CN106774771B - 供电系统及其供电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供电系统及其供电控制方法。所述系统包括：PDU、电源模块和电池模块；其中PDU的输入端与低压配电室引出的第一路市电连接，PDU的输出端分别与数据中心的服务器组中的各个服务器的第一输入端，用于为各服务器供电；电源模块的输入端与低压配电室引出的第二路市电连接，用于将第二路市电转换为预设电压的直流电；电源模块的输出端分别与各服务器的第二输入端连接，为各服务器提供预设电压的直流电；电源模块的输出端还与电池模块连接，以在第二路市电正常时，为电池模块充电。与现有技术相比，本发明的技术方案省去市电至PDU中的UPS，可以将市电直接提供给服务器，仅在服务器内部进行一次转换，可以节省电量的损耗。

Description

供电系统及其供电控制方法

【技术领域】

本发明涉及数据中心的基础设备技术领域，尤其设一种供电系统及其供电控制方法。

【背景技术】

随着云计算业务的高速发展，数据中心的规模越来越大，对供电可靠性的要求越来越高，因此为数据中心的服务器供电的供电系统变得越来越重要。

目前大多数数据中心使用不间断电源(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply；UPS)，加铅酸蓄电池在线运行的方式为数据中心服务器提供后备电源。图1为现有技术中为数据中心的服务器组供电的结构图。如图1所示，数据中心的服务器组中可以包括多个服务器，如30-40个服务器，构成服务器组，服务器组作为一个整体设置在一个服务器机柜5中。服务器组中的每个服务器可以包括两个电源提供单元(Power Supply Unit；PSU)，如图1中服务器中的PSU1和PSU2。PSU1和PSU2分别用于将外部接入的电量提供给服务器的主板，以供服务器正常工作。服务器机柜5中还设置有第一电源分配单元(Power Distribution Unit；PDU)6和第二PDU7，第一PDU6和第二PDU7类似于两个电源插排，同时与多个服务器连接，为多个服务器供电。具体地，第一PDU6分别与多个服务器的PSU1连接，第二PDU7分别与多个服务器的PSU2连接。在为数据中心的服务器组供电时，需要从低压配电室中引出两路市电，一路经过第一UPS1与服务器机柜5中的第一PDU6连接，为第一PDU6提供市电；另一类经过第二UPS2与服务器机柜5中的第二PDU7连接，为第二PDU7提供市电。另外，如图1所示，第一UPS1还与第一蓄电池3连接，第二UPS2还与第二蓄电池4连接；在无法提供市电时，由第一蓄电池3为第一UPS1供电，由第二蓄电池4为第二UPS2供电，从而保证为数据中心的服务器能够提供不间断的电源。现有技术中为数据中心的服务器供电的供电系统可以包括第一UPS1、第二UPS2、第一蓄电池3、第二蓄电池4、第一PDU6和第二PDU7。其中第一PDU6和第二PDU7可以设置在服务器机柜5中。由于第一蓄电池3和第二蓄电池4可以采用铅酸电池，体积较大，因此，第一UPS1、第二UPS2、第一蓄电池3和第二蓄电池4可以设置一个独立的电池间中。

但是，现有技术的供电系统在供电时，第一UPS1和第二UPS2需要将220V市电转换成为240V的直流电分别通过第一PDU6和第二PDU7供给服务器的PSU1和PSU2，然后再由服务器的PSU1和PSU2在内部将240V直流转换为12V的直流供给服务器主板。这样，在整个供电过程中，市电需要经过两次转换才能给服务器主板供电，导致电量损耗较多。

【发明内容】

本发明提供了一种供电系统及其供电控制方法，用于节省电能损耗。

本发明提供一种供电系统，所述供电系统包括：电源分配单元、电源模块和电池模块；

其中所述电源分配单元的输入端与低压配电室引出的第一路市电连接，所述电源分配单元的输出端分别与数据中心的服务器组中的各个服务器的第一输入端，用于为各所述服务器供电；所述电源模块的输入端与所述低压配电室引出的第二路市电连接，用于将所述第二路市电转换为预设电压的直流电；所述电源模块的输出端分别与各所述服务器的第二输入端连接，为各所述服务器提供所述预设电压的直流电；所述电源模块的输出端还与所述电池模块连接，以在所述第二路市电正常时，为所述电池模块充电。

进一步可选地，如上所述的供电系统中，所述电池模块，还用于当所述第一路市电和所述第二路市电异常时，通过所述电源模块为各所述服务器供电；

所述电池模块采用多个串联的锂电池组成。

进一步可选地，如上所述的供电系统中，所述供电系统中的所述电源分配单元、所述电源模块和所述电池模块设置在服务器机柜中。

进一步可选地，如上所述的供电系统中，所述电源分配单元的输出端具体与各所述服务器的第一电源提供单元连接，以供各所述服务器的所述第一电源提供单元将接收的所述第一路市电转换为直流电，并将转换后的所述直流电的电压转换成所述服务器所需大小的电压，为所述服务器供电。

进一步可选地，如上所述的供电系统中，所述电源模块的输出端具体与各所述服务器的第二电源提供单元连接，以供各所述第二电源提供单元将所述预设电压的直流电直接提供给所述服务器的主板。

进一步可选地，如上所述的供电系统中，所述电池模块，具体用于检测所述电源模块的输入是否异常，当所述电源模块的输入异常时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，并开始放电，通过所述电源模块为各所述服务器供电。

进一步可选地，如上所述的供电系统中，所述电池模块，具体用于检测所述电源模块是否无输出电压，当所述电源模块无输出电压时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，开始放电，通过所述电源模块为各所述服务器供电。

本发明还提供一种如上任一所述的供电系统的供电控制方法，述方法包括：

市电正常时，电源分配单元根据引入的第一路市电通过数据中心的服务器组中的各个服务器的第一输入端向各所述服务器供电；

电源模块将引入的第二路市电转换为预设电压的直流电；并采用所述预设电压的直流电通过各所述服务器的第二输入端向各所述服务器供电；

所述电源模块对电池模块充电。

进一步可选地，如上所述的方法中，还包括：

所述电池模块检测并确定所述第一路市电和所述第二路市电异常；

所述电池模块通过所述电源模块为各所述服务器供电。

进一步可选地，如上所述的方法中，所述电池模块检测并确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，具体包括：

所述电池模块检测所述电源模块的输入是否异常；

当所述电源模块的输入异常时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常。

进一步可选地，如上所述的方法中，所述电池模块检测并确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，具体包括：

所述电池模块检测所述电源模块是否无输出电压；

当所述电源模块无输出电压时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常。

本发明的供电系统及其供电控制方法。所述供电系统包括：电源分配单元、电源模块和电池模块；其中所述电源分配单元的输入端与低压配电室引出的第一路市电连接，所述电源分配单元的输出端分别与数据中心的服务器组中的各个服务器的第一输入端，用于为各所述服务器供电；所述电源模块的输入端与所述低压配电室引出的第二路市电连接，用于将所述第二路市电转换为预设电压的直流电；所述电源模块的输出端分别与各所述服务器的第二输入端连接，为各所述服务器提供预设电压的直流电；所述电源模块的输出端还与所述电池模块连接，以在所述第二路市电正常时，为所述电池模块充电。本发明通过采用上述技术方案，与现有技术相比，省去市电至PDU中的UPS，节省一次电压转换，可以将市电直接提供给服务器，仅在服务器内部进行一次转换，可以节省电量的损耗。

【附图说明】

图1为现有技术中为数据中心的服务器组供电的结构图。

图2为本发明的供电系统实施例的结构图。

图3为本发明的供电系统的供电控制方法实施例的流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

图2为本发明的供电系统实施例的结构图。如图2所示，本实施例的供电系统，具体可以包括：PDU10、电源模块12和电池模块13。

如图2所示，本实施例的供电系统的PDU10的输入端与低压配电室引出的第一路市电连接，PDU10的输出端分别与数据中心的服务器组11中的各个服务器的第一输入端，用于为各服务器供电；电源模块12的输入端与低压配电室引出的第二路市电连接，用于将第二路市电转换为预设电压的直流电；例如本实施例的预设电压可以为12V；电源模块12的输出端分别与各服务器的第二输入端连接，为各服务器提供预设电压的直流电；电源模块12的输出端还与电池模块13连接，这样，电源模块12和电池模块13便并联在一起。在第二路市电正常时，电源模块12为电池模块13充电。

在本实施例的第一路市电中，PDU10的输出端可以直接将220V的交流电(Alternating Curret；AC)输出给服务器组11中的各个服务器的第一输入端，例如本实施例中的第一输入端可以为服务器的一个PSU，该PSU具有AC转直流电(Direct Current；DC)的功能；同时还具有DC转DC的功能。例如该PSU可以将220V的AC转换为240V的DC，然后再将240V的DC转换为12V的DC，然后提供给服务器的主板。该方案中，与现有技术相比，省去了市电至PDU电路中的UPS，节省一次电压转换，可以将市电直接提供给服务器，仅在服务器内部进行一次转换，可以节省电量的损耗。在本实施例的第二路市电中，直接将第二路市电引入到电源模块12，该电源模块12具有AC转DC以及DC转DC的功能，因此该电源模块可以将220V的AC最终转换成12V的DC，并将该12V的DC直接供给各服务器的第二输入端，以便于服务器直接将该12V的DC提供给服务器的主板。也就是说，该服务器的第二输入端可以为一个不具备AC转DC以及DC转DC能力的输入端，仅负责将供电传输至服务器的主板。也即是说，采用本实施例的技术方案，与现有技术相比，服务器中可以省去一个PSU，从而可以节省服务器的成本。或者也可以对现有服务器中的另一个PSU做以改进，以使其不进行AC转DC以及DC转DC，仅具有将供电传输至服务器主板的功能即可。同理，在该第二路市电中，也仅需要经过电源模块12的电压转化，与现有技术相比，省去一次电压转化，可以有效地节省电量的损耗。

另外，本实施例中，在给服务器供电时，服务器可以设置供电策略，例如，在市电正常时，服务器仅从第一输入端取电，即通过第一路市电为服务器供电，虽然第二路市电连接，但是服务器不从第二输入端取电；或者在第一路市电线路故障，第二路市电线路正常时，服务器也可以从第二输入端取电。或者服务器还可以设置同时从第一输入端和第二输入端取电，具体从两个输入端的取电比例和取电策略可以根据实际需求灵活设置，只要保证服务器能够时刻在线即可。

本实施例的供电系统，PDU10通过将第一路市电引入至数据中心的服务器组11中的各个服务器的第一输入端，为各服务器供电；电源模块12通过将第二路市电转换为12V的直流电；并为各服务器提供12V的直流电。本实施例的技术方案，与现有技术相比，省去了市电至PDU电路中的UPS，节省一次电压转换，可以将市电直接提供给服务器，仅在服务器内部进行一次转换，可以节省电量的损耗。

进一步可选地，上述实施例的供电系统中，电池模块13还用于当第一路市电和第二路市电异常时，通过电源模块12为各服务器供电，以保证服务器的不间断工作。本实施例的电池模块13可以采用多个串联的锂电池组成。这样，可以大大地节省电池模块13的体积。

即本实施例中，市电正常时，经过PDU10经服务器的第一输入端为服务器供电，同时经过电源模块12为作为电池模块13的锂电池浮充，市电故障后，锂电池放电，通过12V母线经DC12V输入至服务器的第二输入端，为服务器供电。市电恢复后，服务器转由AC220V的市电输入服务器的第一输入端，为服务器供电。

且当服务器机柜内的部分服务器的第一输入端即AC220V输入服务器的PSU故障时，可以转由电源模块12采用DC12V经第二输入端至服务器来为服务器供电。

进一步可选地，由于电池模块13采用锂电池组成，因此，本实施例的供电系统中的PDU10、电源模块12和电池模块13设置在服务器机柜14中。服务器组11也设置在服务器机柜14中，这样，可以仅设置一个服务器机柜14即可以将所有供电系统包括在内，而不用像现有技术那样，需要再设置一个电池间，其体积较大，对空间要求较高。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，PDU10的输出端具体与各服务器的第一PSU连接，以供各服务器的第一PSU将接收的第一路市电转换为直流电，即将220V的AC转换成240V的DC，并将转换后的直流电的电压转换成服务器所需大小的电压，为服务器供电。即将240V的DC转换成12V的DC，从而可以为服务器的主板供电。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，电源模块12的输出端具体与各服务器的第二PSU连接，以供各第二PSU将12V的直流电直接提供给服务器的主板。本实施例中各服务器的第二PSU不需要具有AC转DC以及DC转DC的功能，仅仅负责将供电传输至服务器主板即可。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，电池模块13具体用于检测电源模块12的输入是否异常，当电源模块12的输入异常时，电池模块13确定第一路市电和第二路市电异常，并开始放电，通过电源模块12为各服务器供电；即电池模块13开始放电，输出12V的DC给电源模块12，电源模块12将12V的DC主机输出至各服务器的第二输入端。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，电池模块13具体用于检测电源模块12是否无输出电压，当电源模块12无输出电压时，电池模块13确定第一路市电和第二路市电异常，开始放电，通过电源模块12各服务器供电。同理，电池模块13开始放电，输出12V的DC给电源模块12，电源模块12将12V的DC主机输出至各服务器的第二输入端。

本实施例的供电系统，可以实现按照需求进行服务器的机柜级部署，在数据中心建设中无需一次性投资全部的电气设备和电池模块，可根据需求分步单机柜部署。

本实施例的供电系统中，服务器机柜内的电源模块及电池模块均采用模块化设计，在系统中并联运行，既方便实现冗余配置，同时还具有热插拔功能，可进行在线维护，方便日常运维。

市场上的产品是将市电变为240V直流后提供给服务器，服务器电源将240V变为12V提供给主板，从市电到主板需要变换两次，而本实施例的供电系统，可以直接将市电提供给服务器，可减少变换次数，提高效率，降低投资。

本实施例的供电系统中，简化服务器机柜外部供电系统，而只需要将市电引入到机柜即可，结构非常简单，维护也更加方便。

图3为本发明的供电系统的供电控制方法实施例的流程图。如图3所示，本实施例的供电系统的供电控制方法，具体可以包括如下步骤：

100、市电正常时，PDU根据引入的第一路市电通过数据中心的服务器组中的各个服务器的第一输入端向各服务器供电；

101、电源模块将引入的第二路市电转换为12V的直流电；并采用12V的直流电通过各服务器的第二输入端向各服务器供电；

102、电源模块对电池模块充电。

本实施例的供电系统的供电控制方法，通过采用上述模块实现供电的实现原理以及技术效果与上述相关供电系统实施例的实现相同，详细可以参考上述供电系统实施例的记载，在此不再赘述。

进一步可选地，在上述实施例的供电系统的供电控制方法，具体还可以包括如下步骤：

(a1)、电池模块检测并确定第一路市电和第二路市电异常；

(a2)、电池模块通过电源模块为各服务器供电。

其中进一步地，步骤(a1)“电池模块检测并确定第一路市电和第二路市电异常”，具体可以包括如下步骤：

(b1)电池模块检测电源模块的输入是否异常；当电源模块的输入异常时，执行步骤(b2)；否则返回步骤(b1)继续检测；

(b2)电池模块确定第一路市电和第二路市电异常。

或者进一步地，步骤(a1)“电池模块检测并确定第一路市电和第二路市电异常”，具体可以包括如下步骤：

(c1)电池模块检测电源模块是否无输出电压；当电源模块无输出电压时，执行步骤(c2)；否则返回步骤(c1)继续检测；

(c2)电池模块确定第一路市电和第二路市电异常。

上述(b1)、(b2)和(c1)、(c2)为实现上述步骤(a1)的两种不同的实现方式，均能够检测到第一路市电和第二路市电是否发生异常。

本实施例的供电系统的供电控制方法，通过采用上述模块实现供电的实现原理以及技术效果与上述相关供电系统实施例的实现相同，详细可以参考上述供电系统实施例的记载，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：电源分配单元、电源模块和电池模块；

其中所述电源分配单元的输入端与低压配电室引出的第一路市电连接，所述电源分配单元的输出端分别与数据中心的服务器组中的各个服务器的第一输入端连接，用于为各所述服务器供电；所述电源模块的输入端与所述低压配电室引出的第二路市电连接，用于将所述第二路市电转换为所述服务器所需大小电压的直流电；所述电源模块的输出端分别与各所述服务器的第二输入端连接，为各所述服务器提供所述服务器所需大小电压的直流电，以供所述服务器将所述服务器所需大小电压的直流电直接提供给所述服务器的主板；所述电源模块的输出端还与所述电池模块连接，以在所述第二路市电正常时，为所述电池模块充电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池模块，还用于当所述第一路市电和所述第二路市电异常时，通过所述电源模块为各所述服务器供电；

所述电池模块采用多个串联的锂电池组成。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供电系统中的所述电源分配单元、所述电源模块和所述电池模块设置在服务器机柜中。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源分配单元的输出端具体与各所述服务器的第一电源提供单元连接，以供各所述服务器的所述第一电源提供单元将接收的所述第一路市电转换为直流电，并将转换后的所述直流电的电压转换成所述服务器所需大小的电压，为所述服务器供电。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源模块的输出端具体与各所述服务器的第二电源提供单元连接，以供各所述第二电源提供单元将所述服务器所需大小电压的直流电直接提供给所述服务器的主板。

6.根据权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述电池模块，具体用于检测所述电源模块的输入是否异常，当所述电源模块的输入异常时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，并开始放电，通过所述电源模块为各所述服务器供电。

7.根据权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述电池模块，具体用于检测所述电源模块是否无输出电压，当所述电源模块无输出电压时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，开始放电，通过所述电源模块为各所述服务器供电。

8.一种如上权利要求1-7任一所述的供电系统的供电控制方法，其特征在于，所述方法包括：

市电正常时，电源分配单元根据引入的第一路市电通过数据中心的服务器组中的各个服务器的第一输入端向各所述服务器供电；

电源模块将引入的第二路市电转换为所述服务器所需大小电压的直流电；并采用所述服务器所需大小电压的直流电通过各所述服务器的第二输入端向各所述服务器供电，以供所述服务器将所述服务器所需大小电压的直流电直接提供给所述服务器的主板；

所述电源模块对电池模块充电。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述电池模块检测并确定所述第一路市电和所述第二路市电异常；

所述电池模块通过所述电源模块为各所述服务器供电。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电池模块检测并确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，具体包括：

所述电池模块检测所述电源模块的输入是否异常；

当所述电源模块的输入异常时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电池模块检测并确定所述第一路市电和所述第二路市电异常，具体包括：

所述电池模块检测所述电源模块是否无输出电压；

当所述电源模块无输出电压时，所述电池模块确定所述第一路市电和所述第二路市电异常。

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