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CN113224830B - 电源系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电源系统及其操作方法，电源系统包含一组电源装置与定址线路。该组电源装置电性连接主电源、备用电源与服务器节点。定址线路电性连接该组电源装置，使该组电源装置分别对应多个不同的定址信号。在主电源关闭以后，当备用电源开启时，该组电源装置基于多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，从而供电给服务器节点。

Description

电源系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种系统及方法，且特别涉及一种电源系统及其操作方法。
背景技术
目前备援系统已被广泛应用于各式数据中心及伺服电源输入级，其目的是用来提高供电的可靠度及使用弹性，近年来在系统空间及设备容量使用率的要求下，备援电路渐渐的从系统的个别单元，逐渐整合进入电源单元，再以集中式电源模块管理方式将电力分配给服务器模块使用，但现行备援系统在主/备电源切换系统，其切换过程会产生涌浪电流易造成上游端的断路器跳脱，导致服务器机柜中的电源供应模块跳电及服务器断电。
由此可见，上述现有的备援系统，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能有效降低并分散涌浪电流，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
发明内容
本发明提出一种电源系统及其操作方法，以解决现有技术的问题。
在本发明的一实施例中，本发明所提出的电源系统，其包含一组电源装置与定址线路。该组电源装置电性连接主电源、备用电源与服务器节点。定址线路电性连接该组电源装置，使该组电源装置分别对应多个不同的定址信号。在主电源关闭以后，当备用电源开启时，该组电源装置基于多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，从而供电给服务器节点。
在本发明的一实施例中，电源系统还包含多个子系统。多个子系统电性连接主电源与备用电源，每一子系统均包含该组电源装置、定址线路与服务器节点，在主电源关闭以后，当备用电源开启时，多个子系统中的多个该组电源装置中对应多个不同的定址信号中任一定址信号的多个电源装置是于相应的时间区间内进行切换。
在本发明的一实施例中，上述多个电源装置基于任一定址信号中扰动时间的参数以分别在时间区间内的不同时间点进行切换。
在本发明的一实施例中，多个子系统为多个子系统机柜，每一电源装置为可抽换式电源装置。
在本发明的一实施例中，该组电源装置设置于服务器机架中，每一电源装置为可抽换式电源装置。
在本发明的一实施例中，每一电源装置为交直流转换器。
在本发明的一实施例中，交直流转换器具有自动切换开关，自动切换开关为交直流转换器进行相应的切换。
在本发明的一实施例中，本发明所提出的电源系统的操作方法，电源系统包含一组电源装置与定址线路，操作方法包含以下步骤：通过定址线路，使该组电源装置分别对应多个不同的定址信号，其中该组电源装置电性连接主电源、备用电源与服务器节点；在主电源关闭以后，当备用电源开启时，通过该组电源装置基于多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，从而供电给服务器节点。
在本发明的一实施例中，电源系统还包含多个子系统，每一子系统均包含该组电源装置、定址线路与服务器节点，操作方法还包含以下步骤：在主电源关闭以后，当备用电源开启时，将多个子系统中的多个该组电源装置中对应多个不同的定址信号中任一定址信号的多个电源装置于相应的时间区间内进行切换。
在本发明的一实施例中，基于上述任一定址信号中扰动时间的参数，将上述多个电源装置分别在时间区间内的不同时间点进行切换。
综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过本发明的电源系统及其操作方法，有效降低并分散涌浪电流。
以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，说明书附图的说明如下：
图1是依照本发明一实施例的一种电源系统的方框图；
图2是图1的电源系统于运行时的时序图；
图3是依照本发明另一实施例的一种电源系统的方框图；
图4是图3的电源系统于运行时的时序图；以及
图5是依照本发明一实施例的一种电源系统的操作方法流程图。
附图标记说明：
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：
100、300…电源系统
110…定址线路
120…主电源
130…备用电源
140…服务器节点
150…自动切换开关
170…服务器机架
500…操作方法
#1～#N+1…电源装置
I#1～I#N+1…涌浪电流
S501、S502…步骤
SS#1～SS#M…子系统
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。
于实施方式与权利要求中，涉及“电性连接”的描述，其可泛指一元件通过其他元件而间接电气耦合至另一元件，或是一元件无须通过其他元件而直接电气连结至另一元件。
于实施方式与权利要求中，涉及“连线”的描述，其可泛指一元件通过其他元件而间接与另一元件进行有线与/或无线通信，或是一元件无须通过其他元件而实体连接至另一元件。
于实施方式与权利要求中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。
本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”是用以修饰任何可些微变化的数量，但这种些微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，则代表以“约”、“大约”或“大致”所修饰的数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，优选地是于百分之十以内，而更优选地则是于百分之五以内。
图1是依照本发明一实施例的一种电源系统100的方框图。如图1所示，电源系统100包含一组电源装置#1～#N+1与定址线路110。在架构上，该组电源装置#1～#N+1电性连接主电源120、备用电源130与服务器节点140。定址线路110电性连接该组电源装置#1～#N+1，使该组电源装置#1～#N+1分别对应多个不同的定址信号。在主电源120关闭以后，当备用电源130开启时，该组电源装置#1～#N+1基于多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，从而供电给服务器节点140。
实作上，电源装置#1～#N+1中每一者均具有自动切换开关150，自动切换开关150为电源装置#1～#N+1进行上述相应的切换。举例而言，电源装置#1～#N+1中每一者均可为交直流转换器。主电源120可为市电，备用电源130可为不断电系统、发电机与/或类似装置。图1中的服务器节点140可为服务器中的电脑主机。
在图1中，该组电源装置电源装置#1～#N+1设置于服务器机架170中，该组电源装置#1～#N+1中每一者均为可抽换式电源装置，借此方便维修与/或增减该组电源装置#1～#N+1中电源装置的数量。
在本发明的一实施例中，定址线路110可为软件通信总线与/或硬件总线，定址信号通过软件通信总线或硬件总线组成其安置于服务器机架170内。举例而言，硬件总线可由指拨开关或可变电阻/电压形式组成并通过直接电气连结或间接电气耦合，让电源装置#1～#N+1中每一者(如：可抽换式电源装置)进入服务器机架170后通过硬件总线获得相对应的定址信号。或者，软件通信总线可通过通信方式使得电源装置#1～#N+1(如：可抽换式电源装置)进入服务器机架170后指定位址。
为了对上述电源系统100的切换机制做更进一步的阐述，请同时参照第1～2图，图2是图1的电源系统100于运行时的时序图。在主电源关闭120以后，当备用电源130开启时，由于该组电源装置#1～#N+1基于多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，该组电源装置#1～#N+1所分别对应的产生涌浪电流I#1～I#N+1是分散的，借此避免涌浪电流在同一时间点叠加而导致跳电。
综合以上，图1的电源系统100是一种具低的涌浪电流的备援切换电路架构，在此新架构通过定址信号，于单一系统能有效分散涌浪电流。
图3是依照本发明另一实施例的一种电源系统300的方框图。相较于图1的电源系统100采用单一系统，图3的电源系统300拓展成多个子系统架构。如图3所示，电源系统300包含多个子系统SS#1～SS#M。在架构上，子系统SS#1～SS#M电性连接主电源120与备用电源130，多个子系统SS#1～SS#M中每一者均包含一组电源装置#1～#N+1、定址线路110与服务器节点140。图3中的多个服务器节点140可分别为服务器中部分的电脑主机。
在图3中，多个子系统SS#1～SS#M可为多个子系统机柜。在每一子系统机柜中，该组电源装置#1～#N+1中每一者均为可抽换式电源装置，借此方便维修与/或增减该组电源装置#1～#N+1中电源装置的数量。
在多个子系统SS#1～SS#M中的每一者中，定址线路110电性连接该组电源装置#1～#N+1，使该组电源装置#1～#N+1分别对应多个不同的定址信号。举例而言，电源装置#1取得第一定址信号而具有第一定址位置，电源装置#N取得第N定址信号而具有第N定址位置，电源装置#N+1取得第N+1定址信号而具有第N+1定址位置；因此，在多个子系统SS#1～SS#M中每一个电源装置#1均对应第一定址信号，在多个子系统SS#1～SS#M中每一个电源装置#N均对应第N定址信号，在多个子系统SS#1～SS#M中每一个电源装置#N+1均对应第N+1定址信号。
于使用时，在主电源120关闭以后，当备用电源130开启时，多个子系统SS#1～SS#M中的多个该组电源装置#1～#N+1中对应多个不同的定址信号中任一定址信号的多个电源装置是于相应的时间区间内进行切换。举例而言，对应第一定址信号的多个电源装置#1在第一时间区间内进行切换，对应第N定址信号的多个电源装置#N在第N时间区间内进行切换，对应第N+1定址信号的多个电源装置#N+1在第N+1时间区间内进行切换，其中第一时间区间、…、第N时间区间至第N+1时间区间相继续但不重叠。
为了对上述电源系统300的切换机制做更进一步的阐述，请同时参照第3～4图，图4是图3的电源系统300于运行时的时序图。在主电源关闭120以后，当备用电源130开启时，上述多个电源装置基于对应的定址信号中加入扰动时间的参数以使同一个定址信号的多个电源装置分别在相应的时间区间内的不同时间点进行切换。实务上，扰动时间的参数可为随机数。
举例而言，通过第一定址信号的扰动时间的参数，在多个子系统SS#1、SS#2～SS#M中对应第一定址信号的多个电源装置#1在第一时间区间的不同时间点内进行切换，使得多个电源装置#1所分别产生的涌浪电流I#1在第一时间区间内是分散的，借此避免涌浪电流I#1在同一时间点叠加而导致跳电。
同理，通过第N+1定址信号的扰动时间的参数，在多个子系统SS#1、SS#2～SS#M中对应第N+1定址信号的多个电源装置#N+1在第N+1时间区间的不同时间点内进行切换，使得多个电源装置#N+1所分别产生涌浪电流I#N+1在第N时间区间内是分散的，借此避免涌浪电流I#N+1在同一时间点叠加而导致跳电。
综合以上，图3的电源系统300的分散式的切换控制策略于每个定址信号加入抖动时间(jitter time)，以改善现有技术中备援电路切换瞬间产生的涌浪电流叠加，并有效降低上游端的断路器跳脱，除此之外于每个定址信号加入抖动时间，对于各式大型数据中心具M个子系统在进行备援切换时，能有效避免相同定址位置的电源装置于同一时间切换引起的涌浪电流叠加，提高伺服电源输入级电路其可靠度及稳定性。
为了对上述电源系统100、300的操作方法做更进一步的阐述，请同时参照第1～5图，图5是依照本发明一实施例的一种电源系统100、300的操作方法500的流程图。如图5所示，操作方法500包含步骤S501、S502(应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。
在第1、3图中，电源系统100、300包含一组电源装置#1～#N+1与定址线路110。于步骤S501，通过定址线路110，使该组电源装置#1～#N+1分别对应多个不同的定址信号，其中该组电源装置#1～#N+1电性连接主电源120、备用电源130与服务器节点140。
于步骤S502，在主电源120关闭以后，当备用电源130开启时，通过该组电源装置#1～#N+1基于多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，从而供电给服务器节点140。
在图3中，电源系统300还包含多个子系统SS#1～SS#M，多个子系统SS#1～SS#M中每一者均包含该组电源装置#1～#N+1、定址线路110与服务器节点140。于操作方法500中，在主电源120关闭以后，当备用电源130开启时，将多个子系统SS#1～SS#M中的多个该组电源装置#1～#N+1中对应多个不同的定址信号中任一定址信号的多个电源装置于相应的时间区间内进行切换，借此将涌浪电流分散于各个时间区间。
在操作方法500中，基于上述任一定址信号中加入扰动时间的参数，使上述多个位在不同子系统但具相同地址位置的电源装置分别在同一时间区间内的不同时间点进行切换，借此避免同一时间区间中的涌浪电流在同一时间点叠加而导致跳电。
综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过本发明的电源系统100、300及其操作方法500，有效降低并分散涌浪电流。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种电源系统，包含：
一组电源装置，电性连接一主电源、一备用电源与一服务器节点；以及
一定址线路，电性连接该组电源装置，使该组电源装置通过所述定址线路分别对应多个不同的定址信号，在该主电源关闭以后，当该备用电源开启时，该组电源装置基于该多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，从而供电给该服务器节点。
2.如权利要求1所述的电源系统，还包含：
多个子系统，电性连接该主电源与该备用电源，每一该子系统均包含该组电源装置、该定址线路与该服务器节点，在该主电源关闭以后，当该备用电源开启时，该多个子系统中的多个该组电源装置中对应该多个不同的定址信号中任一定址信号的多个电源装置是于相应的一时间区间内进行切换。
3.如权利要求2所述的电源系统，其中所述多个电源装置基于该任一定址信号中扰动时间的参数以分别在该时间区间内的不同时间点进行切换。
4.如权利要求2所述的电源系统，其中该多个子系统为多个子系统机柜，每一该电源装置为一可抽换式电源装置。
5.如权利要求1所述的电源系统，其中该组电源装置设置于一服务器机架中，每一该电源装置为一可抽换式电源装置。
6.如权利要求1所述的电源系统，其中每一该电源装置为一交直流转换器。
7.如权利要求6所述的电源系统，其中该交直流转换器具有一自动切换开关，该自动切换开关为该交直流转换器进行相应的切换。
8.一种电源系统的操作方法，该电源系统包含一组电源装置与一定址线路，该操作方法包含：
通过该定址线路，使该组电源装置分别对应多个不同的定址信号，其中该组电源装置电性连接一主电源、一备用电源与一服务器节点；以及
在该主电源关闭以后，当该备用电源开启时，通过该组电源装置基于该多个不同的定址信号分别于不同时间进行切换，从而供电给该服务器节点。
9.如权利要求8所述的操作方法，其中该电源系统还包含多个子系统，每一该子系统均包含该组电源装置、该定址线路与该服务器节点，该操作方法还包含：
在该主电源关闭以后，当该备用电源开启时，将该多个子系统中的多个该组电源装置中对应该多个不同的定址信号中任一定址信号的多个电源装置于相应的一时间区间内进行切换。
10.如权利要求9所述的操作方法，还包含：
基于该任一定址信号中扰动时间的参数，将所述多个电源装置分别在该时间区间内的不同时间点进行切换。
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