不间断电源:数据中心电池备份系统的关键部件

2024-03-06

数据中心对能源的渴求量巨大,而且随着数字世界的不断扩大,这种渴求只会有增无减。好消息是不间断电源系统 (UPS) 可在断电时保持数据中心正常运行,从而确保关键应用程序在我们的互联世界中持续运行。

数据中心已经成为我们新数字经济的支柱。不仅当前技术提供所需的计算能力、存储和网络资源,还使得许多新兴技术成为可能。

随着人工智能浪潮下,AI大模型“推波助澜”互联系统新时代的到来,下一代数据中心对电力的需求有增无减。新技术(如支持224 Gbps-PAM4的技术)将有助于提高效率,新建和扩建数据中心的速度强调了对高质量、可靠的电源解决方案的需求,以优化数据中心的能源管理——最重要的是在断电和浪涌期间。

数据中心的性能可以用正常运行时间来衡量。毕竟在停机会造成时间成本高昂且具有破坏性,会导致数据中心所有者和依赖数据中心进行日常运营的客户的收入损失、生产率下降和品牌声誉受损。Uptime Institute 最近进行的一项研究发现,超过 60% 的计划外停机会给受影响的企业造成至少 10 万美元的损失。而 100 万美元损失还在不断增加。这仅仅是经济损失。如果关键应用出现故障,例如联网医疗设备依靠数据中心的运行来确保及时通知患者生命体征的波动,那么生命就可能受到威胁。

不间断电源 (UPS) 是有效的数据中心电池备份系统的关键部件,对于不间断电源 (UPS) 的制造商和供应商而言,几乎不允许出现失误。现在的问题是,设计工程师如何才能在最需要 UPS 的时候应对这些更高的负载,并确保关键应用的正常运行时间?

数据中心需要无缝电源转换

UPS 由其拓扑结构决定,有三种基本类型:离线(或被动)后备式、线路交互式和在线双转换式,每种类型都具有相同的基本特性。在所有情况下,UPS 都利用电池和逆变器在故障时为连接的系统和设备供电。不同的是电池的充电方式、电池的接管方式以及UPS在多大程度上保持或改善电能质量。

在线双变换式不间断电源 (UPS) 是数据中心的首选,它们能无中断地过渡到备用电源,并持续提供保护,防止浪涌、尖峰和功率衰减。离线后备式UPS在停电时需要几毫秒才能启动,线路交互式UPS只能为低负载应用提供无缝体验,与之不同的是,在线式UPS可连续运行。市电首先进入整流器,在转换为直流电 (DC) 的过程中净化信号,并为电池充电。然后由逆变器将其转换回交流电 (AC),再输送到连接的系统。在日常运行中,在线式UPS可确保稳定的供电质量,以保护设备和电力输送。在发生故障时,电池会立即接替工作,直到耗尽为止。

三相在线双转换式UPS以 415V 而不是单相 230V 电压提供电能,对于大型和任务关键型数据中心来说,这种不间断电源 (UPS) 更受青睐。虽然这种不间断电源 (UPS) 的设计更加复杂,但比单相不间断电源 (UPS) 更加可靠、高效和可扩展。

影响UPS性能和使用寿命的设计考虑因素

对于自动驾驶和远程机器人手术等新兴应用而言,数据中心的正常运行时间至关重要。这意味着要确保UPS在最关键时刻发挥预期性能。以下是有助于提高UPS性能的设计考虑因素:

尺寸

尽管UPS对保护数据中心免受经济损失至关重要,但它并不有助于创收。如果UPS在数据中心占用过多空间,那么数据中心就无法将这些空间用于服务器或存储等设备。使用微型化、高功率元件可确保设计工程师在不影响气流的情况下,将UPS的空间分配到最需要的地方,从而减小系统的整体尺寸,腾出空间用于创收。

热量

热量会缩短电池的使用寿命,对UPS系统的使用寿命构成特殊的风险。适当的气流只是减少热量的一种方法,而另一种方法是确保 UPS 内的元件专为大功率应用而设计。例如,层压母排可改善散热,而专为低压降设计的连接器可最大限度地减少接触界面产生的热量。温度更低的 UPS 才是更可靠的 UPS。

现场可维护性

虽然UPS系统设计用于在数据中心通常存在的高温、灰尘和振动环境下正常运行,但这并不意味着它们一直都能完美顺畅地工作。很可能会出现一个松动的连接点,并很快导致因水或灰尘的侵入而断开连接的灾难性后果。专为盲插设计的连接器可确保在难以触及的位置正确就位,而端子二次锁止机构 (TPA) 可保持连接到位。

电能质量

影响UPS电能质量的因素很多,但通常始于连接器和电缆。连接器设计技术(如降低接触电阻)可在不产生更多热量的情况下提高载流量。此外,减少轻微的错位也有助于提高质量。例如,Molex 莫仕的推荐阅读PowerPlane 母排连接器在设计上比同类解决方案多出 40% 的触点,从而提高了性能和可靠性。另外,在合金和电镀(如铜和银)方面的选择也有助于提高质量。不言而喻,确保互连解决方案的设计符合功率要求至关重要。

数据中心电池后备系统的可靠性并非可有可无

数据中心不仅是我们新数字经济的支柱。它们还影响着依赖数据中心的公司的声誉。在正常情况下,数据中心不会出现在公众视野中。但当数据中心断电时,服务影响可能是灾难性的。数据中心确保连接系统和设备的持续运行,而UPS则确保数据中心的持续运行。

Molex 莫仕拥有80多年的专业经验,可为可靠性要求极高的应用提供互连产品。我们的多学科工程专业技术以领先的大功率解决方案产品组合为后盾,包括母排、连接器和电缆组件。我们定期助力UPS制造商构建解决方案,不仅适用于当今的数据中心,还适用于下一代超大规模数据中心。

文章推荐

相关推荐