CN106487216A - 一种提升电源pf值稳定度的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升电源PF值稳定度的设计方法，具体方法如下：首先,将电容参数修改至27nF，输入电压采样滞后于实际输入电压；其次,针对工频周期50Hz计算滞后角度，将滞后角度增加至2.5度，PFC电流滞后于输入电压。本发明使得PFC电流滞后于输入电压，即使加上x型电容电流，整体输入阻抗依然呈感性，从而可以抑制输入电压的高频扰动；按照本发明设计，可以有效的抑制PSU工作时谐波电流变化，是谐波电流维持在一个较低的值，而且不会产生波动；本发明使得PF值处于稳定，当PF值稳定了，输入的无功功率就会变得很小，可以提高机房供电的有功功率，提升电能利用率，降低机房的PUE值，从而增加产品的竞争力。

Description

一种提升电源PF值稳定度的设计方法
技术领域
本发明涉及机柜式云服务器电源领域，涉及一种提升电源PF值稳定度的设计方法。
背景技术
随着互联网经济的快速发展，服务器的地位显著提升，各行各业对信息的需求和共享也越来越大，为各种计算机提供信息服务的数据中心数量、规模都在不断地在扩大。用电稳定对于数据中心来说是极其重要的。
为节省成本，服务器在不断提升电源的转换效率，以便在有限的数据中心空间内承载更多的设备，节省能源从服务器设备角度来看提升效率是一方面，另一方面就是提高电源模块的PF值，PF值提升可以有效的减少无功功率的产生，将电能最大限度的用于服务器业务运行。PF值是功率因数，是指输入电压和输入电流的相位差的余弦值，PF值低会增大电网的损耗，效率是电源的输出功率和输入功率的比值，效率低会增加电源的损耗。
正常情况下，数据中心供电没有什么畸变波形之类的干扰，但是目前为了快速、节省成本的方式建设数据中心，有些数据中心使用市电直入的方式，即没有经过UPS进行整流逆变等一系列过程的处理，因此电网中会有一些其它畸变的波形，而影响电源模块的输入，有些就体现在谐波电流较大，PF值不稳定，一旦PF值降低，输入电流就会升高，这样就会产生大量的无功功率，从而浪费能源；另一方面输入电流升高会给数据中心配电柜、传输线缆带来额外的负担，有可能会超出其设计承载能力，使这些设备处于短期的过负荷运转。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种提升电源PF值稳定度的设计方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种提升电源PF值稳定度的设计方法，具体方法如下：
首先,将电容参数修改至27nF，输入电压采样滞后于实际输入电压；
其次,针对工频周期50Hz计算滞后角度，将滞后角度增加至2.5度，PFC电流滞后于输入电压。
优选的，所述的电容参数，修改前为470pF。
优选的，所述的滞后角度，修改前为0.05度。
优选的，所述的PF值与功率因数及谐波电流有关。
优选的，所述的功率因数是电压与电流之间的相位差的余弦。
本发明的一种提升电源PF值稳定度的设计方法和现有技术相比，有益效果如下：
1、本发明使得PFC电流滞后于输入电压，即使加上x型电容电流，整体输入阻抗依然呈感性，从而可以抑制输入电压的高频扰动；
2、按照本发明设计，可以有效的抑制PSU工作时谐波电流变化，是谐波电流维持在一个较低的值，而且不会产生波动；
3、本发明使得PF值处于稳定，当PF值稳定了，输入的无功功率就会变得很小，可以提高机房供电的有功功率，提升电能利用率，降低机房的PUE值，从而增加产品的竞争力。
附图说明
附图1为一种提升电源PF值稳定度的设计方法的PSU工作原理示意图；
附图2为导入本设计后对比验证结果图。
具体实施方式
PSU(POWER SUPPLY),电源。PFC(Power Factor Correction)，功率因数校正。PWM(Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制。Current feed-back(电流反馈)。
发生PF值不稳定的PSU，假定PFC控制很好，使得PFC电感电流相位完全跟踪于输入电压，那么由于线路上存在诸多X型滤波电容，会使得实际输入电流超前于输入电压，从输入端看，整个PSU输入阻抗呈现容性特征。在电压不存在高频变化的情况下，此容性特征不会引起电流异常。但是当电压存在高频突变时(如配上UPS时)，由于电容特性，会造成输入电流突变，从而引起PFC工作异常，造成电流畸变。
根据上面解析，将附图1中的电容参数由原来的470pF调整至27nF，此变动会将输入电压采样滞后于实际输入电压。针对工频周期50Hz计算滞后角度，由原来的不到0.05度，增加至现在的约2.5度。从而使得PFC电流滞后于输入电压，即使加上x型电容电流，整体输入阻抗依然呈感性，从而可以抑制输入电压的高频扰动。
如附图2所示，为导入本设计后对比验证结果，该表是由两个图片合成，上部分是没有使用本设计的PSU在电网存在异常(如高频扰动)下的谐波电流变化，从图中可以清晰的看到PSU的谐波电流变化很大，电源对谐波的调节能力很差，这样的PSU用于机房会使机房的输入电流存在较大波动，当触及到机房设计上限时就会发生断电等事故。图下部分是使用本设计的PSU在电网存在异常下的谐波电流变化，可以看出，PSU的谐波明显不会有波动，维持在一个较低值。
电源的PF值相位角有关系，即电压和电流的矢量角，一般是取其余弦值作为电气工作的PF值，但是PF值还和谐波电流有关，如计算公式所示，PSU的PF值随谐波电流的变大而增加，这就是为什么当谐波电流波动较大时，PSU的PF值会变小，输入电流变大。使用本发明的PSU谐波电流保持很小，且很稳定，从设备上看到是小于6％，这样公式中分母就无限接近1，对PF值影响就变得很小，可以保证PSU工作是PF值达到0.99以上。
使用本名前后对PSU进行测试，电流谐波可以明显的降低，PF不稳定的问题也得到了改善，大大提高服务器运行的稳定性。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (5)

1.一种提升电源PF值稳定度的设计方法，其特征在于,具体方法如下：
首先,将电容参数修改至27nF，输入电压采样滞后于实际输入电压；
其次,针对工频周期50Hz计算滞后角度，将滞后角度增加至2.5度，PFC电流滞后于输入电压。
2.根据权利要求1所述的一种提升电源PF值稳定度的设计方法，其特征在于，所述的电容参数，修改前为470pF。
3.根据权利要求1所述的一种提升电源PF值稳定度的设计方法，其特征在于，所述的滞后角度，修改前为0.05度。
4.根据权利要求1所述的一种提升电源PF值稳定度的设计方法，其特征在于，所述的PF值与功率因数及谐波电流有关。
5.根据权利要求4所述的一种提升电源PF值稳定度的设计方法，其特征在于，所述的功率因数是电压与电流之间的相位差的余弦。
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