服务器电源轻载电能质量优化设计与控制

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.08.010

摘要/Abstract

摘要：

针对服务器电源在轻载工况下电能质量下降的问题,提出一种轻载电能质量优化控制策略。通过分析传统控制策略和电磁干扰(EMI)滤波电路特性,提出X电容电流补偿控制策略以提升轻载功率因数。采用抬偏置、变增益与还原断续导通模式下平均电流于一体的混合控制策略以优化轻载输入电流总谐波失真。研制了1台1 300 W服务器电源样机,实验结果表明,所提策略显著改善轻载条件下的电能质量,功率因数和输入电流总谐波失真,均达到规范要求,验证了所提策略的有效性和优越性。

关键词: 服务器电源, 轻载电能质量, X电容电流补偿, 混合控制策略

Abstract:

The issue of degraded power quality in server power supplies under light-load conditions is addressed by proposing a light-load power quality optimization control strategy.By analyzing the traditional control strategies and the characteristics of EMI filter circuits,an X-capacitor current compensation control strategy is proposed to improve the power factor under light-load conditions.A hybrid control strategy combining offset lifting,variable gain,and average current restoration in discontinuous conduction mode (DCM) is adopted to optimize the input current total harmonic distortion (THD) under light-load conditions.A 1 300 W server power supply prototype is developed.The experimentcl results demonstrate that the proposed optimization control strategy significantly improves power quality under light-load conditions,with both power factor and input current THD meeting the specification requirements,which verifies the effectiveness and superiority of the proposed strategy.

Key words: server power supply, light-load power quality, X-capacitor current compensation, hybrid control strategy

中图分类号:

TM46

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图/表 22

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参考文献 13

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功率因数(PF)		输入电流总谐波失真(iTHD)
输出功率	指标要求	输出功率	指标要求
10%负载	>0.90	>5%负载&≤10%负载	≤20%
20%负载	>0.96	>10%负载&<20%负载	≤15%
50%负载	>0.98	≥20%负载	≤10%
100%负载	>0.99	≥40%负载	≤8%
		≥50%负载	≤5%

参数	数值
交流输入电压范围/V	90~264(160~240)
交流额定输入电压/V	230/50 Hz
PFC电感/μH	470
母线电容/μF	820
开关频率/kHz	65
满载输出功率/W	1 300

输入电压	带载情况	PF	iTHD/%
200 V/50 Hz	5%负载	0.900 7	20.30
	10%负载	0.949 7	20.13
	20%负载	0.982 7	10.18
	40%负载	0.994 1	3.95
	50%负载	0.996 9	3.67
	100%负载	0.999 2	3.56
240 V/60 Hz	5%负载	0.774 9	24.49
	10%负载	0.886 3	22.29
	20%负载	0.954 2	14.11
	40%负载	0.979 0	5.80
	50%负载	0.988 4	4.79
	100%负载	0.998 7	4.08

输入电压	带载情况	PF	iTHD/%
200 V/50 Hz	5%负载	0.938 0	8.70
	10%负载	0.976 2	8.78
	20%负载	0.988 6	5.21
	40%负载	0.998 0	2.79
	50%负载	0.999 0	2.83
	100%负载	0.999 0	3.04
240 V/60 Hz	5%负载	0.841 5	10.90
	10%负载	0.942 3	9.04
	20%负载	0.978 7	7.93
	40%负载	0.990 8	2.93
	50%负载	0.995 4	3.23
	100%负载	0.999 0	3.98

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