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CN107317389A - 一种数据中心供电构架 - Google Patents

一种数据中心供电构架 Download PDF

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CN107317389A
CN107317389A CN201710642075.3A CN201710642075A CN107317389A CN 107317389 A CN107317389 A CN 107317389A CN 201710642075 A CN201710642075 A CN 201710642075A CN 107317389 A CN107317389 A CN 107317389A
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China
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power supply
power
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server
cabinet
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范长征
殷飞平
杨辰
张立功
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Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
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Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及服务器供电设备技术领域，提供一种数据中心供电架构，包括列头柜、电池柜和若干个服务器柜，列头柜引出的线路包括第一市电线路和第二市电线路；电池柜内设有电池组单元和充电器，充电器与电池组单元连接，且用于对电池组单元充电；每个服务器柜内设有交流配电单元和12V不间断供电电源系统，交流配电单元的输入端分别与第一市电线路连接，输出端与位于服务器柜内的服务器的开关电源输入端连接；12V不间断供电电源系统的输入端与第二市电线路连接，输出端位于服务器柜内的服务器负载，从而实现集中与分散相结合的不间断供电，降低了服务器成本，提升了供电效率，而且便于对供电系统的巡检和维护。

Description

一种数据中心供电构架
技术领域
本发明属于服务器供电设备技术领域，尤其涉及一种数据中心供电架构。
背景技术
随着电子信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段。供电电源系统是服务器数据中心保障系统稳定、持续运行的重要设备。目前，数据中心供电系统采用220V交流不间断供电(Uninterruptible Power Supply，UPS)或者240V高压直流设备及电池作为不间断电源为服务器供电，这两种不间断电源，设备本身及所配电池均需要占据一定的空间，并且对承载物(楼板)承重要求较高。并且因设备需对电源进行转换，自身损耗较高，一般损耗大于4％，并且由于220V交流UPS或者240V高压直流设备的功率部分集中，一旦设备损坏，会影响数据中心供电的稳定性。若采用分布式电源供电，电池过于分散，不利于维护和管理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既可实现集中与分散相结合不间断供电的供电架构，同时又能降低服务器价格的数据中心供电架构。
本发明是这样实现的，一种数据中心供电架构，所述数据中心供电架构包括列头柜、电池柜和若干个服务器柜，其中：
所述列头柜引出的线路包括第一市电线路和第二市电线路；
所述电池柜内设有电池组单元和充电器，所述充电器与所述电池组单元连接，且用于对所述电池组单元充电；
每个所述服务器柜内设有交流配电单元和12V不间断供电电源系统，所述交流配电单元的输入端分别与所述第一市电线路连接，输出端与位于服务器柜内的服务器的开关电源输入端连接；所述12V不间断供电电源系统的输入端与所述第二市电线路连接，输出端位于所述服务器柜内的服务器负载。
作为一种改进的方案，所述12V不间断供电电源系统包括直流母排和若干个并联连接的功率单元；
若干个并联连接的所述功率单元的输入端分别与所述第二市电线路连接，输出端与所述直流母排连接；
所述直流母排的12V输出端与位于所述服务器柜内的服务器负载连接；
所述电池组单元与所述功率单元连接。
作为一种改进的方案，所述功率单元包括AC/DC工频整流电路、功率因数校正电路、软开关变换电路和AC/DC变换电路；
所述AC/DC工频整流电路，用于将所述220V市电整流变换为310V直流电；
所述功率因数校正电路与所述AC/DC工频整流电路连接，用于将310V直流电转换为370V-400V的直流电；
所述软开关变换电路，与所述功率因数校正电路连接，用于将所述370V-400V的直流电转换为24V交流电；
所述AC/DC变换电路与所述软开关变换电路连接，用于将24V交流电转换为12V直流电，输送至所述直流母排。
作为一种改进的方案，所述功率因数校正电路与所述软开关变换电路之间设有电路节点，所述电路节点引出的线路与所述电池组单元连接。
作为一种改进的方案，所述12V不间断供电电源系统还包括设置在服务器柜内的第一通讯接口和与每一路功率单元连接的第一监控端口；
所述第一监控端口用于对所述功率单元的工作状态信息进行监控，并采集所述功率单元的工作状态参数；
所述第一通讯接口与所述第一监控端口连接，用于将所述第一监控端口采集到的所述功率单元的工作状态参数发送至远端监控平台。
作为一种改进的方案，所述充电器内置有第二监控端口和第二通讯接口；
所述第二监控端口，用于对所述电池组单元的直流母线系统的接地状态进行监测；
所述第二通讯接口，与所述第二监控端口连接，用于将所述第二监控端口监测到的所述电池组单元的直流母线系统的接地状态以及所述电池组单元的工作状态参数传递至远端监控平台。
作为一种改进的方案，所述电池组为铅酸电池或者锂电池。
在本发明实施例中，数据中心供电架构包括列头柜、电池柜和若干个服务器柜，列头柜引出的线路包括第一市电线路和第二市电线路；电池柜内设有电池组单元和充电器，充电器与电池组单元连接，且用于对电池组单元充电；每个服务器柜内设有交流配电单元和12V不间断供电电源系统，交流配电单元的输入端分别与第一市电线路连接，输出端与位于服务器柜内的服务器的开关电源输入端连接；12V不间断供电电源系统的输入端与第二市电线路连接，输出端位于服务器柜内的服务器负载，从而实现集中与分散相结合的不间断供电，降低了服务器成本，提升了供电效率，而且便于对供电系统的巡检和维护。
附图说明
图1是本发明提供的数据中心供电架构的结构示意图；
图2是本发明提供的功率单元的结构框图；
图3是本发明提供的数据中心供电架构的布局示意图；
1-列头柜，2-电池柜，3-服务器柜，4-第一市电线路，5-第二市电线路，6-电池组单元，7-充电器，8-交流配电单元，9-直流母排，10-功率单元，11-AC/DC工频整流电路，12-功率因数校正电路，13-软开关变换电路，14-AC/DC变换电路，15-电路节点，16-第一通讯接口，17-第一监控端口，18-第二监控端口，19-第二通讯接口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明提供的数据中心供电架构的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明相关的部分。
结合图3所示，数据中心供电架构包括列头柜1、电池柜2和若干个服务器柜3，其中：
所述列头柜1引出的线路包括第一市电线路4和第二市电线路5；
所述电池柜2内设有电池组单元6和充电器7，所述充电器7与所述电池组单元连接，且用于对所述电池组单元6充电；
每个所述服务器柜3内设有交流配电单元8和12V不间断供电电源系统，所述交流配电单元8的输入端分别与所述第一市电线路4连接，输出端与位于服务器柜3内的服务器的开关电源输入端连接；所述12V不间断供电电源系统的输入端与所述第二市电线路5连接，输出端位于所述服务器柜3内的服务器负载。
其中，当然，根据该数据中心的供电需求，在该数据中心供电架构上还可以设置其他结构件或电子件，在此不再赘述。
如图1所示，12V不间断供电电源系统包括直流母排9和若干个并联连接的功率单元10；
若干个并联连接的所述功率单元10的输入端分别与所述第二市电线路5连接，输出端与所述直流母排9连接；
所述直流母排9的12V输出端与位于所述服务器柜3内的服务器负载连接；
所述电池组单元6与所述功率单元10连接。
在该实施例中，该若干路功率单元10并联设置，且支持热插拔，任何一个功率单元10的损坏，不影响其他功率单元10的供电工作，实现为用户不间断供电提供便利。
在本发明实施例中，该直流母排9的设置，实现12V直流电源的直接输出，使整个不间断供电电源系统不需要额外配置开关电源，节省一路成本，而且也因为不需要配置开关电源，简化线路和减少故障。
如图2所示，功率单元10包括AC/DC工频整流电路11、功率因数校正电路12、软开关变换电路13和AC/DC变换电路14；
所述AC/DC工频整流电路11，用于将所述220V市电整流变换为310V直流电；
所述功率因数校正电路12与所述AC/DC工频整流电路11连接，用于将310V直流电转换为370V-400V的直流电；
所述软开关变换电路13，与所述功率因数校正电路12连接，用于将所述370V-400V的直流电转换为24V交流电；
所述AC/DC变换电路14与所述软开关变换电路13连接，用于将24V交流电转换为12V直流电，输送至所述直流母排9。
该功率单元10的设置将220V的市电转换为12V直流电，通过直流母排9为服务器负载供电，为数据中心稳定安全不间断供电提供便利；
同时，功率单元10支持热插拔模式，即在服务器上设置有相应的热插拔卡槽，便于对功率单进行热插拔操作，该热插拔模式实现功率单元10的扩展，而且保持各个功率单元10的工作的独立性，为不间断供电提供便利。
如图2所示，功率因数校正电路12与所述软开关变换电路13之间设有电路节点15，所述电路节点15引出的线路与所述电池组单元6连接；当市电220V市电断电时，电池组单元6通过直流母排9为服务器负载提供供电，即：
电池组单元6为服务器负载供电的线路为：电池组单元6-软开关变换电路13-AC/DC变换电路14-直流母排9-服务器负载，由此实现为服务器负载的不间断供电。
本发明实施例提供两个为服务器负载供电的路径，即由第一市电线路4形成的第一供电路径和由第二市电线路5形成的第二供电路径，具体为：
第一市电线路4-交流配电单元8-开关电源-服务器负载；
第二市电线路5-第功率单元10-直流母排9-服务器负载。
如图1所示，12V不间断供电电源系统还包括设置在服务器柜3内的第一通讯接口16和与每一路功率单元10连接的第一监控端口17；
所述第一监控端口17用于对所述功率单元10的工作状态信息进行监控，并采集所述功率单元10的工作状态参数；
所述第一通讯接口16与所述第一监控端口17连接，用于将所述第一监控端口17采集到的所述功率单元10的工作状态参数发送至远端监控平台。
在该实施例中，第一监控端口17和通讯接口将功率单元10的工作状态参数采集并发送到远端监控平台，对功率单元10进行监控，并对故障进行及时处理。
在本发明实施例中，充电器7内置有第二监控端口18和第二通讯接口19；
所述第二监控端口18，用于对所述电池组单元6的直流母线系统的接地状态进行监测；
所述第二通讯接口19，与所述第二监控端口18连接，用于将所述第二监控端口18监测到的所述电池组单元6的直流母线系统的接地状态以及所述电池组单元6的工作状态参数传递至远端监控平台。
其中，上述第一通讯接口16和第二通讯接口19为RS485接口或无线通讯接口，当然也可以采用其他通讯接口方式，在此不再赘述。
在该实施例中，当所述电池组单元6处于非负载供电状态时，所述电池组单元6和所述充电器7均处于浮充状态。
上述电池组单元6包含若干个单体电池，单体电池即可支持铅酸电池，又可支持锂电池，并且电池组单元6集中放置和管理，便于维护。
本发明提供的数据中心供电架构实现集中与分散相结合的不间断供电，打破传统供电方式，与服务器充分紧密结合，通过采用集中与分散相结合的新型12V不间断供电电源系统，取代UPS及高压直流等不间断电源设备及服务器本身一半的开关电源模块，降低了投资，减少了冗余的AC/DC、DC/AC两个环节及配套滤波等环节，可提升整个系统效率6％以上，同时集中布局的电池方式，即可支持铅酸电池也可支持锂电池，电池的集中放置，更利于巡检及维护，可以适应更广阔的环境范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数据中心供电架构，其特征在于，所述数据中心供电架构包括列头柜、电池柜和若干个服务器柜，其中：
所述列头柜引出的线路包括第一市电线路和第二市电线路；
所述电池柜内设有电池组单元和充电器，所述充电器与所述电池组单元连接，且用于对所述电池组单元充电；
每个所述服务器柜内设有交流配电单元和12V不间断供电电源系统，所述交流配电单元的输入端分别与所述第一市电线路连接，输出端与位于服务器柜内的服务器的开关电源输入端连接；所述12V不间断供电电源系统的输入端与所述第二市电线路连接，输出端位于所述服务器柜内的服务器负载。
2.根据权利要求1所述的数据中心供电架构，其特征在于，所述12V不间断供电电源系统包括直流母排和若干个并联连接的功率单元；
若干个并联连接的所述功率单元的输入端分别与所述第二市电线路连接，输出端与所述直流母排连接；
所述直流母排的12V输出端与位于所述服务器柜内的服务器负载连接；
所述电池组单元与所述功率单元连接。
3.根据权利要求2所述的数据中心供电架构，其特征在于，所述功率单元包括AC/DC工频整流电路、功率因数校正电路、软开关变换电路和AC/DC变换电路；
所述AC/DC工频整流电路，用于将所述220V市电整流变换为310V直流电；
所述功率因数校正电路与所述AC/DC工频整流电路连接，用于将310V直流电转换为370V-400V的直流电；
所述软开关变换电路，与所述功率因数校正电路连接，用于将所述370V-400V的直流电转换为24V交流电；
所述AC/DC变换电路与所述软开关变换电路连接，用于将24V交流电转换为12V直流电，输送至所述直流母排。
4.根据权利要求3所述的数据中心供电架构，其特征在于，所述功率因数校正电路与所述软开关变换电路之间设有电路节点，所述电路节点引出的线路与所述电池组单元连接。
5.根据权利要求4所述的数据中心供电架构，其特征在于，所述12V不间断供电电源系统还包括设置在服务器柜内的第一通讯接口和与每一路功率单元连接的第一监控端口；
所述第一监控端口用于对所述功率单元的工作状态信息进行监控，并采集所述功率单元的工作状态参数；
所述第一通讯接口与所述第一监控端口连接，用于将所述第一监控端口采集到的所述功率单元的工作状态参数发送至远端监控平台。
6.根据权利要求5所述的数据中心供电架构，其特征在于，所述充电器内置有第二监控端口和第二通讯接口；
所述第二监控端口，用于对所述电池组单元的直流母线系统的接地状态进行监测；
所述第二通讯接口，与所述第二监控端口连接，用于将所述第二监控端口监测到的所述电池组单元的直流母线系统的接地状态以及所述电池组单元的工作状态参数传递至远端监控平台。
7.根据权利要求6所述的数据中心供电架构，其特征在于，所述电池组为铅酸电池或者锂电池。
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