一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法，在服務(wù)器內(nèi)設(shè)置兩個(gè)電源模塊，其中一個(gè)電源模塊通過(guò)穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)供電，所述穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)包括AC／DC切換開關(guān)、電池，其中AC／DC切換開關(guān)分別與市電輸出端、電池輸入端、上述電源模塊輸入端相連接，在電池輸入端與市電輸出端之間還設(shè)置有充電器；另一個(gè)電源模塊通過(guò)高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過(guò)市電供電并輸出直流電。該一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)效率低下的缺陷、提高能源利用率的方法，成本低、節(jié)能高效，增加了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【專利說(shuō)明】一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)是一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突飛猛進(jìn)，我國(guó)企業(yè)及機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)已進(jìn)入快速發(fā)展的新階段，形成了建設(shè)的新熱潮。數(shù)據(jù)的集中和計(jì)算能力的集中在帶來(lái)巨大利益的同時(shí)，也對(duì)數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能和連續(xù)供電提出新的要求。
[0003]新一代數(shù)據(jù)中心的基本特征中有以下幾個(gè)主要特征:模塊化、快速的可擴(kuò)充能力、節(jié)能與節(jié)省空間、高IT資源利用率、高可靠性冗余設(shè)計(jì)等等。
[0004]給予上述特點(diǎn)在供電方面新一代數(shù)據(jù)中心的功率密度要求很高，在有限的空間內(nèi)放置更多的IT設(shè)備是大勢(shì)所趨，供電的可靠性要求更加嚴(yán)格，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心為了增加供電的可靠性一般采用集中式UPS1+1或N+1冗余，UPS主機(jī)本身體積很大，電池柜也因?yàn)楸旧眢w積和個(gè)數(shù)的原因要占用更大的空間，因?yàn)槭亲鋈哂嗾w效率也較低，與模塊化數(shù)據(jù)中心高功率密度的初衷相違背。
[0005]如附圖1、圖2所示，對(duì)于傳統(tǒng)的UPS，由于存在AC / DC變化，以及DC / AC逆變，理想情況下變換效率較高，但是實(shí)際使用過(guò)程中效率低于50%，甚至更低，造成了能源的極大浪費(fèi)；再者對(duì)于小型數(shù)據(jù)中心，或者只有單個(gè)機(jī)柜的應(yīng)用場(chǎng)所，傳統(tǒng)的UPS價(jià)格昂貴等因素更為突出。在電源上，電源模塊經(jīng)常工作在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，工作效率低，浪費(fèi)能源，而且各模塊同時(shí)運(yùn)行，大大增加了電源的損壞概率。
[0006]針對(duì)以上問(wèn)題我們提出綠色新型服務(wù)器機(jī)柜連供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)是100%的AC供電轉(zhuǎn)換效率，較高的DC供電轉(zhuǎn)換效率，高效的電源工作效率，綠色節(jié)能
隨著國(guó)內(nèi)高壓直流供電技術(shù)的不斷推廣，以及對(duì)節(jié)能設(shè)備的大量需求，我們預(yù)測(cè)我們所發(fā)明的綠色新型服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在擁有數(shù)據(jù)中心的公司將有廣泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，該一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法，其供電過(guò)程為:在服務(wù)器內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)電源模塊，其中一個(gè)電源模塊通過(guò)穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)供電，所述穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)包括AC / DC切換開關(guān)、電池,其中AC / DC切換開關(guān)分別與市電輸出端、電池輸入端、上述電源模塊輸入端相連接，在電池輸入端與市電輸出端之間還設(shè)置有充電器；另一個(gè)電源模塊通過(guò)高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過(guò)市電供電并輸出直流電；
在服務(wù)器運(yùn)行時(shí)，運(yùn)用電源active和standby功能，將兩個(gè)電源模塊同時(shí)低負(fù)荷運(yùn)行轉(zhuǎn)換成一個(gè)電源中等或者偏高負(fù)荷運(yùn)行；
兩電源模塊均通過(guò)PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務(wù)器功率。[0009]所述兩個(gè)電源模塊交替運(yùn)行工作，即其中的一個(gè)電源模塊在運(yùn)行一段時(shí)間后切換至IJ另一電源模塊工作，該運(yùn)行的電源模塊運(yùn)行一段時(shí)間后切換回來(lái)，順序循環(huán)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是:
本發(fā)明的一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法有別于傳統(tǒng)的大型數(shù)據(jù)中心的UPS供電技術(shù)，加入AC / DC切換開關(guān)，當(dāng)市電掉電后，由于服務(wù)器電源有46ms時(shí)間可以保持輸出穩(wěn)定，所以我們需要在這個(gè)時(shí)間內(nèi)完成AC / DC切換，而此處用的切換開關(guān)，切換時(shí)間僅有6-lOms，完全可以滿足要求；不使用逆變器，只是在電池前面加一個(gè)充電器，正常情況下市電直接給負(fù)載供電的同時(shí)給電池充電，電池工作在浮充狀態(tài)，在市電掉電的情況下，由于現(xiàn)在的電源既支持AC輸入，也支持DC輸入，所以電池可以直接給服務(wù)器供電，這里電池供電可以是220V高壓直流，也可以是通信電源48V直流；加入高壓直流電源模塊，提供高可靠性供電，大大節(jié)約能耗，改善輸入?yún)?shù)，帶載能力大大提高，割接改造更為方便；運(yùn)用電源active +standby功能，將兩個(gè)電源同時(shí)低負(fù)荷運(yùn)行轉(zhuǎn)換成一個(gè)電源中等或者偏高負(fù)荷運(yùn)行，提高電源工作效率；通過(guò)PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務(wù)器功率，使電源工作在高效率模式下，此處需要根據(jù)具體需要及時(shí)間執(zhí)行；一個(gè)電源模塊在運(yùn)行一段時(shí)間后可以切換到另一模塊工作，這樣兩個(gè)模塊交替運(yùn)行，可以大大降低電源損壞的概率，提高電源的可靠性，實(shí)用性強(qiáng)，達(dá)到數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的節(jié)能目的，易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]附圖1是傳統(tǒng)UPS設(shè)計(jì)圖。
[0012]附圖2是傳統(tǒng)UPS電源效率曲線圖。
[0013]附圖3是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法作以下詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]為了解決以上問(wèn)題，如附圖3所示，本發(fā)明提供了一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法，其供電過(guò)程為:
在服務(wù)器內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)電源模塊，其中一個(gè)電源模塊通過(guò)穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)供電，所述穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)包括AC / DC切換開關(guān)、電池，其中AC / DC切換開關(guān)分別與市電輸出端、電池輸入端、上述電源模塊輸入端相連接，在電池輸入端與市電輸出端之間還設(shè)置有充電器，所述切換開關(guān)的切換時(shí)間為6?10ms，電池供電為220V高壓直流或通信電源48V直流；另一個(gè)電源模塊通過(guò)高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過(guò)市電供電并輸出直流電。
[0016]在服務(wù)器運(yùn)行時(shí),運(yùn)用電源active和standby功能,將兩個(gè)電源模塊同時(shí)低負(fù)荷運(yùn)行轉(zhuǎn)換成一個(gè)電源中等或者偏高負(fù)荷運(yùn)行；
兩電源模塊均通過(guò)PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務(wù)器功率。
[0017]所述兩個(gè)電源模塊交替運(yùn)行工作，即其中的一個(gè)電源模塊在運(yùn)行一段時(shí)間后切換至IJ另一電源模塊工作，該運(yùn)行的電源模塊運(yùn)行一段時(shí)間后切換回來(lái)，順序循環(huán)。
[0018]本發(fā)明提供的供電方法中的供電系統(tǒng)可靠性大幅提升:高壓直流供電技術(shù)引入的主要目的就在于提升系統(tǒng)的安全性。UPS系統(tǒng)本身僅并聯(lián)主機(jī)具有冗余備份，系統(tǒng)組件之間更多地是串聯(lián)關(guān)系，其可用性是各部分組件可靠性的連乘結(jié)果，總體可靠性低于單個(gè)組件的可靠性。反觀直流系統(tǒng)，系統(tǒng)的并聯(lián)整流模塊、蓄電池組均構(gòu)成了冗余關(guān)系，不可靠性是各組件連乘結(jié)果，總體可靠性高于單個(gè)組件的可靠性。理論計(jì)算和運(yùn)行實(shí)踐都表明，直流系統(tǒng)的可靠性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于UPS系統(tǒng)，一個(gè)例證就是大型直流系統(tǒng)癱瘓的事故基本沒有。
[0019]大大節(jié)約能耗:目前大量使用的UPS主機(jī)均為在線雙變換型，在負(fù)載率大于50%時(shí)，其轉(zhuǎn)換效率與開關(guān)電源相近。但一個(gè)不容忽視的現(xiàn)實(shí)是，為了保證UPS系統(tǒng)的可靠性，UPS主機(jī)均采用n + I (η = 1、2、3)方式運(yùn)行，加之受后端負(fù)載輸入的諧波和波峰因數(shù)的影響，UPS主機(jī)并不能滿足運(yùn)行，通常UPS單機(jī)的設(shè)計(jì)最大穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)載率僅為35?53%。而受后端設(shè)備虛提功耗和業(yè)務(wù)發(fā)展的影響，很多UPS系統(tǒng)通常在壽命中后期才能達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)載率，甚至根本不能達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)載率，UPS主機(jī)單機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在很低的負(fù)載率，其轉(zhuǎn)換效率通常為80 %多，甚至更低。
[0020]對(duì)于直流電源系統(tǒng)而言，因其采用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)輸出負(fù)載的大小，由監(jiān)控模塊、監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)值守人員靈活控制模塊的開機(jī)運(yùn)行數(shù)量，使整流器模塊的負(fù)載率始終保持在較高的水平，從而使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率保持在較高的水平。
[0021]輸入?yún)?shù)大大改善:現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，目前常用的12脈沖在線雙變換型UPS主機(jī)，力口裝11次濾波器后，其輸入功率因數(shù)通常在0.8?0.9，最大僅為0.95，輸入電流諧波含量通常在7.5%左右。
[0022]與此對(duì)應(yīng)，由于PFC電路的應(yīng)用，額定工況下，開關(guān)整流器模塊的輸入功率因數(shù)通常都在0.99以上，輸入電流諧波含量通常在5%以下。
[0023]輸入?yún)?shù)的改善的直接效果是，前端設(shè)備的容量可以大大降低，前端低壓配電柜可以不再配置電抗器，從而也可以降低補(bǔ)償電容的耐壓要求。
[0024]帶載能力大大提高:UPS系統(tǒng)帶載能力受兩個(gè)因素的制約，一是負(fù)載的功率因數(shù)，以國(guó)內(nèi)某大型UPS廠商的某型主機(jī)為例，在輸出功率因數(shù)為0.5 (容性)時(shí)，其最大允許負(fù)載率僅為50% ;二是負(fù)載的電流峰值系數(shù)，通常UPS主機(jī)的設(shè)計(jì)波峰因數(shù)為3，如果負(fù)載的電流峰值系數(shù)大于3，則UPS主機(jī)將降容使用。
[0025]對(duì)于直流系統(tǒng)而言，不存在功率因數(shù)的問(wèn)題；因其并聯(lián)了內(nèi)阻極低的大容量蓄電池組，加之整流器模塊有大量的富余(充電和備用)，其負(fù)載高電流峰值系數(shù)的負(fù)荷能力很強(qiáng)，不需專門考慮安全富余容量。
[0026]割接改造更為方便:對(duì)于采用UPS供電的設(shè)備來(lái)說(shuō)，除非其采用雙電源(或四電源、六電源)，或?qū)ｉT配置有STS設(shè)備，否則通常只能采用停電方式割接。對(duì)于重要系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這是難以忍受的，更為麻煩的是，一些沒有廠家支撐的老型設(shè)備，很有可能在停機(jī)不能重啟的現(xiàn)象。
[0027]直流電源只要做到輸出電壓和極性相同即可連接到一起，從而實(shí)現(xiàn)不停電割接，而這是非常容易做到的。
[0028]本發(fā)明解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)效率低下的缺陷，成本低、節(jié)能高效，增加了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法，其特征在于其供電過(guò)程為:在服務(wù)器內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)電源模塊，其中一個(gè)電源模塊通過(guò)穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)供電，所述穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)包括AC / DC切換開關(guān)、電池，其中AC / DC切換開關(guān)分別與市電輸出端、電池輸入端、上述電源模塊輸入端相連接，在電池輸入端與市電輸出端之間還設(shè)置有充電器；另一個(gè)電源模塊通過(guò)高壓直流電源供電，該高壓直流電源通過(guò)市電供電并輸出直流電； 在服務(wù)器運(yùn)行時(shí)，運(yùn)用電源active和standby功能，將兩個(gè)電源模塊同時(shí)低負(fù)荷運(yùn)行轉(zhuǎn)換成一個(gè)電源中等或者偏高負(fù)荷運(yùn)行； 兩電源模塊均通過(guò)PMbus輸入指令，降低CPU頻率，從而降低服務(wù)器功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種服務(wù)器機(jī)柜連續(xù)供電方法，其特征在于:所述兩個(gè)電源模塊交替運(yùn)行工作，即其中的一個(gè)電源模塊在運(yùn)行一段時(shí)間后切換到另一電源模塊工作，該運(yùn)行的電源模塊運(yùn)行一段時(shí)間后切換回來(lái)，順序循環(huán)。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK103730948SQ201310714850
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】高鵬飛, 滕學(xué)軍, 肖波, 谷俊杰 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司