數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范

數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B1數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B1開放數(shù)據(jù)中心標準推進委員會數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B前言在數(shù)據(jù)中心的廣泛使用，因電源設(shè)備阻抗特性不匹配引起本規(guī)范感謝以下起草單位：上?？屏盒畔⒖萍夹叛芯吭海ㄔ拼笏鶖?shù)據(jù)中心團隊）、科華數(shù)據(jù)股份有限理（上海）有限公司、京東云計算有限公司、阿里巴巴起草人：郜登科、易龍強、董慨、李升、練恒、吳雙鶴、徐敏、黃輝、陳I數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B I 1 1 2 4 4 5 5 5 6 7 7 7 7 8 9 9 9 11 12 12數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B 12 13 14 14 14 14 15 19 20 20 20 22數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B本技術(shù)規(guī)范適用于數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備的輸入/輸引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這GB/T14715-2017信息技術(shù)設(shè)備GB/T37408-2019光伏發(fā)GB/T38833-2020信息通信用240V∕336V直流供電法1YD/T1095-2018通信用交流不間斷電源在被測電源設(shè)備輸入端口注入交流小信號擾動電壓，穩(wěn)態(tài)測試工況后，測量輸入端口對應(yīng)擾動頻率的電壓和電流在被測電源設(shè)備輸出端口注入交流小信號擾動電流，穩(wěn)態(tài)測試工況后，測量輸出端口對應(yīng)擾動頻率的電壓和電流2數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B在被測電源設(shè)備端口注入交流小信號擾動電壓/電流，穩(wěn)態(tài)測試工況后端口出現(xiàn)非擾動頻率處的響應(yīng)電流/電壓，該半實物仿真測試平臺semi-physicalsimulationte將電源設(shè)備控制器與運行電源設(shè)備功率拓撲電路仿ActivePowerFilter，有源電力3StaticVarGeneratoTotalHarmonicDistorUninterruptiblePowerS據(jù)。端口采用三相三線制時，正序輸出阻抗和輸入阻抗抗和輸入阻抗的比值應(yīng)分別滿足奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)。端口采用單相交流時，單4數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B相輸出阻抗和輸入阻抗的比值應(yīng)滿足奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)。端口采用直流時，直數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性的頻率范圍應(yīng)覆蓋數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性一般在2倍工頻以下頻以上不出現(xiàn)頻率耦合。據(jù)此可將頻率范圍分為兩個頻段：1頻段，大于2倍工頻為中高頻段。由于電源設(shè)備在這兩個頻相頻特性的影響因素與特點存在差異，應(yīng)分別對兩個頻段阻分量為負數(shù)，不利于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。效電阻分量為負數(shù)，電源設(shè)備低頻段的輸入阻抗幅值應(yīng)大于不利于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于低頻段數(shù)，應(yīng)根據(jù)電源設(shè)備輸出端口負載和線路的具體情對于旁路模式的UPS，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)具體5數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B抗幅值難以限制，電源設(shè)備中高頻段的輸入阻抗和輸出Ls=Ln=（1）k——電感系數(shù)，電源設(shè)備輸入端口采用三相四線制或三相三Ln——電源設(shè)備輸入端口在工頻處的額定電感；zn——電源設(shè)備輸入端口額定阻抗；f1——工頻。對于互動式UPS，輸出端口外接電感參照本節(jié)技術(shù)要求，其中zn為UPS輸出6數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200Bb）測試平臺，例如：實物測試平臺、半實物仿真測試平臺；f）被測電源設(shè)備測試端口的供電方式，例如：三相四線制、三相三線h）被測電源設(shè)備測試端口額定電壓和額定a）環(huán)境溫度：10℃~40℃;b）相對濕度：25%～75%；b）擾動信號幅值：輸入阻抗特性測試時，擾動信號幅值應(yīng)不大于被測電源設(shè)備輸入端口基波相電壓或者直流電壓幅值的10%。輸出阻抗特性測試時，擾動信號幅值應(yīng)不大于被測電源設(shè)備交流負荷基波電流7IfpIfp數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200Bd）擾動頻率數(shù)量：擾動頻率根據(jù)其數(shù)值選擇不同的等距間隔方式，擾擾動頻率數(shù)值/Hz等距間隔方式線性等距間隔對數(shù)等距間隔對數(shù)等距間隔對數(shù)等距間隔擾動頻率數(shù)量/個注：fp為擾動頻率數(shù)值，10Hz及以下四舍五入并保留一位小數(shù)，10Hz以上四舍五入并保留整數(shù)；Nf為擾動頻率數(shù)量。a）信號采樣：電源設(shè)備測試端口的電壓電流信號采樣精度不低于1%，b）信號處理：可對采樣得到的電壓電流信號進行傅里葉分析；ZZfp=Vfp∠Zfp=∠Vfp?∠Ifp（2）Zfp——對應(yīng)擾動頻率fp的阻抗幅值，阻抗幅值單位宜采用dB，由20log10Zfp計算得到；Vfp——對應(yīng)擾動頻率fp的電壓幅值；Ifp——對應(yīng)擾動頻率fp的電流幅值；∠Zfp——對應(yīng)擾動頻率fp的阻抗相角；∠Vfp——對應(yīng)擾動頻率fp的電壓相位；8數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B∠fp〕——對應(yīng)擾動頻率fp的電流相位。電源設(shè)備阻抗特性測試主要采用實物測試和半實物仿真測試兩種平臺。在測試時優(yōu)先采用實物測試平臺，當(dāng)實物測試平臺在實現(xiàn)上存在困難時可采用半對電源設(shè)備進行輸入阻抗特性測試時，可由供電電源實現(xiàn)供電，由電壓型擾動注入裝置提供小信號擾動電壓。當(dāng)被測電源設(shè)備采用交流供電方式時，供電電源可為市電。電壓型擾動注入裝置的擾動注入功能示意圖如圖1所示，信號發(fā)生單元為功率放大單元提供擾動注入?yún)⒖夹盘枺β史糯髥卧?jīng)過隔離單元b）頻率變化范圍：如存在頻率變化，應(yīng)不大于±0.2Hz；9數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200Bd）額定功率：由于供電電源的輸出阻抗會在低頻段影響到被測電源設(shè)備的輸入阻抗，為了降低該影響，供電電源的額定功率應(yīng)不小于被b）額定功率：應(yīng)不小于被測電源設(shè)備額定功率的10%。對電源設(shè)備進行輸入阻抗特性測試時，可由專用測試電源為被測電源設(shè)備a）輸出電壓：可輸出將被測電源設(shè)備輸入端口額定電壓和小信號擾動電壓疊加之后的電壓，其中額定電壓應(yīng)符合5.5.2.1的供電電源技術(shù)），b）額定功率：應(yīng)符合5.5.2.1的供電電源技術(shù)要求d）。對電源設(shè)備進行輸出阻抗特性測試時，可由線性負載作為負荷，由電流型b）額定功率：應(yīng)不小于被測電源設(shè)備額定功率；b）額定功率：應(yīng)不小于被測電源設(shè)備額定功率的10%。數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B對電源設(shè)備進行輸出阻抗特性測試時，可由電子負載作為被測電源設(shè)備負a）輸出電流：可輸出將被測電源設(shè)備線性負載電流和小信號擾動電流疊加之后的電流，其中線性負載額定電流應(yīng)不小于被測電源設(shè)備輸b）額定電壓：應(yīng)不小于被測電源設(shè)備輸出端口額定電壓；基于CHIL的半實物仿真測試平臺示意圖如圖2所示，上位機和實時仿真機組成實時仿真系統(tǒng)，電源設(shè)備控制器與實時仿與實時仿真機進行信號通信，可設(shè)置小信號擾動參數(shù)，實現(xiàn)信號采）；b）實時仿真機：可支持電源設(shè)備功率拓撲電路最小仿真步長不大于1μs的實時仿真，與電源設(shè)備控制器的通信延時不大于5μs，符合5.3數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200Bb）電源設(shè)備功率拓撲電路和所有電氣參數(shù)，并且在拓撲電路中清楚標b）形式：宜采用表格分列；1）第2列記錄擾動頻率，包括擾動頻率范圍內(nèi)所有選擇的擾動頻率數(shù)值，依照擾動頻率數(shù)值從小到大順序進行排列，單位為2）第3列、第4列分別記錄阻抗幅值和相角，其中阻抗幅值四舍五入并保留一位小數(shù)，單位為“dB”，阻抗相角四舍五入并保b）形式：可采用上下2個波特圖排列，需說明波特圖對應(yīng)的阻抗，例如：2）第1個波特圖呈現(xiàn)阻抗幅頻特性，橫坐標變量為頻率，單位為數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B3）第2個波特圖呈現(xiàn)阻抗相頻特性，橫坐標變量為頻率，單位為“Hz”，縱坐標變量為阻抗相角，單位為“°”,范圍為-電源設(shè)備輸入阻抗特性測試拓撲結(jié)構(gòu)如圖A.1所示，不同頻率的交流小擾動電壓以串聯(lián)方式依次注入到被測電源設(shè)備輸入端口，對輸入端口電壓和電電源設(shè)備輸出阻抗特性測試拓撲結(jié)構(gòu)如圖A.2所示，不同頻率的交流小擾動電流以并聯(lián)方式依次注入到被測電源設(shè)備輸出端口，對輸出端口電壓和電數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B被測電源設(shè)備輸入端口采用三相四線制的示意圖如圖A.3所示，需要在被測注：圖中van、vbn和vcn分別為被測電源設(shè)備輸入端口的A相、B相和C相的相電壓，ia、ib和ic分別為被測電源設(shè)備輸入端口的A相、B相和C相電流，N為中性向van、vbn和vcn注入正序擾動電壓信號va+t)、vb+t)和vc+t：vc+t)=V+sin2πfpt+φv++2π/3)vc+t)=V+sin2πfpt+φv++2π/3)V+——正序擾動電壓幅值；φv+——正序擾動電壓初相角。對采樣得到的van、vbn和vcn進行正序分量提取，得到與擾動頻率fp對應(yīng)的正序輸入電壓v+fp)。對采樣得到的ia、ib和ic進行正序分量提取，得到與擾動頻率fp對應(yīng)的正序輸入電流I+fp)。v+fp)z+fp)=∠z+fp)=fp)?∠v+fp)z+fp)=z+fp)1——對應(yīng)擾動頻率fp的正序輸入阻抗幅值；v+fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的正序輸入電壓幅值；I+fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的正序輸入電流幅值；∠z+fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的正序輸入阻抗相角；∠v+fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的正序輸入電壓相位；+fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的正序輸入電流相位。向van、vbn和vcn注入負序擾動電壓信號va?t)、vb?t)和vc?t：vV?——負序擾動電壓幅值；φv?——負序擾動電壓初相角。對采樣得到的van、vbn和vcn進行負序分量提取，得到與擾動頻率fp對應(yīng)的負序輸入電壓v?fp)。對采樣得到的ia、ib和ic進行負序分量提取，得到與擾動頻率fp對應(yīng)的負序輸入電流I?fp)。z?fp)=))∠z?fp)=∠v?fp)?∠I?fp)fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的負序輸入阻抗幅值；數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200Bv?fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的負序輸入電壓幅值；I?fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的負序輸入電流幅值；∠z?fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的負序輸入阻抗相角；∠v?fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的負序輸入電壓相位；?fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的負序輸入電流相位。向向van、vbn和vcn注入零序擾動電壓信號va0t、vb0t〕和vc0t)：va0t)=vb0t)=vc0t)=V0sin2πfpt+φv0)（A.5）V0——零序擾動電壓幅值；對采樣得到的van、vbn和vcn進行零序分量提取，得到與擾動頻率fp對應(yīng)的零序輸入電壓v0fp)。對采樣得到的ia、ib和ic進行零序分量提取，得到與擾動頻率fp對應(yīng)的零序輸入電流I0fp)。z0fp)=1vz0fp)=∠z0fp)=fp)?∠I0fp)z0fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的零序輸入阻抗幅值；v0fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的零序輸入電壓幅值；I0fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的零序輸入電流幅值；∠z0fp)——對應(yīng)擾動頻率fp的零序輸入阻抗相角；∠v0fp——對應(yīng)擾動頻率fp的零序輸入電壓相位；數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B0fp〕——對應(yīng)擾動頻率fp的零序輸入電流相位。被測電源設(shè)備輸入端口采用三相三線制需要在其穩(wěn)態(tài)工作時測試正序和負序輸入阻抗特性，相應(yīng)的測試方法可參照A.2.1，其中輸入端口相電壓可由測量被測電源設(shè)備輸入端口采用單相交流的示意圖如圖A.4所示，需要在被測電注：圖中vac和iac分別為被測電源設(shè)備輸入端口的單相電壓和電流。向vac注入擾動電壓信號vacpt)，對采樣得到的vac和iac進行分量提取，得到與擾動頻率fp對應(yīng)的單相輸入電壓vacfp)和單相輸入電流Iacfp)。zacfp)=vacfp)∠zacfp)=vfp)?∠Iaczacfp)=vacfp)zaczacfp)——對應(yīng)擾動頻率fp的單相輸入阻抗幅值；vacfp)1——對應(yīng)擾動頻率fp的單相輸入電壓幅值；Iacfp)——對應(yīng)擾動頻率fp的單相輸入電流幅值；∠zacfp)——對應(yīng)擾動頻率fp的單相輸入阻抗相角；數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B∠vacfp)——對應(yīng)擾動頻率fp的單相輸入電壓相位；∠Iacfp)——對應(yīng)擾動頻率fp的單相輸入電流相位。被測電源設(shè)備輸入端口采用直流需要在其穩(wěn)態(tài)工作時測試直流輸入阻抗特性，相應(yīng)的測試方法可參照A.2.3，其中被測電源設(shè)備被測電源設(shè)備輸出端口采用三相四線制需要在其穩(wěn)態(tài)工作時測試正序、負序和零序輸出阻抗特性，相應(yīng)的測試方法可參照圖A.2和A.2.1，注入的是電流被測電源設(shè)備輸出端口采用三相三線制需要在其穩(wěn)態(tài)工作時測試正序和負序輸出阻抗特性，相應(yīng)的測試方法可參照圖A.2和A.2.2，注入的是電流擾動信被測電源設(shè)備輸出端口采用單相交流需要在其穩(wěn)態(tài)工作時測試單相輸出阻抗特性，相應(yīng)的測試方法可參照圖A.2和A.2.3，注被測電源設(shè)備輸出端口采用直流需要在其穩(wěn)態(tài)工作時測試d）參照附錄A對被測電源設(shè)備測試端口進行采用最小擾動頻率的小信號擾f）參照附錄A計算得到與該擾動頻率對應(yīng)的阻抗幅值和相角，并輸出相應(yīng)g）從小到大更新擾動頻率，重復(fù)上述步驟e）-f），直至達到最大擾動頻h）由所有擾動頻率下的阻抗幅值和相角繪制阻抗幅頻特性和相頻特b）參照5.5.3搭建半實物仿真測試平臺，進行實時仿真機和電源設(shè)備控制d）仿真模型實時運行，在擾動未注入的情況下，電源設(shè)備控制器實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200Be）參照附錄A在仿真模型中對被測電源設(shè)備測試端口進行采用最小擾動頻f）在被測電源設(shè)備達到穩(wěn)態(tài)運行后通過仿真測量獲取測試）；一、測試信息測試日期測試平臺測試人員環(huán)境溫度/℃相對濕度/%大氣壓力/kPa二、被測電源設(shè)備信息類型廠家型號出廠編號測試端口供電方式運行模式運行功率/kW額定電壓/V額定功率/kW電流幅值/A基波頻率/Hz三、數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)序號擾動頻率/Hz阻抗幅值/dB阻抗相角/°129.50.422.029.40.833.029.444.029.455.029.32.166.029.32.777.029.23.488.029.14.299.029.05.1測試序號擾動頻率/Hz阻抗幅值/dB阻抗相角/°10.029.06.128.97.2數(shù)據(jù)中心電源設(shè)備阻抗特性技術(shù)要求與測試規(guī)范ODCC-2022-0200B28.79.828.711.228.614.428.518.12028.522.32228.526.82528.734.52829.143.4203229.957.8213530.871.8224