绿色数据中心供电系统 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《绿色数据中心供电系统》阐述了数据中心的发展历程以及目前数据中心供电系统的解决方案，指出了目前供电系统存在的主要问题。从未来云计算和绿色数据中心对供电系统的要求出发，阐述了未来数据中心供电系统结构的发展趋势，并对供电系统的各个组成变换器进行深入分析，提出合适的解决方案，最后提出整个供电系统的能量管理策略，为设计未来数据中心供电系统提供了理论依据。
　　《绿色数据中心供电系统》可作为高等院校相关专业的本科生和研究生的参考用书，也可供IT企业决策人员，数据中心机房规划设计人员、使用维护人员以及众多的UPS市场营销人员阅读，还可供科研单位及相关企业的产品研制开发人员参考。

内页插图

目录

前言
第1章 绪论
1．1 数据中心的概况
1．1．1 数据中心的定义
1．1．2 数据中心的发展历程
1．1．3 目前数据中心主要存在的问题
1．1．4 数据中心的未来发展趋势
1．1．5 云计算数据中心
1．1．6 绿色数据中心
1．2 数据中心供电系统的概况
1．2．1 目前的数据中心供电系统
1．2．2 目前数据中心供电系统主要存在的问题
1．2．3 绿色数据中心对供电系统提出的要求
1．3 本章小结

第2章 数据中心供电系统的结构
2．1 引言
2．2 供电系统结构现状
2．2．1 传统的数据中心UPS供电系统解决方案
2．2．2 分布式供电架构
2．3 数据中心交流供电系统结构
2．3．1 传统数据中心交流母线供电系统结构
2．3．2 绿色数据中心交流母线供电系统结构
2．4 数据中心直流母线供电系统
2．4．1 传统数据中心直流母线供电系统结构
2．4．2 绿色数据中心高压直流母线供电系统结构
2．4．3 绿色数据中心双直流母线供电系统
2．5 绿色数据中心几种供电系统结构的对比
2．6 双直流母线数据中心供电系统组成
2．6．1 电网接口单元
2．6．2 光伏电池接口单元
2．6．3 燃料电池接口单元
2．6．4 蓄电池接口单元
2．6．5 高压母线变换器
2．6．6 电压调节模块
2．6．7 负载点变换器
2．7 本章小结

第3章 直流母线与电网的接口单元
3．1 引言
3．2 三相双向AC/DC变换器的研究现状
3．3 -种单级式隔离型三相双向AC/DC变换器
3．3．1 主电路拓扑的推导
3．3．2 基本控制策略
3．3．3 工作原理
3．3．4 参数设计
3．3．5 仿真分析
3．4 本章小结

第4章 光伏电池与直流母线的接口单元
4．1 引言
4．2 光伏接口单元的研究现状
4．2．1 变换器拓扑结构
4．2．2 MPPT技术
4．3 一种光伏发电系统中的高升压比变换器
4．3．1 工作原理
4．3．2 系统的性能指标
4．3．3 系统的主电路设计
4．3．4 MPPT控制技术
4．3．5 实验结果
4．4 本章小结

第5章 燃料电池与直流母线的接口单元
5．1 引言
5．2 燃料电池接口单元的研究现状
5．2．1 非隔离型变换器
5．2．2 隔离型变换器
5．3 复合式全桥三电平LLC谐振变换器
5．3．1 工作原理
5．3．2 变换器特性
5．3．3 参数设计
5．3．4 实验结果
5．4 本章小结

第6章 蓄电池与直流母线的接口单元
6．l 引言
6．2 蓄电池接口单元的研究现状
6．2．1 双向变换器的工作原理
6．2．2 双向变换器的基本拓扑
6．2．3 双向变换器的控制方式
6．3 三电平Buck／Boost双向变换器
6．3．1 工作原理
6．3．2 三电平双向变换器的特性
6．3．3 三电平双向变换器的控制策略
6．3．4 参数设计
6．3．5 实验结果
6．4 本章小结

第7章 高压母线变换器
7．1 引言
7．2 高压母线变换器的研究现状
7．2．1 电路拓扑
7．2．2 副边整流电路
7．2．3 控制方式
7．3 改进型PWM ZVS三电平直流变换器
7．3．1 工作原理
7．3．2 变换器特性
7．3．3 简化的改进型ZVS PWM TI，变换器
7．3．4 隔直电容的影响
7．3．5 参数设计
7．3．6 实验结果
7．4 本章小结

第8章 电压调节模块
8．1 引言
8．2 电压调节模块的研究现状
8．3 磁集成自驱动非隔离ZVS全桥DC／DC变换器
8．3．1 变换器的推导
8．3．2 工作原理
8．3．3 自耦变压器自驱动方法
8．4 集成变压器电流采样方法
8．4．1 电感DCR采样
8．4．2 集成变压器电流采样方法
8．4．3 仿真分析和实验验证
8．5 本章小结

第9章 负载点变换器
9．1 引言
9．2 P．L变换器研究现状
9．2．1 Buck变换器及其相关技术
9．2．2 两级式POL变换器
9．3 开关电容调节器
9．3．1 正激式开关电容调节器
9．3．2 反激式开关电容调节器
9．4 本章小结
第重0章 一族开关电容调节器
10．1 引言
10．2 开关电容基本单元和开关电感基本单元
10．2．1 开关电容变换器的工作原理
10．2．2 开关电容基本单元
10．2．3 开关电感基本单元
10．3 一族开关电容调节器的推导
10．3．1 一族非隔离型开关电容调节器
10．3．2 一族隔离型开关电容调节器
10．3．3 一族带变压器的非隔离型开关电容调节器
10．4 实验结果
10．5 本章小结

第11章 供电系统能量管理
11．1 引言
11．2 能量管理研究现状
11．2．1 微网能量管理系统的定义和组成
11．2．2 微网的能量控制策略
11．2．3 能量管理优化算法
11．3 绿色数据中心能量管理基本控制策略
11．4 变母线电压控制策略
11．5 本章小结
参考文献

前言/序言

　　随着计算机网络技术的不断发展和社会信息化程度的逐步提高，电信、政府、教育、金融等各行各业对数据处理的要求越来越高，作为海量数据承载和传输媒体的数据中心逐渐成为信息中心的枢纽。良好的供电系统是数据中心可靠稳定运行的保证。目前的数据中心能耗十分严重，因此，绿色数据中心因其低碳节能的理念而备受关注。为了适应绿色数据中心的要求，其供电系统也要实现绿色化。因此研究高可靠性、高效率、高功率密度的绿色数据中心供电系统具有十分重要的意义。
　　数据中心供电系统实现绿色化主要有两个思路：一是提高电力传输链的效率；二是增加新的电能来源。前者可以通过优化系统结构和功率变换环节效率来实现；后者可以通过在供电系统中引入太阳能、风能等可再生能源来实现。本书主要针对这两个思路对绿色数据中心双直流母线供电系统进行了详细阐述，介绍了近年来我们实验室所取得的研究成果和未来研究方向及思路。恳请电力电子与电源界的各位前辈和同行批评指正，提出宝贵意见和建议。
　　本书共分11章。第1章介绍数据中心的概念和发展历程，阐述目前数据中心存在的问题以及未来发展趋势，并对其中两大发展趋势——云计算数据中心和绿色数据中心进行详细介绍；还介绍数据中心供电系统的概况，包括目前的数据中心供电系统构成、存在的问题以及绿色数据中心对供电系统提出的要求。第2章介绍数据中心供电系统结构的研究现状，对比了数据中心交流供电系统和不同母线电压等级的直流供电系统，得出双直流母线供电系统最适合于绿色数据中心的结论，并对该系统中的各接口单元进行简单介绍。第3章提出一种单级式隔离型双向AC/DC变换器拓扑作为电网接口单元，分析其工作原理、控制策略以及参数设计方法。第4章介绍一种由boost和全桥LLC谐振变换器组成的两级式高升压比变换器作为光伏接口单元，并且采用扰动观察法实现实时最大功率点跟踪。第5章提出一种复合式全桥三电平LLC谐振变换器作为燃料电池接口单元，对变换器的工作原理、特性进行详细分析，该变换器可以工作在三电平和两电平模式，在很宽的输入电压范围内高效工作。第6章提出一种三电平Buck/Boost双向变换器作为蓄电池接口单元，它采用双向稳压或限流控制，可自由切换模式，具有动态特性高、器件电压应力低的优点。第7章提出一种改进型PWMZVS三电平直流变换器作为高压母线变换器，它利用箝位二极管消除了输出整流管的电压尖峰，同时保留原来的ZVSPWM三电平变换器的优点，适合于高压输入的场合。第8章提出一种磁集成自驱动非隔离ZVS全桥DC／DC变换器作为电压调节模块，采用自驱动技术，消除了SR驱动电路；采用磁集成的技术，利用变压器的励磁电感作为输出滤波电感，提高了变换器的功率密度；同时可以实现功率管的零电压开关。第9章提出一种正激式开关电容调节器和一种反激式开关电容调节器作为负载点变换器，这两种变换器单相工作灵活、功率密度高，适合于低压大电流的应用场合。第10章介绍一族开关电容调节器的推导方法，每个变换器都是开关电容变换器和调压变换器的结合，并针对其中一种隔离型开关电容调节器进行了详细分析和实验验证。第11章阐述整个供电系统的能量管理策略，提出了一种变母线电压的控制策略来提高系统效率。
　　作者在美国弗吉尼亚理工大学进行博士后研究期间，Fred CLee教授和徐明副教授对作者进行指导和资助，提出大量宝贵意见，给予了极大的支持和鼓励，在此对他们表示诚挚的敬意。孙巨禄、王川云、孙毅为课题的研究做出了贡献，在此对他们表示感谢。
　　作者所在南京航空航天大学课题组的老师和同学先后参与了研究工作，他们是陈乾宏、周林泉、王建冈、许大宇、马运东、刘福鑫、张之梁、任小永和方天治老师；顾玲、杨孟雄、徐敏、王伟、饶勇、曹文静、蒋皓、刘志军、朱宏、任亮亮、王晶晶等同学。他们努力、勤奋，付出了劳动和心血，为课题的研究做出了重要贡献。在本书的写作过程中，顾玲同学整理并校阅了全部书稿。在此对他们表示衷心感谢。
　　本项研究工作得到国家自然科学基金、霍英东教育基金、江苏省自然科学基金杰出青年基金、教育部博士点基金等的资助，在此也表示衷心的感谢。
　　本书的出版得到了科学出版社的大力支持，特此致谢！
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