平均模型
数据中心可以通过不考虑开关纹波的非线性平均模型来表示。在连续导通模式 (CCM) 运行中，UPS 的平均模型(如图 2 所示)包含前端升压功率因数校正
(PFC) 整流器、VSI、DC/DC 转换器和电池用于储能的包装。UPS 电池组由 182
节锂离子电池的两个并联电池组组成。使用适当的数学方程来模拟电池的充电和放电过程。
图 2：UPS 平均模型
在 CCM 操作中，PFC 转换器(PSU 前端)的平均模型如图 3 所示。其目的是提高功率因数并提供直流母线电压调节。
图 3：PFC 平均模型
由于具有宽输入变化的高效率运行，LLC 谐振转换器通常用于隔离式 DC/DC 级。在该模型中，LLC
转换器被简化为受控电源负载，具体取决于服务器负载。
关于冷却系统，使用聚合并网感应电机来表示冷却塔、冷却器和水泵，而 CRAH 则由基于两级变频驱动 (VFD) 的电机建模(图 4)。
图 4：基于 VFD 的电机模型
总服务器负载是基于线性模型估计的，服务器利用率为：
P tot,server = N rack × N server × P server
离散模型
下一步涉及通过数字化将非线性平均模型转换为离散时间版本。需要一个具有显式输入变量和输出变量的广义模型，在 HTB 平台的 VSI
数字信号处理器上实现所有数据中心模型和控制功能。
首先，整个非线性平均模型以 0.2
毫秒的采样周期数字化并转换为离散时间方程。随后，针对数据中心电源仿真器提出了一个具有顶层控制的广义模型，如图5所示。已知端电压(V
t)和电网频率(f)，顶层控制决定运行模式根据 V
t值。在每一级模型中，输入变量是前一级的输出电压，而输出变量是计算得到的输入电流，将传递到下一级。最后，顶层控制更新电网终端电流(i
t)并开始新的运行周期。
图 5：具有顶层控制的广义模型
在 HTB 上模拟的数据中心如图 6 所示。
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