AIDC电源测试（中）—HVDC电源测试解决方案

AIDC电源测试（中）—HVDC电源测试解决方案

  一、行业背景

在AI算力快速扩张背景下，服务器单机柜功率密度持续提升。传统数据中心机柜功率通常处于5kW-20kW，而新一代AI服务器集群，其机柜功率需求已至数百kW级，甚至进一步向MW级发展。高密度算力部署，使传统交流供电架构逐渐面临转换环节多、能耗高、空间大、扩展力不足等问题，难以满足未来大规模需求。

在此背景下，HVDC技术成为了AIDC供电架构升级的重要方向。HVDC通过减少交流转换环节，可有效提升供电效率、降低系统损耗，支持更高功率密度的数据中心部署。早期数据中心HVDC主要采用240V/336V等低压直流方案，而随着AI计算功率快速增长，行业正向±400V/800V高压直流架构演进，以满足未来高密度GPU服务器集群的供电需求。

二、 测试需求

AIDC正向高功率密度、高能效方向快速演进，800V高压直流HVDC供电架构已成为下一代数据中心的核心技术路线。相较于传统交流供电架构，HVDC系统精简了电能转换层级，显著提升供电能效。但电压等级、功率密度的提升及负载特性的复杂化，对PSU、电源插框、电源机柜、DC/DC模块及整机设备的测试标准与性能要求大幅升级，使得HVDC架构下的电源测试面临全新技术挑战。为此国家已出台多项AIDC电源测试相关标准，推动AIDC产业向标准化、高可靠、高品质方向升级。具体如下：

（1）   相关标准

（2）测试难点

三、HVDC电源测试解决方案

艾诺仪器深耕测试电源领域多年，针对现今AIDC电源高功率、快响应、全链路测试需求，推出全系列HVDC测试方案，涵盖可回馈交流源载一体机RGL系列、交流模块化源载一体机MGL系列、双向可编程直流电源ANEVD系列、高速可回馈电子负载MEL系列及大功率直流电子负载236系列。

RGL与MGL系列交流源载一体机支持0~900V_LN宽范围电压输出，功率覆盖2kVA~700kVA，可模拟电压跌落、骤升、谐波畸变及频率漂移等电网极端劣化工况，检验HVDC电源模块的稳定运行能力与故障穿越能力；MEL系列高速可回馈电子负载功率覆盖120kW~1000kW，电压等级支持80V~1200V，电流上升斜率≥40A/μs @800V@0~1250A。MEL系列兼具高动态响应与能量回馈优势，满足高电压、大功率下微秒级瞬态响应的拉载测试，能够应对能精准满足HVDC架构下的多种核心测试需求，验证HVDC电源模块的动态响应能力和长期可靠性能力。

高速可回馈电子负载MEL系列和大功率直流电子负载236系列：均具有较高动态响应能力，以应对真实GPU负载的模拟挑战。MEL系列凭借其高动态响应速度能力，能够完美复现这种剧烈电流跳变，同时其能量回馈功能将测试电能以高效率逆变回馈电网，极大降低大功率老化场景的能耗与发热。236系列可承载数千安培的大电流拉载，其高达96A/μs的电流速升速率，可精确模拟GPU在多任务调度、性能降频及突发渲染等多种工况的实时电流跳变需求。

双向可编程直流电源ANEVD系列采用全新高频模块化设计，在显著缩小整机体积的同时，将转换效率推升至行业领先水平，具有高功率密度、高效率、高抗冲击能力等特点。模块化架构不仅支持功率单元的灵活并机扩容，满足从单板DC/DC PSU到整柜DC/DC Power shelf、乃至完整IT Rack机架的功率梯度需求，精准模拟DC/DC变换器在各种输入扰动下的稳态特性（如效率映射、电压调整率、纹波抑制比）以及动态性能（如启动时序、负载阶跃响应、过压/欠压保护阈值验证），为HVDC中间母线变换环节提供坚实可靠的电源供给。

RGL与MGL系列交流源载一体机以模块化、高效率、可回馈的优势，满足HVDC架构下AC/DC PSU、Shelf、Rack各级电源的输入测试需求。MEL系列高速可回馈电子负载以高动态响应、可回馈等优势，可满足PSU、Shelf、Rack各级电源的拉载测试需求。ANEVD系列双向可编程直流电源凭借高频模块化设计可满足HVDC架构下DC/DC PSU、Shelf、Rack各级电源的性能测试需求。

产品特点

（一）高速可回馈电子负载ANMEL系列

①　额定电压：80V/1200V

②　单机功率：80V: 120kW / 1200V: 200kW/ 1200V：600kW

③　拉载速度：单机：>20A/μs@80V/20kW@10kHz;单机：>10A/μs@800V/200kW@10kHz

④　回馈效率：半载90%，满载93%

⑤　可编程电流斜率，电流上升速率高

⑥　电流精度≤0.1%F.S.，电压精度≤0.1%F.S， 功率精度≤0.2%F.S.

⑦　过载能力：1.2倍功率30min、1.8倍功率30s、2倍过载1s

高速可回馈电子负载MEL系列，单机最大1MW，并支持并机。并机功能的延迟低、动态特性与单机一致。此外，MEL对导线感抗适应性强（0~15uH），并具备线路补偿功能。如下图所示，MEL并机，主从机具有一样的动态特性，此外，十几米线缆接线，拉载无过冲，拉载速度不受影响。

（二）大功率直流电子负载AN236系列

大功率直流电子负载AN236系列180kW并机方案

 电压800V，单台拉载电流3.75-75A/5kHz/50%占空比，斜率3A/μs

①　高功率密度，6kW高度4U，24kW高度13U；体积小，重量轻，操作便捷；

②　优良的动态特性，最高96A/μs的电流速升能力；

③　精密测量技术，支持电压0.015%+0.015%F.S.、电流0.04%+0.04%F.S.以及功率0.1%+0.1%F.S.的准确度（此指标在高温下保持不变）；

④　内置动态负载拉载模式，动态频率最高25kHz，并具备Vpk+/-测试功能；

⑤　宽量程，同等容量下，提供了接近传统大功率负载2倍的电流量程；

（三）可回馈交流源载一体机ANRGL系列

①　具有交流(AC)，直流(DC)，交流+直流(AC+DC)等输出模式;

②　具备100%额定功率回馈电网功能，电源能够四象限运行;

③　能够实现三相并单相，并联后单相输出能够达到整机最大容量;

④　谐波2-50次合成功能，间谐波合成带宽3000Hz;

⑤　具有序列、脉冲、步进等三种编程功能，模拟实际电网中的干扰，最小编程步长可达1ms。

（四）交流模块化源载一体机ANMGL系列

①　具备100%额定功率回馈电网功能，电源能够四象限运行;

②　谐波2-50次合成功能，间谐波合成带宽3000Hz;

③　具有序列、脉冲、步进等三种编程功能，模拟实际电网中的干扰;

④　具有恒流/恒阻/恒有功功率/恒视在功率/RLC模拟电路负载/PQ模式等功能;

⑤　RLC模式支持多种线性网络模型与非线性网络模型，PQ模式可进行孤岛保护特性测试;

（五）双向可编程直流电源ANEVD系列

①超高功率密度:功率密度272kW/m³；比工频方案提高173%；

②模块化设计:灵活并机，稳定可靠;

③抗冲击能力强:独特的直流电源过流保护技术，满足客户短路测试工况；

④具备100%额定功率回馈电网功能，电源能够四象限运行;

⑤电压斜率高达300V/ms:满足负载电压突变测试工况;

⑥高效节能:效率高达95%，节能降耗，绿色环保;

⑦超高响应速度:采用碳化硅SIC元件;响应速度提高5倍;;

四、结语

AIDC供电架构向HVDC演进，是AI算力爆发、电源技术升级与绿色低碳需求协同驱动的必然结果。这一变革使电源测试面临功率密度跃升、动态响应陡增及全链路联调复杂化三重严峻考验。艾诺仪器凭借在电力电子领域多年的专业测试能力与高效本土化服务，持续助力数据中心电源产品的研发迭代与高质量验证，已获得国内外众多厂商认可，成为AIDC测试领域的优选品牌。

敬请关注，《AIDC电源测试解决方案》下篇