранить когда нагрузка уменьшена от
максимальной допускаемой нагрузки к половинной нагрузке. Далее, из формы волны Р
R1
,
П
R2
, и П
R3
, понятно, что мощность нагрузки, потребляемая потребители гарантированы во время деятельности максимальной допускаемой нагрузки и половинной нагрузки. В.
С
ONCLUSION
Для реализации высоконадежного центра обработки данных предложены системы распределения мощности постоянного тока с использованием TAB-преобразователя,
управление мощностью с использованием замкнутого контура управления и балансировки нагрузки для системы распределения мощности постоянного тока. Моделирование разработано с учетом полной и половинной нагрузки во время работы в ЦОД и проведено. Результаты моделирования показывают, что имитационная модель тестируется под
управлением потока мощности. Удовлетворительные показатели при моделировании осциллограмм подтвердили целесообразность применения управления потоком мощности в системе распределения мощности постоянного тока с
преобразователем TAB, а также доказали возможность применения предложенной системы и способа управления потоком мощности для работы в хорошо функционирующей системе в центрах обработки данных.
Р
ЭФЕРЕНЦИИ
[1]
Р. Браун и др., “Доклад конгрессу об энергоэффективности серверов и центров обработки данных
: публичное право 109-431”, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Tech. Rep., 2008.
Apple, Facebook и Google Top Greenpeace Energy Report, http://fortune.com/2017/01/10/greenpeace-energy-report-apple-facebook - google/
[3]
NRDC, “Оценка эффективности ЦОД”, https://www.nrdc.org/energy/files/data-center-efficiency-assessment-IP.pdf.
[4]
М. Pedram, “Energy-efcient datacenters”, Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions on, vol. 31, no. 10, pp
. 1465-1484, 2012.
Д. Донг, И. Цветкович, Д. Бороевич, В. Чжан, Р. Ван и П.
Маттавелли, “Двунаправленный преобразователь с сеточным интерфейсом для жилых
распределительных систем постоянного тока-часть первая: двухступенчатая топология высокой плотности", IEEE Trans. Силовой Электрон., vol. 28, no. 4, pp. 1655-1666, 2013.
[6]
М. Табари, А. Яздани “Стратегия энергоменеджмента системы распределения постоянного тока для системной интеграции подключаемых электромобилей”. IEEE Transactions on Smart Grid, 2016, с. 659 - 668.
A Hatami, M R Tousi, P Bayat, et al, “Стратегия управления питанием
гибридного транспортного средства с использованием трехпортового двунаправленного преобразователя постоянного тока”, IEEE 23 -я Иранская конференция по электротехнике (ICEE), с. 1498-1503, 2015.
Изабела Степняк, Александр Цишевский, “Влияние прививки на смачивание
иэлектрохимические характеристики углеродного тканевого электрода и полипропиленового сепаратора в электрическом двухслойном конденсаторе”, Журнал источников питания,2010, Том 195, Выпуск 15, Страницы 5130-5137.
Гай Алли, Уильям Чуди, “Edison Redux: 380 Vdc Обеспечивает надежность
иэффективность устойчивых центров обработки данных”, IEEE Power and Energy
Magazine, Vol: 10, pp. 50-59, 2012.
M. H. Ryu, H. S Kim, J. W. Baek, “Эффективный испытательный стенд
распределительной системы постоянного тока напряжением 380 В с использованием изолированных силовых преобразователей”, IEEE Transactions on
Industrial Electronics, pp: 4525 – 4536, 2015. [11]
EMerge Alliance Data/Telecom Center Standard, www.EMergeAlliance.org
[12]
Нил Расмуссен, “Распределение мощности переменного и постоянного тока для центров обработки данных”, [Онлайн]: http://www.apc.com/salestools/SADE-5TNRLG/SADE -
5TNRLG_R6_EN.pdf. [13]
Вильфрид Шульц, “Обзор стандартов и руководств ETSI для эффективного питания телекоммуникационного и Datacom оборудования и строительства”,
Телекоммуникационно - энергетическая Специальная конференция (TELESCON), 2009. Y Kado, D Shichijo, K Wada, K Iwatsuki, “Многопортовый маршрутизатор питания и
его влияние на будущие интеллектуальные сети”, Radio Science, vol. 51, no. 7, pp. 1234-1246, 2016.
Юэ Ю, К. Масумото, К. Вада, Ю. Кадо. "Система распределения мощности постоянного тока
в Центре обработки данных с использованием тройного активного мостового преобразователя постоянного тока", IEEJ Journal of Industry Applications, Vol.7 No. 3 pp. 202-209.
Юэ Ю, К. Масумото, К. Вада, Ю. Кадо. "Управление потоком энергии тройного
активного мостового преобразователя постоянного тока с использованием силовых устройств GaN для низковольтной системы распределения энергии постоянного тока", Международная конференция Future Energy Electronics Conference and ECCE Asia (IFEEC - ECCE Asia), 2017.
Н. Wang, J. Huang, X. Lin, “Exploring smart grid and data center interactions for electric power load balancing”, ACM SIGMETRICS
Performance Evaluation Review, 2013, Vol.41, Issue 3, pp: 89-94.
С. Zhao, S. D. Round и J. W. Kolar, “Изолированный трехпортовый
двунаправленный преобразователь постоянного тока с развязанным управлением потоком мощности”
, IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 5, pp. 2443-2453, Sep. 2008.