一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统及方法技术方案

本发明专利技术提出的一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统及方法，所述系统包括设在服务器机房内的N个服务器、交流同步电机和BMC，每个服务器均设有PSU，服务器和交流同步电机分别与电网电连接，交流同步电机上还连接有BUCK降压电路；电网的A相输出端设有电流表Ia和电压表Va,电网的B相输出端设有电流表Ib和电压表Vb，电网的C相输出端设有电流表Ic和电压表Vc，分别用于采集电网每一相的电流和电压信息；BMC分别与BUCK降压电路、电流表Ia、电流表Ib、电流表Ic、电压表Va、电压表Vb和电压表Vc信号连接。本发明专利技术能够避免大量无功功率在服务器机房供电线内的流动，从而降低了机房建设成本，并提高了电网的稳定性。并提高了电网的稳定性。并提高了电网的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统及方法


[0001]本专利技术涉及计算机
，更具体的说是涉及一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统及方法。

技术介绍

[0002]同步电机是交流电机的一种，其转速与三相绕组施加三相电流后，形成的旋转磁场的角速度相同(同步)，因此得名。当机械负载不变时，同步电机的功率因数取决于励磁电流的大小：当加大励磁电流，同步电机处于过励磁状态时，电枢电流超前于电压的相位，电机发出无功功率；相应的，减小励磁电流，同步电机处于欠励磁状态时，电枢电流滞后于电压的相位，电机吸收无功功率。
[0003]服务器PSU的功率因数一般介于0.9
‑
0.99之间(感性)，他是吸收无功功率的。对于常见的2U两路机架式服务器，整机功耗往往在1kW以上。对于搭载GPU的高端AI型服务器，整机功耗甚至可突破10kW.假设功率因数为0.95时，单台2U两路服务器的无功功率大约为312Var,AI型服务器可超过3122Var.PSU需要的这些无功功率最终由电网提供，无功功率占用了供电线的容量却不做功，造成了资源的浪费。
[0004]对于服务器机房所需要的无功功率，现有的方案是一般由外电网提供。即外电网提供机房服务器PSU所需的全部有功功率和无功功率。但是，由外电网提供机房服务器PSU所需的全部无功功率的方式，导致机房供电线在传输有功功率的同时，还在传输一部分本不应该存在的无功功率。这些无功功率会占用供电线的容量，加剧供电线的发热。最终导致机房需要容量更大、直径更粗的供电线，造成成本增加。也会降低电网的稳定性。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统及方法，能够避免大量无功功率在服务器机房供电线内的流动，从而降低了机房建设成本，并提高了电网的稳定性。
[0006]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统，包括设在服务器机房内的N个服务器、交流同步电机和BMC，每个服务器均设有PSU，服务器和交流同步电机分别与电网电连接，交流同步电机上还连接有BUCK降压电路；电网的A相输出端设有电流表Ia和电压表Va,电网的B相输出端设有电流表Ib和电压表Vb，电网的C相输出端设有电流表Ic和电压表Vc，分别用于采集电网每一相的电流和电压信息；BMC分别与BUCK降压电路、电流表Ia、电流表Ib、电流表Ic、电压表Va、电压表Vb和电压表Vc信号连接。
[0007]进一步，每台服务器使用电网的一相电供电；N个服务器根据负载总量划分为三组，每组服务器的负载均为负载总量的三分之一；其中，第一组服务器由电网的A相供电，第二组服务器由电网的B相供电，第三组服务器由电网的C相供电，以实现电网的三相对称负载。
[0008]进一步，交流同步电机与电网的三相电连接，交流同步电机的励磁电流通过BUCK降压电路产生。
[0009]进一步，BUCK降压电路包括：BUCK降压电路的输入端正极与三极管Q1的集电极连接，BUCK降压电路的输入端负极分别与二极管D1的阳极、电容C1的一端、电阻R1的一端、BUCK降压电路的输出端负极连接，三极管Q1的发射极分别与二极管D1的阴极、电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电容C1的另一端、电阻R1的另一端、BUCK降压电路输出端正极连接。
[0010]进一步，BUCK降压电路的输入端用于接收BMC发出的方波信号，BUCK降压电路的输出端用于为同步电机提供励磁电流。
[0011]进一步，电流表Ia用于采集电网的A相电流Ia，并发送至BMC；电流表Ib用于采集电网的B相电流Ib，并发送至BMC；电流表Ic用于采集电网的C相电流Ic，并发送至BMC；电压表Va用于采集电网的A相电压Va，并发送至BMC；电压表Vb用于采集电网的B相电压Vb，并发送至BMC；电压表Vc用于采集电网的C相电压Vc，并发送至BMC。
[0012]相应的，本专利技术还公开了一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿方法，包括：
[0013]通过BMC获取电网每一相的电流和电压信息；
[0014]根据电网每一相的电流和电压信息计算出服务器总的无功功率Q；
[0015]根据服务器总的无功功率Q，调整输出到BUCK降压电路的励磁控制信号，以控制交流同步电机的无功功率。
[0016]进一步，所述通过BMC获取电网每一相的电流和电压信息，包括：
[0017]通过BMC获取电网的A相电流Ia、B相电流Ib、C相电流Ic、A相电压Va、B相电压Vb和C相电压Vc。
[0018]进一步，所述根据电网每一相的电流和电压信息计算出服务器总的无功功率Q，包括：
[0019]通过公式计算出电网A相的无功功率Qa；
[0020]通过公式计算出电网B相的无功功率Qb；
[0021]通过公式计算出电网C相的无功功率Qc；
[0022]其中，为Ia滞后于Va的电角度，为Ib滞后于Vb的电角度，为Ic滞后于Vc的电角度；
[0023]通过公式Q＝Qa+Qb+Qc计算出服务器总的无功功率Q。
[0024]进一步，所述根据服务器总的无功功率Q，调整输出到BUCK降压电路的励磁控制信号，以控制交流同步电机的无功功率，包括：
[0025]当Q>0时，说明服务器消耗的无功功率过多，通过BMC增大输出到BUCK降压电路的励磁控制信号的占空比，从而增加励磁电流，使同步电机发出更多的无功功率，使Q减小；
[0026]当Q<0时，通过BMC减小输出到BUCK降压电路的励磁控制信号的占空比，从而减小励磁电流，使同步电机吸收更多的无功功率。
[0027]对比现有技术，本专利技术有益效果在于：
[0028]1、本专利技术通过引入一个交流同步电机，在不影响散热的同时，将交流同步电机发
出的无功功率提供给PSU使用，在服务器机房就做到了无功功率的“自给自足”与“自产自销”。
[0029]2、本专利技术避免了PSU从外电网获取无功功率，也就避免了大量的无功功率在服务器机房与电网之间的流动，避免了大量的电能损耗。
[0030]3、本专利技术能够使机房的供电线中不再含有无功功率的成分，供电线的视在功率将会降低。从而可以用更细的输电线满足相同的供电需求，减少机房建设成本。
[0031]4、本专利技术在源头上减少了无功功率的消耗，有利于电网的经济运行。
[0032]由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统，其特征在于，包括设在服务器机房内的N个服务器、交流同步电机和BMC，每个服务器均设有PSU，服务器和交流同步电机分别与电网电连接，交流同步电机上还连接有BUCK降压电路；电网的A相输出端设有电流表Ia和电压表Va,电网的B相输出端设有电流表Ib和电压表Vb，电网的C相输出端设有电流表Ic和电压表Vc，分别用于采集电网每一相的电流和电压信息；BMC分别与BUCK降压电路、电流表Ia、电流表Ib、电流表Ic、电压表Va、电压表Vb和电压表Vc信号连接。2.根据权利要求1所述的基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统，其特征在于：每台服务器使用电网的一相电供电；N个服务器根据负载总量划分为三组，每组服务器的负载均为负载总量的三分之一；其中，第一组服务器由电网的A相供电，第二组服务器由电网的B相供电，第三组服务器由电网的C相供电，以实现电网的三相对称负载。3.根据权利要求1所述的基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统，其特征在于，所述交流同步电机与电网的三相电连接，交流同步电机的励磁电流通过BUCK降压电路产生。4.根据权利要求3所述的基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统，其特征在于，所述BUCK降压电路包括：BUCK降压电路的输入端正极与三极管Q1的集电极连接，BUCK降压电路的输入端负极分别与二极管D1的阳极、电容C1的一端、电阻R1的一端、BUCK降压电路的输出端负极连接，三极管Q1的发射极分别与二极管D1的阴极、电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电容C1的另一端、电阻R1的另一端、BUCK降压电路输出端正极连接。5.根据权利要求4所述的基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统，其特征在于，所述BUCK降压电路的输入端用于接收BMC发出的方波信号，BUCK降压电路的输出端用于为同步电机提供励磁电流。6.根据权利要求1所述的基于同步电机的服务器PSU无功功率补偿系统，其特征在于：电流表Ia用于采集电网的A相电流Ia，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘又玮，
申请(专利权)人：苏州浪潮智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：