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研究生: 黃敬宇
Chin-Yu Huang
論文名稱: 以類神經為基礎之伺服器電源 輸出電流估測技術
Artificial Neural Network-based Output Current Estimation Method for Server Power Supply
指導教授: 劉益華
Yi-Hua Liu
口試委員: 王順忠
Shun-Chung Wang
鄧人豪
Jen-Hao Teng
邱煌仁
Huang-Jen Chiu
劉益華
Yi-Hua Liu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 59
中文關鍵詞: 伺服器電源供應器類神經網路輸出電流估測
外文關鍵詞: Server Power Supply, Artificial Neural Network, Output Current Estimation
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  • 就高效數據中心與管理資訊設備而言,電源管理策略扮演相當重
    要的角色。為了確切管控伺服器電源供應器的實際功耗,精確的電源
    供應器特性必頇被偵測,例如輸入與輸出的電壓與電流資訊、工作環
    境溫度以及風扇轉速。傳統上,輸出電流偵測是利用分流電阻來實現,
    雖然此方法容易設計,但分流電阻會帶來功率損耗。設計上,阻值選
    用存在權衡精確度與耗散功率的問題。此外,元件熱偏移的特性亦會
    影響其精確度。
    本文提出以類神經網路為基礎對伺服器電源供應器作輸出電流
    之估測,將電源供應器的輸入電壓、輸入電流、功率因數、輸出電壓
    以及工作環境溫度做為類神經網路的輸入數據。為了取得充足的訓練
    數據量,利用自行開發之自動化量測帄台,可以有效取得上述輸入資
    料。自動化量測帄台由交流電源供應器、功率量測儀、電子負載、資
    料擷取裝置及高低溫詴驗機所組成。
    根據三組測詴案例的結果,所估測到之輸出電流資訊誤差小於
    1.3%。因此,本文提出之技術可以被用來精確的估測伺服器電源供應
    器之輸出電流資訊,其優點包含提高電源轉換的效率、減少印刷電路
    板的尺寸與降低偵測線路帶來的成本。


    Power management strategy is very important in terms of the efficiency of data centers and the availability of information technology (IT) equipment. In order to determine the actual power consumption, accurate measurements of power supply unit’s attributes such as input/output voltage and current levels, temperatures and fan speeds are essential. Conventionally, output current measurement is realized using current shunt. Although it is simple to implement, current shunt dissipates quite an amount of power, and a tradeoff exists between precision and dissipated power. In addition, it suffers from temperature drift problem.

    In this thesis, an artificial neural network (ANN)-based algorithm for estimating the output current information of a server power supply is proposed. The input data of the proposed ANN includes input voltage, input current, power factor, output voltage and ambient temperature. To generate a full coverage of the training data, an automatic testing platform (ATP) consists of a programmable power supply, a high accuracy power meter, two electronic loads, one data acquisition system and one thermal chamber is developed. Using the constructed ATP, training data of the proposed ANN can be generated efficiently.

    According to the experimental results, the estimation error of the output current is less than 1.3 % in three tested cases. Therefore, the proposed technique can be utilized to estimate the output current of power supply. The advantages of the proposed method include high power efficiency, reduced board size and decreased bill of material cost from sensing circuitry.

    目錄 摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 V 表目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究方法 1 1.3 內容大綱 2 第二章 伺服器電源供應器簡介 3 2.1伺服器電源供應器之架構 3 2.2電流偵測線路偵測方法介紹 5 2.2.1電流偵測線路原理 5 2.2.2電流偵測線路架構 5 2.3傳統電流偵測方法之效能 7 第三章 類神經網路簡介 9 3.1 類神經網路基本概念 9 3.2類神經網路的特性 13 3.3類神經網路模式分類 14 3.4倒傳遞類神經網路說明 15 3.5以倒傳遞類神經網路模型估測電流之資訊 20 第四章 自動測試平台與ANN程式設計韌體架構 23 4.1 制訂量測機制與規格 23 4.2自動化量測設備的配置 24 4.2.1 Labview 26 4.2.2 VISA工具 27 4.2.3 電源效率量測程式 29 4.2.4 量測輸出報告 32 4.3 用於電流估測之倒傳遞類神經網路設計 33 4.3.1輸入資料設定 33 4.4實驗數據 40 4.5實測結果分析 43 第五章 結論與未來展望 45 5.1 結論 45 5.2 未來展望 46 參考文獻 47

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    無法下載圖示 全文公開日期 2023/08/30 (校內網路)
    全文公開日期 2028/08/30 (校外網路)
    全文公開日期 2038/08/30 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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