CN104917286A - 一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法 - Google Patents

一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法 Download PDF

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高鹏飞
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Abstract

本发明公开一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法,涉及服务器机柜安全供电领域，所述整机柜连续供电装置Power Hub模组和电池模组，所述Power Hub模组包括若干个通过交流电网母线供电的Power Hub，将每个Power Hub连接服务器电源进行服务器供电，且Power Hub之间互连实现供电冗余；同时每个Power Hub均连接所述电池模组向其充电，可通过电池模组进行直流供电备份。本发明有效解决“UPS”入机柜问题，可以保证整机柜连续供电，满足服务器不间断工作的需求；同时增加供电切换模块的冗余机制、报警保护机制等，进一步提高供电整体装置的高可靠性。

Description

一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法
技术领域
本发明涉及服务器机柜安全供电领域，具体的说是一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法。
背景技术
随着互联网经济的快速发展，服务器的地位显著提升，服务器供电作为服务器正常运行的最基本保障备受大家关注。
当前，机房供电主要是通过UPS（不间断供电电源）进行供电，在电网电压工作正常时，给负载供电，而且同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池供给负载所需电源，维持正常的生产；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电。虽然UPS的供电能满足不少客户的功能需求，但是其昂贵的价格成为其无法批量性使用的因素之一，而且体积较大，无法满足小客户对单机柜空间供电需求；最重要的一点就是UPS切换模组无冗余备份功能，需要购买同样的设备并联使用实现，成本增加，占地空间更大。所以市场上急需出现一款即可以实现供电切换，又能降低成本，同时体积小，可内置服务器机柜的高可靠性供电产品来满足市场的需求。
发明内容
本发明针对目前需求以及现有技术发展的不足之处，提供一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法。
本发明所述一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述靠性整机柜连续供电装置，其结构包括Power Hub模组和电池模组，所述Power Hub模组包括若干个Power Hub，且每个Power Hub均通过交流电网母线供电，通过将每个Power Hub连接服务器电源进行服务器供电，每个Power Hub之间两两互连实现供电冗余；同时每个Power Hub均与所述电池模组连接，由Power Hub内置充电器向电池模组充电，通过电池模组能够为机柜内服务器直流供电备份。
优选的，所述Power Hub模组采用双Power Hub冗余机制包括Power Hub #1和Power Hub #2，所述Power Hub #1和Power Hub #2使用交流电网母线AC #1和/或AC #2供电，Power Hub #1和Power Hub #2通过连接服务器电源给机柜中服务器供电，同时Power Hub #1和Power Hub #2均连接所述电池模组，通过其内置充电器向电池模组充电，并且Power Hub #1和Power Hub #2进行互联实现供电冗余。
优选的，所述高可靠性整机柜连续供电装置还包括两台PDU：PDU #1和PDU #2，所述Power Hub #1和Power Hub #2的输出端分别连接PDU #1和PDU #2，通过PDU #1和PDU #2连接服务器电源进行服务器供电。
优选的，所述高可靠性整机柜连续供电装置还包括一个监控模组，所述监控模组通过监控总线连接所述Power Hub模组的Power Hub #1、Power Hub #2以及所述电池模组，实现Power Hub模组、电池模组低电量报警。
优选的，所述电池模组内设置铅酸电池，并且根据服务器及备份工作时间可选择电池容量。
所述高可靠性整机柜连续供电方法，通过采用具有冗余机制的Power Hub模组匹配电池模组来实现整机柜服务器的高可靠性供电；所述Power Hub模组的若干个Power Hub均通过交流电网母线供电，每个Power Hub通过连接服务器电源给服务器供电，同时每个Power Hub均连接所述电池模组向其充电，通过电池模组进行直流供电备份。
优选的，所述高可靠性整机柜连续供电方法中，每个Power Hub的输出端连接一个PDU，通过所述PDU连接服务器电源给服务器供电。
优选的，所述高可靠性整机柜连续供电方法中，每个Power Hub以及所述电池模组均连接一监控模组，实现Power Hub模组、电池模组低电量报警。
优选的，所述所述Power Hub模组通过电网母线AC输入市电正常，所述PDU接入电网，服务器电源以及机柜中服务器由电网正常供电；同时，所述Power Hub模组的若干Power Hub通过其内置充电器向所述电池模组充电，并保持在稳定的浮充状态。
优选的，若所述Power Hub模组的所有Power Hub都接在同一个电网母线AC上，且该电网母线AC异常时，则所有的Power Hub都会从电网脱离，此时使用电池模组通过PDU对服务器电源及服务器进行供电；在此期间，若市电仍未恢复正常，出现电池模组中电池低电量情况时，则所述监控模组会发出低电量报警信号。
优选的，若所述Power Hub模组的所有Power Hub分别连接在不同的电网母线AC上，当出现一个电网母线AC异常时，则该电网母线AC连接的Power Hub从电网脱离，由正常运行的其余电网母线AC连接的Power Hub以及PDU通过交流供电给服务器，此时也不会使用电池模组对服务器进行供电。
优选的，若所有电网母线AC停电或不正常时，则所有Power Hub都将自动切掉所有电网供电，并切换至电池模组进行服务器供电，所有PDU及服务器电源都采用所述电池模组的直流供电。
优选的，使用该高可靠性整机柜连续供电方法，当采用所述电池模组对所述PDU及服务器电源进行直流供电时，市电在允许的时间内恢复正常时（单电网或双电网），所述Power Hub模组的所有Power Hub将自动切换至电网供电，所述Power Hub对应连接的PDU及服务器电源也将切换至交流输入；同时所述Power Hub内置充电器对所述电池模组进行充电，因而服务器等负载不会出现供电中断。
本发明的一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明一改传统UPS体积大、成本高的缺点，AC/DC（交流/直流）切换Power Hub只有1U，冗余机制Power Hub模组占用2U空间，电池模组中电池可根据客户需求选择规格，灵活性较高；同时Power Hub自带报警和保护机制，具有更高的可靠性；切换时间上也可以满足服务器供电中Hold up保持时间要求；
可有效解决“UPS”入机柜，可以保证整机柜实现连续供电，为机柜服务器提供更高可靠性的供电，满足服务器不间断工作的需求；同时增加供电切换模块的冗余机制、报警保护机制等，进一步提高供电整体装置的高可靠性；而且较小的体积以及灵活的选择可满足众多客户的机柜供电需求。
随着服务器开始在互联网及其他市场的广泛应用，高可靠性的供电环境已经成为众多使用者关注的重点，本发明可满足众多客户需求；通过本发明可以使服务器供电具有更高的可靠性，操作更加灵活，能够提高产品的竞争力。
附图说明
附图1：所述高可靠性整机柜连续供电装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明所述一种高可靠性整机柜连续供电装置及方法进一步详细说明。
本发明所述一种高可靠性整机柜连续供电装置,其结构包括Power Hub模组和电池模组，通过所述Power Hub模组匹配电池模组来实现整机柜服务器的高可靠性供电；所述Power Hub模组采用具有冗余机制的若干个Power Hub组成，且每个Power Hub均通过交流电网母线供电，通过将每个Power Hub连接服务器电源进行服务器供电，每个Power Hub之间两两互相连接实现供电冗余；同时每个Power Hub均与所述电池模组连接，由Power Hub内置充电器向电池模组充电,通过电池模组能够为机柜内服务器直流供电备份。
本发明通过所述高可靠性整机柜连续供电装置,提出了一种给整机柜连续供电方法，该供电方法通过采用具有冗余机制的Power Hub模组匹配电池模组来实现整机柜的高可靠性供电；所述Power Hub模组的若干个Power Hub均通过交流电网母线供电，每个Power Hub通过连接服务器电源给服务器供电，同时每个Power Hub均与所述电池模组连接，通过电池模组进行直流供电备份。随着服务器开始在互联网及其他市场的广泛应用，高可靠性的供电环境已经成为众多使用者关注的重点，通过本发明所述整机柜连续供电方法可满足众多客户需求。
实施例：
本实施例所述一种高可靠性整机柜连续供电装置，其结构示意如附图1所示，所述供电装置包括Power Hub模组和电池模组，所述Power Hub模组采用双Power Hub冗余机制包括Power Hub #1和Power Hub #2，所述Power Hub #1和Power Hub #2分别使用交流电网母线AC #1和AC #2供电，Power Hub #1和Power Hub #2也可以同时采用交流电网母线AC #1或AC #2供电，Power Hub #1和Power Hub #2通过连接服务器电源给机柜中服务器供电，同时Power Hub #1和Power Hub #2均与所述电池模组连接，并通过其内置充电器向电池模组充电,通过电池模组为机柜内服务器直流供电备份；并且Power Hub #1和Power Hub #2进行互联实现供电冗余效果。
如附图1所示，本实施例所述高可靠性整机柜连续供电装置还包括两台PDU（PDU #1和PDU #2，电源分配单元），所述Power Hub #1和Power Hub #2的输出端分别连接PDU #1和PDU #2，通过PDU #1和PDU #2连接服务器电源进行服务器供电。该供电装置还包括一个监控模组，所述监控模组通过监控总线连接所述Power Hub模组的Power Hub #1、Power Hub #2以及所述电池模组，实现Power Hub模组、电池模组低电量报警。
本实施例所述高可靠性整机柜连续供电装置中,所述电池模组内设置铅酸电池,并且根据负载及备份工作时间可选择电池容量；同时所述电池模组内还可以设置锂电池,由于锂电池体积较小，能够进一步满足机柜或设备设计对空间的要求，但同时造成成本增加的问题。
在使用该高可靠性整机柜连续供电装置时，若需要将电池模组从该供电装置脱离以备维修，可先通过关闭电池模组中电池开关将电池分离；此时，除不能具备直流供电备份功能外，所述Power Hub模组的其他功能及规定的所有稳态性能指标均不会受到影响。
在使用该高可靠性整机柜连续供电装置时，若出现某个Power Hub故障，由于该供电装置采用双Power Hub备份式供电，该供电装置仍有一路Power Hub及PDU供电正常；此时，需要更换发生故障的Power Hub，并且不会影响正常工作Power Hub的其他功能及规定的所有稳态性能指标。
同时，为了提高该整机柜连续供电装置的供电切换可靠性，首先确保所述Power Hub模组的所有Power Hub自身的高可靠性，所述Power Hub自身具有过压保护、过温保护、短路保护、开路保护等功能，且能够及时对故障Power Hub、电池模组进行更换而不影响装置系统的稳定性，确保更高的可靠性。
使用本发明提出的一种高可靠性整机柜连续供电方法，会出现以下几种情况：第一种，所述高可靠性整机柜连续供电装置正常运行，所述Power Hub模组通过电网母线AC输入市电正常，所述PDU接入电网，服务器电源以及机柜中服务器由电网正常供电；同时，所述Power Hub模组通过其内置充电器向所述电池模组充电，并保持在稳定的浮充状态。
第二种，当单电网母线AC异常时，存在两者情形，一是所述Power Hub模组的所有Power Hub都接在同一个电网母线AC上，若该电网母线AC异常，则所有的Power Hub（例如Power Hub #1和Power Hub #2）都会从电网脱离，此时使用电池模组通过PDU对服务器电源及服务器进行供电；
若市电中的一相或多相停电或不正常，连接该市电的Power Hub将自动切掉所有三相的电网供电并切换至电池模组供电，此时所述PDU及服务器电源将采用电池模组的直流进行供电。所述电池模组供电时间的长短取决于服务器的大小及电池模组的电池容量；在此期间，若市电仍未恢复正常，一直采用所述电池模组进行供电，直至电池模组中电池出现低电量情况，所述监控模组会发出低电量报警信号；
二是，所述Power Hub模组的所有Power Hub分别连接在不同的电网母线AC上，若出现一个电网母线AC异常，则该电网母线AC连接的Power Hub从电网脱离，由正常运行的电网母线AC连接的Power Hub以及PDU通过交流供电给服务器负载，此时也不会使用电池模组对服务器进行供电。
第三种，当所有电网都出现一相或多相停电或不正常，此时所有Power Hub都将自动切掉所有三相的电网供电，并切换至电池模组进行服务器供电，所有PDU及服务器电源都采用所述电池模组的直流供电。电池模组供电时间的长短取决于服务器负载的大小及电池模组的电池容量。
使用该高可靠性整机柜连续供电方法，当采用所述电池模组对所述PDU及服务器电源进行直流供电时，市电在允许的时间内恢复正常时（单电网或双电网），所述Power Hub模组的所有Power Hub将自动切换至电网供电，所述Power Hub对应连接的PDU及服务器电源也将切换至交流输入；同时所述Power Hub内置充电器对所述电池模组进行充电，因而服务器等负载不会出现供电中断。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高可靠性整机柜连续供电装置，其特征在于,包括Power Hub模组和电池模组，所述Power Hub模组包括若干个Power Hub，且每个Power Hub均通过交流电网母线供电，通过将每个Power Hub连接服务器电源进行服务器供电，每个Power Hub之间两两互连实现供电冗余；同时每个Power Hub均与所述电池模组连接，由Power Hub内置充电器向电池模组充电，通过电池模组能够为机柜内服务器直流供电备份。
2.根据权利要求1所述一种高可靠性整机柜连续供电装置，其特征在于, 所述Power Hub模组采用双Power Hub冗余机制包括Power Hub #1和Power Hub #2，所述Power Hub #1和Power Hub #2使用交流电网母线AC #1和/或AC #2供电，Power Hub #1和Power Hub #2通过连接服务器电源给机柜中服务器供电，同时Power Hub #1和Power Hub #2均连接所述电池模组，通过其内置充电器向电池模组充电，并且Power Hub #1和Power Hub #2进行互联实现供电冗余。
3.根据权利要求2所述一种高可靠性整机柜连续供电装置，其特征在于,还包括两台PDU：PDU #1和PDU #2，所述Power Hub #1和Power Hub #2的输出端分别连接PDU #1和PDU #2，通过PDU #1和PDU #2连接服务器电源进行服务器供电。
4.根据权利要求3所述一种高可靠性整机柜连续供电装置，其特征在于,还包括一个监控模组，所述监控模组通过监控总线连接所述Power Hub模组的Power Hub #1、Power Hub #2以及所述电池模组，实现Power Hub模组、电池模组低电量报警。
5.根据权利要求1至4任一所述一种高可靠性整机柜连续供电装置，其特征在于, 所述电池模组内设置铅酸电池，并且根据服务器及备份工作时间可选择电池容量。
6.一种高可靠性整机柜连续供电方法，其特征在于, 通过采用具有冗余机制的Power Hub模组匹配电池模组来实现整机柜服务器的高可靠性供电；所述Power Hub模组的若干个Power Hub均通过交流电网母线供电，每个Power Hub通过PDU连接服务器电源给服务器供电，同时每个Power Hub均连接所述电池模组向其充电，通过电池模组进行直流供电备份。
7.根据权利要求6所述的高可靠性整机柜连续供电方法，其特征在于,若所有Power Hub都接在同一个电网母线AC上，且该电网母线AC异常时，则所有Power Hub都会从电网脱离，此时使用电池模组通过PDU对服务器电源及服务器进行供电；在此期间，若市电仍未恢复正常，电池模组中电池出现低电量情况时，会通过一监控模组进行低电量报警。
8.根据权利要求6所述的高可靠性整机柜连续供电方法，其特征在于, 若所述Power Hub模组的所有Power Hub分别连接在不同的电网母线AC上，当其中一个电网母线AC异常时，则该电网母线AC连接的Power Hub从电网脱离，由正常运行的其余电网母线AC连接的Power Hub以及PDU通过交流供电给服务器。
9.根据权利要求6所述的高可靠性整机柜连续供电方法，其特征在于,若所有电网母线AC停电或不正常时，则所有Power Hub都将自动切掉所有电网供电，并切换至电池模组进行服务器供电，所有PDU及服务器电源都采用所述电池模组进行直流供电。
10.根据权利要求7或9所述的高可靠性整机柜连续供电方法，其特征在于,当采用所述电池模组对所述PDU及服务器电源进行直流供电时，若市电在允许的时间内恢复正常，则所有Power Hub将自动切换至电网供电，所述Power Hub对应连接的PDU及服务器电源也将切换至交流输入；同时所述Power Hub内置充电器对所述电池模组进行充电。
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