一种数据中心电源模块测试方法与流程

本发明涉及电源模块测试，具体涉及一种数据中心电源模块测试方法。

背景技术：

1、数据中心电源模块（power supply unit，简称psu）作为数据中心的关键组件，负责为服务器、存储设备及其他计算设备提供稳定电力。它能够将电网提供的交流电高效转换为设备所需的直流电，并确保电压和电流的稳定性，从而保障设备的正常运行。鉴于现代数据中心对电源稳定性和效率的高要求，高效且可靠的电源模块对于数据中心的可靠运行至关重要。

2、为了验证电源模块的高效性和稳定性，通常会在标准温度（25°c）下对其进行不同负载的效率测试（即输出功率与输入功率之比）。这一测试有助于减少能源浪费，提高数据中心的整体运营效率，并延长电源模块的使用寿命。在进行测试时，首先会将室温调节至25°c，然后使用电子负载对电源模块进行加载。然后通过监测一分钟内输入和输出的电压、电流情况来计算输入功率和输出功率。然而，在计算输入功率时，虽然输入电压已知，但仅依据一分钟内的电流变化进行正弦拟合可能不够准确。因为电压可能会因发电机切换、长距离传输损耗等因素产生波动，进而引发电流的波动。因此，仅通过电流变化来拟合正弦曲线可能无法准确反映实际情况。此外，虽然25°c下的测试能够提供一个基准效率值，但在实际应用环境中，电源模块的工作温度往往会高于25°c。这是由于电源模块中的电子元件（如开关晶体管、整流器等）在高温下可能会产生更高的内阻，导致更多的能量转化为热量。因此，仅设置25°c的测试条件可能无法全面反映电源模块在实际工作环境中的表现。

3、综上所述，现有技术对于电源模块效率的测试存在以下两个方面的不足：一、输入功率计算不准确：由于电压波动可能导致电流波动，因此仅通过电流变化进行正弦拟合来计算输入功率可能不够准确。二、测试条件与实际工作环境不符：25°c下的测试虽然能提供基准效率值，但实际应用环境中电源模块的工作温度可能更高，因此测试结果可能无法准确反映实际情况。

技术实现思路

1、为了解决电源模块效率测试不够精准的技术问题，本发明的目的在于提供一种数据中心电源模块测试方法，所采用的技术方案具体如下：

2、获取电源模块在不同负载不同温度下的测试数据，所述测试数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流；

3、基于预设输入电压波形函数以及所述测试数据来获取不同负载不同温度下各时刻的输入电流的可取性，基于预设参数未知的输入电流波形函数、预设输入电流波形误差和函数、所述输入电流的可取性以及所述测试数据来获取参数已知的输入电流波形函数；

4、基于经所述输入电流波形函数获取的输入电流与所述输入电压二者之间的相位差来获取功率因数，根据所述功率因数、所述输出电压的平均值、所述输出电流的平均值、所述输入电压以及经所述输入电流波形函数获取的输入电流得到在不同负载不同温度下的电源模块效率；

5、获取在不同温度下的电源模块效率的可用性，基于预设参数未知的温度电源模块效率函数、所述电源模块效率的可用性、所述电源模块效率以及预设温度电源模块效率误差和函数来获取参数已知的温度电源模块效率函数；

6、将标准温度代入到所述温度电源模块效率函数得到初步数据中心电源模块效率，对不同负载在所述标准温度下的初步数据中心电源模块效率进行拟合来获取拟合函数，根据所述拟合函数以及所述初步数据中心电源模块效率来获取最终数据中心电源模块效率。

7、进一步地，所述基于预设输入电压波形函数以及所述测试数据来获取不同负载不同温度下各时刻的输入电流的可取性包括：

8、获取所述测试数据中的在负载u温度v时刻t下的第一输入电压值以及将所述时刻t代入至所述输入电压波形函数中得到的在负载u温度v下的第二输入电压值；

9、将所述第一输入电压值减去所述第二输入电压值之后取绝对值来获取电压差绝对值，所述电压差绝对值加上第一超参数之后，再取倒数来作为最大最小值归一化函数的输入值，所述最大最小值归一化函数的输出值作为在所述负载u温度v时刻t下的输入电流的可取性；

10、重复所述输入电流可取性的获取过程来得到不同负载不同温度下各时刻的输入电流的可取性。

11、进一步地，所述基于预设参数未知的输入电流波形函数、预设输入电流波形误差和函数、所述输入电流的可取性以及所述测试数据来获取参数已知的输入电流波形函数包括：

12、获取所述测试数据中的在负载u温度v时刻t下的第一输入电流值以及将所述时刻t代入至所述输入电流波形函数中得到的在负载u温度v下的第二输入电流值；

13、所述第一输入电流值减去所述第二输入电流值之后取绝对值来获取电流差绝对值，所述电流差绝对值乘以在负载u温度v时刻t下的所述输入电流的可取性来获取第一乘积；

14、重复所述第一乘积的获取过程来得到在负载u温度v下各时刻的所述第一乘积，将所述第一乘积依次相加来得到在负载u温度v下的所述输入电流波形误差和函数；

15、对所述输入电流波形误差和函数采用最小二乘法来获取所述输入电流波形函数的各未知参数。

16、进一步地，基于经所述输入电流波形函数获取的输入电流与所述输入电压二者之间的相位差来获取功率因数包括：

17、获取所述输入电压的第一相位以及经所述输入电流波形函数获取在负载u温度v下的输入电流的第二相位；

18、将所述第一相位减去所述第二相位之后取绝对值来获取相位差绝对值，将所述相位差绝对值作为余弦函数的输入，所述余弦函数的输出作为在负载u温度v下的所述功率因数；

19、重复所述功率因数的获取过程来得到在不同负载不同温度下的所述功率因数。

20、进一步地，根据所述功率因数、所述输出电压的平均值、所述输出电流的平均值、所述输入电压以及经所述输入电流波形函数获取的输入电流得到在不同负载不同温度下的电源模块效率包括：

21、将在负载u温度v下的所述输出电流的平均值与在负载u温度v下的所述输出电压的平均值相乘来得到第二乘积；

22、将在负载u温度v下的所述功率因数、所述输入电压以及在负载u温度v下的经所述输入电流波形函数获取的输入电流依次相乘来得到第三乘积；

23、将所述第二乘积除以所述第三乘积之后，再乘以百分之百来得到在负载u温度v下的所述电源模块效率；

24、重复所述电源模块效率的获取过程来得到在不同负载不同温度下的电源模块效率。

25、进一步地，所述获取不同负载不同温度下的电源模块效率的可用性包括：

26、获取在负载u温度v下的第一电源模块效率以及在负载u温度k下的第二电源模块效率，将所述第一电源模块效率与所述第二电源模块效率相乘来获取在负载u下的第四乘积；

27、重复所述第四乘积的获取过程来得到在不同负载下的所述第四乘积，将所述第四乘积依次相加来得到第四乘积之和；

28、获取所述第一电源模块功率的第一平方，重复所述第一平方的获取过程来获取不同负载在温度v下的所述第一平方，将所述第一平方依次相加来得到第一平方之和，将所述第一平方之和取二次方根来得到第一方根值；

29、获取所述第二电源模块功率的第二平方，重复所述第二平方的获取过程来获取不同负载在温度v下的所述第二平方，将所述第二平方依次相加来得到第二平方之和，将所述第二平方之和取二次方根来得到第二方根值；

30、将所述第一方根值与所述第二方根值相乘来获取第五乘积；

31、将所述第四乘积之和除以所述第五乘积之后，再除以所述负载的个数来得到在温度k下的单一可用性；

32、重复所述单一可用性的获取过程来得到各温度下的所述单一可用性，将所述单一可用性依次相加之后来得到在温度v下的电源模块效率的可用性；

33、重复所述电源模块效率的可用性的获取过程来得到在不同温度下的所述电源模块效率的可用性。

34、进一步地，所述基于预设参数未知的温度电源模块效率函数、所述电源模块效率的可用性、所述电源模块效率以及预设温度电源模块效率误差和函数来获取参数已知的温度电源模块效率函数包括：

35、获取在负载u温度v下的第一电源模块效率以及将所述温度v代入至所述预设参数未知的温度电源模块效率函数中得到的在负载u下的第二电源模块效率；

36、所述第一电源模块效率减去所述第二电源模块效率之后取绝对值来获取第一电源模块效率差绝对值，所述第一电源模块效率差绝对值乘以在温度v下的所述电源模块效率的可用性来获取在温度v下的第六乘积；

37、重复所述第六乘积的获取过程来得到在不同温度下的所述第六乘积，将所述第六乘积依次相加来得到在负载u下的所述温度电源模块效率误差和函数；

38、对所述温度电源模块效率误差和函数采用最小二乘法来获取所述温度电源模块效率函数的各未知参数。

39、进一步地，根据所述拟合函数以及所述初步数据中心电源模块效率来获取最终数据中心电源模块效率包括：

40、将负载u代入所述拟合函数来获取拟合值，将所述拟合值减去负载u在标准温度下的所述初步数据中心电源模块效率之后取绝对值来获取第二电源模块效率差绝对值；

41、所述第二电源模块效率差绝对值加上第二超参数之后取倒数来作为最大最小归一化函数的输入值，所述最大最小归一化函数的输出值乘以负载u在标准温度下的所述初步数据中心电源模块效率来得到负载u在标准温度下的所述最终数据中心电源模块效率。

42、进一步地，所述输入电流波形函数包括：

43、未知角频率乘以时间之后，再加上未知初相位来作为正弦函数的输入值，所述正弦函数的输出值与未知输入电流最大幅值相乘之后，再加上未知偏移值来得到所述输入电流波形函数。

44、进一步地，所述温度电源模块效率函数包括：

45、第一未知值乘以温度之后取负数，再加上第二未知值来作为以e为底的指数函数的输入值，所述以e为底的指数函数的输出值乘以第三未知值之后，再加上第四未知值来得到所述温度电源模块效率函数。

46、本发明具有如下有益效果：

47、首先，获取电源模块在不同负载不同温度下的测试数据，所述测试数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流。这一步骤是作为后续分析的数据基础。基于预设输入电压波形函数以及所述测试数据来获取不同负载不同温度下各时刻的输入电流的可取性，基于预设参数未知的输入电流波形函数、预设输入电流波形误差和函数、所述输入电流的可取性以及所述测试数据来获取参数已知的输入电流波形函数。这一步骤是为了确定所述输出电流波形函数的具体表达形式。基于经所述输入电流波形函数获取的输入电流与所述输入电压二者之间的相位差来获取功率因数，根据所述功率因数、所述输出电压的平均值、所述输出电流的平均值、所述输入电压以及经所述输入电流波形函数获取的输入电流得到在不同负载不同温度下的电源模块效率。这一步骤获取的电源模块效率是不够精准的，需要修正的。获取在不同温度下的电源模块效率的可用性，基于预设参数未知的温度电源模块效率函数、所述电源模块效率的可用性、所述电源模块效率以及预设温度电源模块效率误差和函数来获取参数已知的温度电源模块效率函数。这一步骤是为了确定所述温度电源模块效率函数的具体表达形式。将标准温度代入到所述温度电源模块效率函数得到初步数据中心电源模块效率，对不同负载在所述标准温度下的初步数据中心电源模块效率进行拟合来获取拟合函数，根据所述拟合函数以及所述初步数据中心电源模块效率来获取最终数据中心电源模块效率。这一步骤获取的最终数据中心电源模块效率能够对电源模块的可靠性和稳定性做出更全面的评估。采用本发明，可以更准确地了解电源模块在实际工作条件下的效率表现。