采用綠色休眠在線UPS技術提升數據中心的PUE指標

    1.       輸入濾波級：噪聲抑制與濾波，對輸入交流電進行必要的濾波；

    2.       第一變換級，橋式整流器，將穩定或不穩定的220V交流電變為約200~300V的直流電；

    3.       第二變換級：高頻逆變器，將經濾波的直流電經高頻開關PWM調制轉換成精度非常高的穩壓穩頻交流電。不同的電源，這一交流電頻率通常會在50KHZ到250KHZ之間選定，隨著電源技術的進步和功率器件的發展，這一頻率將來可能高達1MHZ；

    4.       第三變換級：高頻隔離變壓器，將高頻交流電降壓并隔離；

    5.       第四變換級及輸出濾波級：高頻整流器及輸出濾波，將穩定的高頻交流電轉換成恒定的直流12V(或5V、3.3V)輸出。

    從這四級的變換過程可以看出，IT電源自身具有非常高的對電網干擾的凈化、隔離功能及對電壓、頻率波動的穩壓功能，而且一般服務器負載對輸入交流電源電壓、頻率窗口的適應性非常寬。以HP Proliant DL380服務器為例，其輸入電壓范圍為AC 100~240V，頻率輸入范圍為50~60HZ；Sun Fire V100服務器的輸入電壓范圍為AC 90~264V，頻率輸入范圍為47~63HZ。與UPS相比，其對市電電壓與頻率的適應能力不亞于絕大部分的UPS電源，甚至優于UPS電源。

    由此，我們可以得出如下結論：IT負載完全允許在一定范圍內波動的輸入交流電源。這一結論也與 IEEE給出的計算機對電能質量要求的 ITIC曲線完全相符，如圖（2）所示。

圖2　IT設備的ITIC曲線

    四、改變UPS工作模式來提高能效的可能性

    當前數據機房UPS系統的工作模式為雙變換在線工作模式，本來的目的是通過“AC-DC和DC-AC的雙變換”給IT負載提供穩定的凈化電源。但是在這一模式下，UPS的效率很低，通常滿載工作效率僅90~95%（視UPS結構的不同），如果對于當前數據機房普遍采用的2N電源系統架構，其正常工作的最大負載率僅為40%左右，在這一負載率下，UPS的工作效率也相應降低，通常約為85~94%左右，這導致了能源的極大浪費并降低了整個數據中心的PUE指標。

    根據上一節的分析，IT負載自身的輸入電源具有“AC-DC、DC-AC、AC-AC和AC-DC的四個變換級”，而且其變換的頻率是當前所有UPS的開關變換頻率的10~20倍以上，因此其變換輸出的精度也幾乎是UPS的10～20倍，而且IT電源自身也允許輸入交流電源在一定范圍內波動，可見在絕大部分的工作時間內，UPS的雙變換對于IT負載來說是完全沒有必要的多余重復，這就如同一個十歲的孩子不再需要預先嚼細的食物一樣。其次，從數據中心機房的輸入供電系統看，通常都配置了專用的大容量10KV/380V隔離變壓器、補償電容柜、防雷防浪涌抑制器等，其輸入市電的品質也得到了較好的保證。筆者曾對某企業數據中心的輸入市電進行了長達三個月的電能質量檢測，測量結果看出市電的電能質量是非常優秀的，其電壓純凈度、穩定度，頻率穩定度及其它干擾、瞬時電壓畸變等的數據甚至優于UPS供電輸出。