用于從電源向電能消耗設(shè)備提供電能的多模分配系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般地涉及用于從電源向電能消耗設(shè)備提供電能的多模分配系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)中心是容納電信裝備(比如，計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、電信設(shè)備、存儲(chǔ)系統(tǒng)、安全設(shè)備、和供電電源)的設(shè)施。數(shù)據(jù)中心可以占用一個(gè)房間、一層樓、甚至整個(gè)建筑。通常，數(shù)據(jù)中心中的大多數(shù)裝備包括被放置在機(jī)架上的服務(wù)器。人們可以在機(jī)架之間存取服務(wù)器。在數(shù)據(jù)中心中，存在從各種電源到電信裝備的電能供應(yīng)。然而，獲取用于支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的電源是非常昂貴的。
[0003]本發(fā)明的各種實(shí)施例正是在這種情況下出現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將提供對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的更好的理解。
[0005]在實(shí)施例中，描述了這樣一種多模分配系統(tǒng)，其中矩陣允許一個(gè)或多個(gè)電源耦合到電能消耗設(shè)備系統(tǒng)，并且另一矩陣允許不同的一個(gè)或多個(gè)電源與另一電能消耗設(shè)備系統(tǒng)耦合。通過在多模分配系統(tǒng)中使用不同或相同的矩陣來允許不同的電能消耗設(shè)備系統(tǒng)與不同電源相耦合，提供了將各種電能消耗設(shè)備系統(tǒng)與各種電源耦合的靈活性。例如，當(dāng)?shù)谝浑娫春偷谝浑娔芟脑O(shè)備系統(tǒng)被獲取時(shí)，第一電源經(jīng)由多模配電箱的第一矩陣被耦合到第一電能消耗設(shè)備系統(tǒng)。在該示例中，當(dāng)?shù)诙娫春偷诙娔芟脑O(shè)備系統(tǒng)被獲取時(shí)，第二電能消耗設(shè)備系統(tǒng)經(jīng)由多模配電箱的第二矩陣被耦合到第一電源或第二電源。此外，在該示例中，當(dāng)?shù)谝浑娫粗写嬖诠收?例如，第一電源失靈或者不能操作)時(shí)，第二電能消耗設(shè)備系統(tǒng)被耦合到第二電源。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，多模分配系統(tǒng)包括用于耦合到第一電源的第一源接口、用于耦合到第二電源的第二源接口、以及經(jīng)由第一連接矩陣和第一源接口與第一電源相耦合以向一個(gè)或多個(gè)電能消耗設(shè)備提供主電能的第一選擇設(shè)備。電能消耗設(shè)備可操作以從第一電源接收主電能。多模分配系統(tǒng)包括經(jīng)由第二連接矩陣和第一源接口與第一電源相耦合以向一個(gè)或多個(gè)附加的電能消耗設(shè)備提供主電能的第二選擇設(shè)備。第二選擇設(shè)備經(jīng)由第二連接矩陣和第二源接口與第二電源相耦合以向附加的電能消耗設(shè)備提供替代電能。附加的電能消耗設(shè)備可操作以從第一電源接收主電能或從第二電源接收替代電能。
[0007]在一些實(shí)施例中，當(dāng)電能消耗設(shè)備可操作以從第一電源接收主電能時(shí)，附加的電能消耗設(shè)備可操作以從第二電源接收替代電能。
[0008]在實(shí)施例中，描述了用于將電能從多個(gè)電源提供至多個(gè)電能消耗設(shè)備的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一電源、作為第一電源的替代的第二電源、以及用于從第一電源或第二電源接收電能的多個(gè)電能消耗設(shè)備。該系統(tǒng)還包括外殼，該外殼包圍第一源接口、第二源接口、第一連接矩陣、第二連接矩陣、第一選擇設(shè)備、以及第二選擇設(shè)備。第一選擇設(shè)備經(jīng)由第一連接矩陣和第一源接口與第一電源相耦合，以向一個(gè)或多個(gè)電能消耗設(shè)備提供電能。電能消耗設(shè)備可操作以從第一電源接收電能。第二選擇設(shè)備經(jīng)由第二連接矩陣和第一源接口與第一電源相耦合，以向一個(gè)或多個(gè)附加的電能消耗設(shè)備提供電能。第二選擇設(shè)備還經(jīng)由第二連接矩陣和第二源接口與第二電源相耦合，以向附加的電能消耗設(shè)備提供替代電能。附加的電能消耗設(shè)備可操作以從第一電源接收電能或從第二電源接收替代電能。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，描述了用于將電能從多個(gè)電源提供至多個(gè)電能消耗設(shè)備的方法。該方法包括:經(jīng)由第一源接口從第一電源接收主電能；經(jīng)由第二源接口從第二電源接收替代電能；以及接收將第一電源經(jīng)由第一源接口耦合到一個(gè)或多個(gè)電能消耗設(shè)備的選擇。該方法還包括，響應(yīng)于接收到選擇，將經(jīng)由第一源接口接收的主電能提供給電能消耗設(shè)備。電能消耗設(shè)備可操作以從第一電源接收主電能。該方法包括接收將第一電源經(jīng)由第一源接口耦合到一個(gè)或多個(gè)附加的電能消耗設(shè)備的選擇、或?qū)⒌诙娫唇?jīng)由第二源接口耦合到附加的電能消耗設(shè)備的選擇。附加的電能消耗設(shè)備可操作以從第一電源接收主電能、或從第二電源接收替代電能。該方法包括:響應(yīng)于接收到將第一電源經(jīng)由第一源接口耦合到附加的電能消耗設(shè)備的選擇，將經(jīng)由第一源接口接收的電能提供給附加的電能消耗設(shè)備。該方法包括:響應(yīng)于接收到將第二電源經(jīng)由第二源接口耦合到附加的電能消耗設(shè)備的選擇，將經(jīng)由第二源接口接收的電能提供給附加的電能消耗設(shè)備。
[0010]在實(shí)施例中，描述了一種方法。該方法包括提供多模分配系統(tǒng)。該多模分配系統(tǒng)包括被耦合到第一選擇設(shè)備的第一連接矩陣、和被耦合到第二選擇設(shè)備的第二連接矩陣。該方法還包括:將第一連接矩陣經(jīng)由第一源接口耦合到主電源；將第一選擇設(shè)備經(jīng)由電能分配單元耦合到第一電能消耗設(shè)備；以及將第二選擇設(shè)備經(jīng)由電能分配單元耦合到第二電能消耗設(shè)備。該方法包括將第二連接矩陣經(jīng)由第一源接口與主電源相耦合、或?qū)⒌诙B接矩陣經(jīng)由第二源接口與替代電源相耦合。第一連接矩陣缺少將替代電源耦合到第一電能消耗設(shè)備的連接。
【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于從電源系統(tǒng)向電能消耗設(shè)備系統(tǒng)(PCDS)提供電能的系統(tǒng)的框圖。
[0012]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多模配電箱(MMDB)的各種模式的系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的MMDB的旁路模式的系統(tǒng)的框圖。
[0014]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MMDB的各種模式的使用的真值表的示意圖。
[0015]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用MMDB的五種操作模式向PCDS提供電能的系統(tǒng)的不意圖。
[0016]圖5B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的其中選擇設(shè)備除了被安置在MMDB的外殼內(nèi)還被安置在外殼中的系統(tǒng)的示意圖。
[0017]圖5C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于從一個(gè)或多個(gè)電源向相應(yīng)的PCDS提供電能的、比圖5A的系統(tǒng)使用更少基板面(real estate)的系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中選擇設(shè)備除了被安置在MMDB的外殼內(nèi)還被安置在外殼中的、比圖5A的系統(tǒng)使用更少基板面的系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖6A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在不使用MMDB的情況下從電源提供電能的系統(tǒng)的不意圖。
[0020]圖6B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在不使用MMDB的情況下從電源提供電能、并且其中的選擇設(shè)備除了被安置在MMDB的外殼內(nèi)還被安置在外殼中的系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖6C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在不使用MMDB的情況下從電源提供電能、并且比圖6A的MMDB使用更少基板面的系統(tǒng)的示意圖。
[0022]圖6D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在不使用MMDB的情況下從電源提供電能、比圖6A的MMDB使用更少基板面、并且其中的選擇設(shè)備被安置在不同于MMDB的外殼的單獨(dú)外殼中的系統(tǒng)的示意圖。
[0023]圖7A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在圖5A、5B、6A、和6B的MMDB中使用的選擇的示意圖。
[0024]圖7B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被用作圖5A、5B、6A、和6B的MMDB中的選擇的多路復(fù)用器的示意圖。
[0025]圖7C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在圖5C、、6C、和6D的MMDB中使用的多個(gè)可互換硬連線選擇的示意圖。
[0026]圖7D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在圖5A和5B的MMDB中使用的多個(gè)可互換硬連線選擇的示意圖
[0027]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的說明使用上述各種模式和沒有使用各種模式之間的比較的各種曲線圖。
[0028]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電源系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合作為說明性實(shí)施例而不用于限制范圍的裝置、方法、和系統(tǒng)，描述并說明下面的示例實(shí)施例和它們的多個(gè)方面。
[0030]圖1是用于從電源系統(tǒng)(PSS) 1-Y向電能消耗設(shè)備系統(tǒng)(PCDS) 1-Y提供電能的系統(tǒng)100的實(shí)施例的框圖，其中Y是大于O的整數(shù)。PSS包括一個(gè)或多個(gè)電源。電源的示例包括不間斷供電電源(UPS)、主供電電源、任意數(shù)量的公共事業(yè)供電電源、和發(fā)電機(jī)。PSS可以是發(fā)電機(jī)場(generator farm)或UPS場(UPS farm)。UPS場的示例包括電池或旋轉(zhuǎn)電能存儲(chǔ)設(shè)備(rotatary power storage)。
[0031]每個(gè)P⑶S包括一個(gè)或多個(gè)電能消耗設(shè)備(P⑶)。例如，P⑶S包括一個(gè)機(jī)架的服務(wù)器和/或聯(lián)網(wǎng)裝備。電能消耗設(shè)備的示例包括服務(wù)器(比如，電子郵件服務(wù)器、代理服務(wù)器、域名系統(tǒng)(DNS)服務(wù)器、文件服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、防火墻、虛擬專用網(wǎng)(VPN)網(wǎng)關(guān)、入侵檢測系統(tǒng))、聯(lián)網(wǎng)裝置(比如，路由器、中繼器、交換機(jī)、集線器)、大型計(jì)算機(jī)、和存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、或它們的組合。存儲(chǔ)設(shè)備的示例包括閃速存儲(chǔ)器、獨(dú)立磁盤的冗余陣列、硬盤、或它們的組合。
[0032]在實(shí)施例中，每個(gè)P⑶S包括200千瓦的負(fù)載。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)P⑶S包括范圍在5千瓦和5兆瓦之間的負(fù)載。
[0033]PSS經(jīng)由連接鏈路被耦合到源接口(SI)。例如，PSS Y經(jīng)由連接鏈路Y被連接到源接口 Y。在一個(gè)實(shí)施例中，連接鏈路包括用于供應(yīng)處于三個(gè)不同相位的三個(gè)信號(hào)的三條相位線、用于傳導(dǎo)接地信號(hào)的地線、以及用于在三條相位線向不平衡負(fù)載供應(yīng)三個(gè)信號(hào)的情況下接收信號(hào)的中線。在三條相位線向平衡負(fù)載供應(yīng)三個(gè)信號(hào)的實(shí)施例中，連接鏈路包括用于供應(yīng)處于三個(gè)不同相位的三個(gè)信號(hào)的三條相位線，并且包括地線。
[0034]源接口 Y包括一個(gè)或多個(gè)電路組件，以幫助經(jīng)由連接矩陣(CM)Y傳遞信號(hào)，從而提供對(duì)與源接口 Y相耦合的P⑶S的兼容性。例如，源接口 Y包括一個(gè)或多個(gè)變壓器、一個(gè)或多個(gè)電開關(guān)、一個(gè)或多個(gè)斷路器、一個(gè)或多個(gè)反相器、或者它們的組合，以幫助電能的轉(zhuǎn)換。作為示例，經(jīng)由連接鏈路I接收的電能被從第一電壓電平轉(zhuǎn)換到第二電壓電平。第二電壓電平與P⑶S I兼容。
[0035]在實(shí)施例中，當(dāng)電壓電平不超過PCDS中的每個(gè)PCD上所提及的電壓電平時(shí)，該電壓電平與PCDS兼容。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電壓是交流(AC)電壓時(shí)電壓電平與PCDS兼容，并且PCDS中的每個(gè)PCD基于AC電壓進(jìn)行操作。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電壓是DC電壓時(shí)電壓電平與P⑶S兼容，并且P⑶S中的每個(gè)P⑶基于DC電壓進(jìn)行操作。在這個(gè)實(shí)施例中，P⑶S中的P⑶不能基于AC電壓進(jìn)行操作。
[0036]在實(shí)施例中，P⑶S中的每個(gè)P⑶被設(shè)計(jì)為在不同于被用于操作另一 P⑶S中的每個(gè)PCD的電能水平的電能水平上進(jìn)行操作。例如，PCDS I中的每個(gè)PCD被設(shè)計(jì)或被標(biāo)記為在比PCDS 2中的每個(gè)PCD被設(shè)計(jì)或被標(biāo)記為進(jìn)行操作的電能水平更高的電能水平上進(jìn)行操作。應(yīng)當(dāng)注意的是，PCD上標(biāo)記的電壓是峰-峰電壓、最大電壓、平均電壓、均方根(RMS)電壓等。作為另一個(gè)示例，PCDS中的每個(gè)PCD被設(shè)計(jì)為在不同于被用于操作另一 PCDS中的每個(gè)P⑶的電能類型的電能類型(例如，AC或DC)上進(jìn)行操作。例如，P⑶S I中的每個(gè)P⑶被設(shè)計(jì)為在AC電能上進(jìn)行操作，并且P⑶S 2中的每個(gè)P⑶被設(shè)計(jì)為在DC電能上進(jìn)行操作。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)源接口具有與另一個(gè)源接口不同的功能和/或結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)源接口 I被耦合到主供電電源并且PCDS I與AC電壓相兼容時(shí)，源接口 I缺少將AC電壓轉(zhuǎn)換到DC電壓的反相器。作為另一個(gè)示例，當(dāng)源接口 4被耦合到UPS(例如，電池)并且P⑶S 4與AC電壓相兼容時(shí)，源接口 I包括將DC電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓的反相器。作為又一個(gè)示例，當(dāng)PCDS I相比PCDS 2與更高的電壓兼容時(shí)，源接口 I包括將由供電電源I提供的電壓轉(zhuǎn)換到更高的電壓的變壓器，并且源接口 2包括將由供電電源2提供的電壓轉(zhuǎn)換到與PCDS2中的每個(gè)PCD相兼容的更低的電壓的變壓器。
[0038]源接口與連接矩陣相耦合。例如，源接口 Y與鏈接矩陣Y相耦合。連接矩陣包括多條連接線和多個(gè)連接。連接矩陣的一條連接線可以經(jīng)由連接與該連接矩