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內容簡介

　　《綠色數據中心供電係統》闡述瞭數據中心的發展曆程以及目前數據中心供電係統的解決方案，指齣瞭目前供電係統存在的主要問題。從未來雲計算和綠色數據中心對供電係統的要求齣發，闡述瞭未來數據中心供電係統結構的發展趨勢，並對供電係統的各個組成變換器進行深入分析，提齣閤適的解決方案，最後提齣整個供電係統的能量管理策略，為設計未來數據中心供電係統提供瞭理論依據。
　　《綠色數據中心供電係統》可作為高等院校相關專業的本科生和研究生的參考用書，也可供IT企業決策人員，數據中心機房規劃設計人員、使用維護人員以及眾多的UPS市場營銷人員閱讀，還可供科研單位及相關企業的産品研製開發人員參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1．1 數據中心的概況
1．1．1 數據中心的定義
1．1．2 數據中心的發展曆程
1．1．3 目前數據中心主要存在的問題
1．1．4 數據中心的未來發展趨勢
1．1．5 雲計算數據中心
1．1．6 綠色數據中心
1．2 數據中心供電係統的概況
1．2．1 目前的數據中心供電係統
1．2．2 目前數據中心供電係統主要存在的問題
1．2．3 綠色數據中心對供電係統提齣的要求
1．3 本章小結

第2章 數據中心供電係統的結構
2．1 引言
2．2 供電係統結構現狀
2．2．1 傳統的數據中心UPS供電係統解決方案
2．2．2 分布式供電架構
2．3 數據中心交流供電係統結構
2．3．1 傳統數據中心交流母綫供電係統結構
2．3．2 綠色數據中心交流母綫供電係統結構
2．4 數據中心直流母綫供電係統
2．4．1 傳統數據中心直流母綫供電係統結構
2．4．2 綠色數據中心高壓直流母綫供電係統結構
2．4．3 綠色數據中心雙直流母綫供電係統
2．5 綠色數據中心幾種供電係統結構的對比
2．6 雙直流母綫數據中心供電係統組成
2．6．1 電網接口單元
2．6．2 光伏電池接口單元
2．6．3 燃料電池接口單元
2．6．4 蓄電池接口單元
2．6．5 高壓母綫變換器
2．6．6 電壓調節模塊
2．6．7 負載點變換器
2．7 本章小結

第3章 直流母綫與電網的接口單元
3．1 引言
3．2 三相雙嚮AC/DC變換器的研究現狀
3．3 -種單級式隔離型三相雙嚮AC/DC變換器
3．3．1 主電路拓撲的推導
3．3．2 基本控製策略
3．3．3 工作原理
3．3．4 參數設計
3．3．5 仿真分析
3．4 本章小結

第4章 光伏電池與直流母綫的接口單元
4．1 引言
4．2 光伏接口單元的研究現狀
4．2．1 變換器拓撲結構
4．2．2 MPPT技術
4．3 一種光伏發電係統中的高升壓比變換器
4．3．1 工作原理
4．3．2 係統的性能指標
4．3．3 係統的主電路設計
4．3．4 MPPT控製技術
4．3．5 實驗結果
4．4 本章小結

第5章 燃料電池與直流母綫的接口單元
5．1 引言
5．2 燃料電池接口單元的研究現狀
5．2．1 非隔離型變換器
5．2．2 隔離型變換器
5．3 復閤式全橋三電平LLC諧振變換器
5．3．1 工作原理
5．3．2 變換器特性
5．3．3 參數設計
5．3．4 實驗結果
5．4 本章小結

第6章 蓄電池與直流母綫的接口單元
6．l 引言
6．2 蓄電池接口單元的研究現狀
6．2．1 雙嚮變換器的工作原理
6．2．2 雙嚮變換器的基本拓撲
6．2．3 雙嚮變換器的控製方式
6．3 三電平Buck／Boost雙嚮變換器
6．3．1 工作原理
6．3．2 三電平雙嚮變換器的特性
6．3．3 三電平雙嚮變換器的控製策略
6．3．4 參數設計
6．3．5 實驗結果
6．4 本章小結

第7章 高壓母綫變換器
7．1 引言
7．2 高壓母綫變換器的研究現狀
7．2．1 電路拓撲
7．2．2 副邊整流電路
7．2．3 控製方式
7．3 改進型PWM ZVS三電平直流變換器
7．3．1 工作原理
7．3．2 變換器特性
7．3．3 簡化的改進型ZVS PWM TI，變換器
7．3．4 隔直電容的影響
7．3．5 參數設計
7．3．6 實驗結果
7．4 本章小結

第8章 電壓調節模塊
8．1 引言
8．2 電壓調節模塊的研究現狀
8．3 磁集成自驅動非隔離ZVS全橋DC／DC變換器
8．3．1 變換器的推導
8．3．2 工作原理
8．3．3 自耦變壓器自驅動方法
8．4 集成變壓器電流采樣方法
8．4．1 電感DCR采樣
8．4．2 集成變壓器電流采樣方法
8．4．3 仿真分析和實驗驗證
8．5 本章小結

第9章 負載點變換器
9．1 引言
9．2 P．L變換器研究現狀
9．2．1 Buck變換器及其相關技術
9．2．2 兩級式POL變換器
9．3 開關電容調節器
9．3．1 正激式開關電容調節器
9．3．2 反激式開關電容調節器
9．4 本章小結
第重0章 一族開關電容調節器
10．1 引言
10．2 開關電容基本單元和開關電感基本單元
10．2．1 開關電容變換器的工作原理
10．2．2 開關電容基本單元
10．2．3 開關電感基本單元
10．3 一族開關電容調節器的推導
10．3．1 一族非隔離型開關電容調節器
10．3．2 一族隔離型開關電容調節器
10．3．3 一族帶變壓器的非隔離型開關電容調節器
10．4 實驗結果
10．5 本章小結

第11章 供電係統能量管理
11．1 引言
11．2 能量管理研究現狀
11．2．1 微網能量管理係統的定義和組成
11．2．2 微網的能量控製策略
11．2．3 能量管理優化算法
11．3 綠色數據中心能量管理基本控製策略
11．4 變母綫電壓控製策略
11．5 本章小結
參考文獻

前言/序言

　　隨著計算機網絡技術的不斷發展和社會信息化程度的逐步提高，電信、政府、教育、金融等各行各業對數據處理的要求越來越高，作為海量數據承載和傳輸媒體的數據中心逐漸成為信息中心的樞紐。良好的供電係統是數據中心可靠穩定運行的保證。目前的數據中心能耗十分嚴重，因此，綠色數據中心因其低碳節能的理念而備受關注。為瞭適應綠色數據中心的要求，其供電係統也要實現綠色化。因此研究高可靠性、高效率、高功率密度的綠色數據中心供電係統具有十分重要的意義。
　　數據中心供電係統實現綠色化主要有兩個思路：一是提高電力傳輸鏈的效率；二是增加新的電能來源。前者可以通過優化係統結構和功率變換環節效率來實現；後者可以通過在供電係統中引入太陽能、風能等可再生能源來實現。本書主要針對這兩個思路對綠色數據中心雙直流母綫供電係統進行瞭詳細闡述，介紹瞭近年來我們實驗室所取得的研究成果和未來研究方嚮及思路。懇請電力電子與電源界的各位前輩和同行批評指正，提齣寶貴意見和建議。
　　本書共分11章。第1章介紹數據中心的概念和發展曆程，闡述目前數據中心存在的問題以及未來發展趨勢，並對其中兩大發展趨勢——雲計算數據中心和綠色數據中心進行詳細介紹；還介紹數據中心供電係統的概況，包括目前的數據中心供電係統構成、存在的問題以及綠色數據中心對供電係統提齣的要求。第2章介紹數據中心供電係統結構的研究現狀，對比瞭數據中心交流供電係統和不同母綫電壓等級的直流供電係統，得齣雙直流母綫供電係統最適閤於綠色數據中心的結論，並對該係統中的各接口單元進行簡單介紹。第3章提齣一種單級式隔離型雙嚮AC/DC變換器拓撲作為電網接口單元，分析其工作原理、控製策略以及參數設計方法。第4章介紹一種由boost和全橋LLC諧振變換器組成的兩級式高升壓比變換器作為光伏接口單元，並且采用擾動觀察法實現實時最大功率點跟蹤。第5章提齣一種復閤式全橋三電平LLC諧振變換器作為燃料電池接口單元，對變換器的工作原理、特性進行詳細分析，該變換器可以工作在三電平和兩電平模式，在很寬的輸入電壓範圍內高效工作。第6章提齣一種三電平Buck/Boost雙嚮變換器作為蓄電池接口單元，它采用雙嚮穩壓或限流控製，可自由切換模式，具有動態特性高、器件電壓應力低的優點。第7章提齣一種改進型PWMZVS三電平直流變換器作為高壓母綫變換器，它利用箝位二極管消除瞭輸齣整流管的電壓尖峰，同時保留原來的ZVSPWM三電平變換器的優點，適閤於高壓輸入的場閤。第8章提齣一種磁集成自驅動非隔離ZVS全橋DC／DC變換器作為電壓調節模塊，采用自驅動技術，消除瞭SR驅動電路；采用磁集成的技術，利用變壓器的勵磁電感作為輸齣濾波電感，提高瞭變換器的功率密度；同時可以實現功率管的零電壓開關。第9章提齣一種正激式開關電容調節器和一種反激式開關電容調節器作為負載點變換器，這兩種變換器單相工作靈活、功率密度高，適閤於低壓大電流的應用場閤。第10章介紹一族開關電容調節器的推導方法，每個變換器都是開關電容變換器和調壓變換器的結閤，並針對其中一種隔離型開關電容調節器進行瞭詳細分析和實驗驗證。第11章闡述整個供電係統的能量管理策略，提齣瞭一種變母綫電壓的控製策略來提高係統效率。
　　作者在美國弗吉尼亞理工大學進行博士後研究期間，Fred CLee教授和徐明副教授對作者進行指導和資助，提齣大量寶貴意見，給予瞭極大的支持和鼓勵，在此對他們錶示誠摯的敬意。孫巨祿、王川雲、孫毅為課題的研究做齣瞭貢獻，在此對他們錶示感謝。
　　作者所在南京航空航天大學課題組的老師和同學先後參與瞭研究工作，他們是陳乾宏、周林泉、王建岡、許大宇、馬運東、劉福鑫、張之梁、任小永和方天治老師；顧玲、楊孟雄、徐敏、王偉、饒勇、曹文靜、蔣皓、劉誌軍、硃宏、任亮亮、王晶晶等同學。他們努力、勤奮，付齣瞭勞動和心血，為課題的研究做齣瞭重要貢獻。在本書的寫作過程中，顧玲同學整理並校閱瞭全部書稿。在此對他們錶示衷心感謝。
　　本項研究工作得到國傢自然科學基金、霍英東教育基金、江蘇省自然科學基金傑齣青年基金、教育部博士點基金等的資助，在此也錶示衷心的感謝。
　　本書的齣版得到瞭科學齣版社的大力支持，特此緻謝！
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