CN108628427A - 一种不改变服务器结构的机柜级供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，包括机柜，所述机柜内设有机柜管理系统、服务器，所述机柜内设有不间断供电电源、直流PDU、服务器电源替代模块，所述服务器电源替代模块设于服务器电源安装位内，并与服务器电连接，所述直流PDU与机柜内壁连接，直流PDU分别与服务器电源替代模块、不间断供电电源电连接，所述不间断供电电源与市电连接，不间断供电电源包括12VDC电源模块、电池组，所述电池组内设有电池系统；本发明解决了供电方式供电等级不高，UPS利用率低，机房承重要求高，建设成本高的问题；不改变原服务器结构，解决了供电方式中需要改变服务器结构的问题，适用于新建、改建、扩建数据中心的新老机房。

Description

一种不改变服务器结构的机柜级供电系统

技术领域

本发明涉及服务器供电技术领域，尤其涉及一种不改变服务器结构的机柜级供电系统。

背景技术

随着数据中心技术的大规模建设，新技术越来越多，机房不仅需要不定时的维护、维修，同时机房需要根据业务的增长进行扩容，承载数据中心业务需要的配电系统也越来越复杂。客户对数据中心供电等级的要求越来越高，为达到更高的供电等级，需配置更多数量的UPS、电池等设备。

现行服务器机柜的供电方式主要分为两种，一种是UPS集中式摆放，市电一路经过UPS后与机柜内交流PDU1相连，一路直接与机柜内交流PDU2相连；另一种是将UPS/开关电源放置在机柜内，直接输出12V，同时取消服务器内开关电源，通过母排为服务器直接供电。

现行服务器机柜供电方式的主要问题是：第一种供电方式的主要问题是供电等级不高，UPS利用率低，而且不间断电源UPS及其蓄电池组件重量大，对机房承重要求高，建设成本高，同时电力设备利用率极低，造成浪费，增加投资成本。第二种供电方式的主要问题是需要改变服务器结构，即需要重新设计服务器供电端口，取消服务器内部电源，原服务器内部电源位置空出，为节约空间需对服务器内部结构进行重新设计，对老机房内老旧服务器供配电改造存在困难，不利于原有业务的迁移，只适用于新建数据中心。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，在不改变原来服务器机柜结构的前提下，通过设置不间断供电电源取代原来的UPS供电，提高了电能的利用率，使用上更加安全，避免了多余电能的浪费，电池体积缩小，直接安装在机柜内部，重量减轻，减小了对机房称重要求，降低了建设成本，解决了第一种供电方式供电等级不高，UPS利用率低，机房承重要求高，建设成本高的问题；服务器电源替代模块与原服务器内部电源形状结构配合，无需对服务器供电端口进行重新设计，不改变原服务器结构，解决了第二种供电方式中需要改变服务器结构的问题，不影响服务器的扩容，扩容方便，而且投入成本低，适用于新建、改建、扩建数据中心的新老机房。

本发明解决技术问题的技术方案是：

一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，包括机柜，所述机柜内设有机柜管理系统、服务器，所述服务器上设有两个服务器电源安装位，其特征是，所述机柜内设有不间断供电电源、直流PDU、服务器电源替代模块，所述服务器电源替代模块设于服务器电源安装位内，并与服务器电连接，所述直流PDU与机柜内壁连接，直流PDU分别与服务器电源替代模块、不间断供电电源电连接，所述不间断供电电源与市电连接，不间断供电电源包括12VDC电源模块、电池组，所述电池组内设有电池系统。

所述不间断供电电源设于机柜的中部，占用4-6U的空间。

所述不间断供电电源为10个，分为两组，每组5个不间断供电电源，5个不间断供电电源之间相互并联后与直流PDC电连接，且每个不间断供电电源上均设有开关。

所述直流PDU的数量为两个，一个直流PDU连接一组不间断供电电源，所述直流PDU包括PDU盒体，PDU盒体的后侧设有电流输入口，电流输入口与不间断供电电源连接，PDU盒体的前端设有多个电流输出端，一个电流输出端与一个服务器电源替代模块连接。

每组不间断供电电源分别连接一条市电。

所述机柜管理系统分别与12VDC电源模块、电池系统连接，机柜管理系统通过电流均衡技术、负载自动均衡技术控制每组不间断供电电源。

所述服务器电源替代模块包括模块盒，所述模块盒的前端设有电源接头，所述电源接头与电流输出端连接，模块盒的后端设有电源输出端，所述电源输出端为12V输出端口，12V输出端口与服务器的电源接口连接。

所述12VDC电源模块与电池组均与市电连接。

所述不间断供电电源还包括电源盒，所述电池组设于电源盒内的底部，所述12VDC电源模块设于电池组的上端。

本发明的有益效果：

1.本发明在不改变原来服务器机柜结构的前提下，通过设置不间断供电电源取代原来的UPS供电，提高了电能的利用率，使用上更加安全，避免了多余电能的浪费，电池体积缩小，直接安装在机柜内部，重量减轻，减小了对机房称重要求，降低了建设成本，解决了第一种供电方式供电等级不高，UPS利用率低，机房承重要求高，建设成本高的问题；服务器电源替代模块与原服务器内部电源形状结构配合，无需对服务器供电端口进行重新设计，不改变原服务器结构，解决了第二种供电方式中需要改变服务器结构的问题，不影响服务器的扩容，扩容方便，而且投入成本低，适用于新建、改建、扩建数据中心的新老机房。

2.本发明的不间断供电电源主要针对数据中心设备的供电方式而做的改进，可取代常规配电架构中的UPS，又可节省服务器本身开关电源配置，单个模块故障不会导致服务器停机，增加了电源的稳定性，在部分设备故障的情况下，仍能够保障供电，确保设备的正常运行。

3.本发明的直流PDU无需再改变服务器等供电设备结构，通用性能好解决了现在通用型差、易损害、安装不便的问题。

4.本发明的服务器电源替代模块，电源输出端为服务器所需直流电压，电源输出端与服务器板级电源输入口端子完美配合，无需改变服务器板级电源输入口端子结构，通用性好，该替代模块结构简单、安装、连接方便、载流量大、安装稳固、解决了现在服务器改装困难，连接不方便的问题。

5.本发明设置两组不间断供电电源，同时使用时两组分摊服务器所需电能，能够降低每组的负载，增加使用寿命；当其中一组损坏时，另一组能够为服务器提供全部的电能，确保服务器的不断电运行；实现了服务器不断电维修；每组的不间断供电电源也设有一个备用的不间断供电电源，确保每组运行的稳定与可靠。

6.本发明的机柜管理系统能够收集机柜供电、服务器等相关信息，对机柜内的设备进行实时的监控，能够及时检测设备故障，便于工作人员及时或者机柜内设备的运行状况，确保设备运行的正常。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为不间断供电电源结构示意图；

图3为直流PDU结构示意图；

图4为服务器电源替代模块结构示意图。

图中，1-机柜；2-机柜管理系统；3-不间断供电电源；301-12VDC电源模块；302-电池组；4-直流PDU；401-PDU盒体；402-电流输出端；5-服务器电源替代模块；501-模块盒；502-电源接头。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如图1所示，一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，包括机柜1，所述机柜1内设有机柜管理系统2、服务器，所述服务器上设有两个服务器电源安装位，所述机柜1内设有不间断供电电源3、直流PDU4、服务器电源替代模块5，所述服务器电源替代模块5设于服务器电源安装位内，并与服务器电连接，所述直流PDU4与机柜1内壁连接，直流PDU4分别与服务器电源替代模块5、不间断供电电源3电连接，所述不间断供电电源3与市电连接，不间断供电电源3包括12VDC电源模块301、电池组302，所述电池组302内设有电池系统。

如图2所示，所述不间断供电电源3设于机柜1的中部，占用4-6U的空间，不间断供电电源3为10个，分为两组，每组5个不间断供电电源3，5个不间断供电电源3之间相互并联后与直流PDC4电连接，且每个不间断供电电源3上均设有开关，每组不间断供电电源分别连接一条市电，所述机柜管理系统2分别与12VDC电源模块301、电池系统连接，正常情况下，每组的4个不间断供电电源3为服务器供电，当其中一个不间断供电电源3损坏后，机柜管理系统2通过电流均衡技术、负载自动均衡技术控制每组不间断供电电源，使每组的第5个不间断供电电源3来替代损害的不间断供电电源3继续供电，同时保证每个不间断供电电源3的电流与电压负载相同；每一组为服务器提供50％的电能，当其中一组不间断电源损坏时由另一组不间断电源为服务器提供100％的电能，保证服务器的正常运行。

机柜管理系统能够收集机柜供电、服务器等相关信息，对机柜内的设备进行实时的监控，能够及时检测设备故障，便于工作人员及时或者机柜内设备的运行状况，确保设备运行的正常。

不间断供电电源3，包括12VDC电源模块301、电池组302、电源盒，所述电池组302内设有电池系统，所述电池组302设于电源盒内的底部，所述12VDC电源模块301设于电池组302的上端，12VDC电源模块301包括电源监控模块、电池接入模块，电池系统包括电池管理系统，12VDC电源模块301设置有12VDC输出端口、电池接入端口，电源盒上设置有与12VDC电源模块对应的12VDC输入端口、电池连口，电池接入端口连接电池系统，所述12VDC输出端口外接直流PDU4，所述12VDC电源模块的电池接入端口连通后连接电池系统，所述电池系统的电池采用锂电池或铅酸电池，12VDC电源模块301与电池组302均与市电连接，正常运行时，市电为服务器提供电能，同时也能为电池组302充电，市电停电后，电池组302为服务器供电。

所述12VDC电源模块301为模块化设计，支持热插拔，任何一模块损坏，不影响系统运行，所述电池系统的电池具有独立的BMS管理系统及充电管理系统，可进行热插拔维护。

如图3所示，所述直流PDU4的数量为两个，一个直流PDU4连接一组不间断供电电源3，所述直流PDU4包括PDU盒体4041，PDU盒体401的后侧设有电流输入口，电流输入口与不间断供电电源3连接，PDU盒体401的前端设有多个电流输出端402，一个电流输出端402与一个服务器电源替代模块5连接，PDU盒体401内设有铜排，铜排的端部与电流输入口连接，多个电流输出端402均与铜排连接，PDU盒体401的一侧设有固定挂耳，固定挂耳通过固定螺栓与机柜1内壁连接。

如图4所示，所述服务器电源替代模块5包括模块盒501、电源插头502、PCB板，所述PCB板设于模块盒501内，所述模块盒501的前端设有电源接头502，所述电源接头502分别与所述电流输出端402、PCB板连接，模块盒501的后端设有电源输出端，电源输出端与PCB板连接，所述电源输出端为12V输出端口，12V输出端口与服务器的电源接口连接，无需改变服务器板级电源输入口端子结构，服务器替代模块通用性好，该替代模块结构简单、安装、连接方便、载流量大、安装稳固、不需改变服务器等供电设备结构，解决了现在服务器改装困难，连接不方便的问题。

虽然本发明已示出和描述了本发明实施例，对本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，都属于本发明的上述权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，包括机柜，所述机柜内设有机柜管理系统、服务器，所述服务器上设有两个服务器电源安装位，其特征是，所述机柜内设有不间断供电电源、直流PDU、服务器电源替代模块，所述服务器电源替代模块设于服务器电源安装位内，并与服务器电连接，所述直流PDU与机柜内壁连接，直流PDU分别与服务器电源替代模块、不间断供电电源电连接，所述不间断供电电源与市电连接，不间断供电电源包括12VDC电源模块、电池组，所述电池组内设有电池系统。

2.如权利要求1所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，所述不间断供电电源设于机柜的中部，占用4-6U的空间。

3.如权利要求1所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，所述不间断供电电源为10个，分为两组，每组5个不间断供电电源，5个不间断供电电源之间相互并联后与直流PDC电连接，且每个不间断供电电源上均设有开关。

4.如权利要求3所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，所述直流PDU的数量为两个，一个直流PDU连接一组不间断供电电源，所述直流PDU包括PDU盒体，PDU盒体的后侧设有电流输入口，电流输入口与不间断供电电源连接，PDU盒体的前端设有多个电流输出端，一个电流输出端与一个服务器电源替代模块连接。

5.如权利要求3所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，每组不间断供电电源分别连接一条市电。

6.如权利要求3所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，所述机柜管理系统分别与12VDC电源模块、电池系统连接，机柜管理系统通过电流均衡技术、负载自动均衡技术控制每组不间断供电电源。

7.如权利要求4所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，所述服务器电源替代模块包括模块盒，所述模块盒的前端设有电源接头，所述电源接头与电流输出端连接，模块盒的后端设有电源输出端，所述电源输出端为12V输出端口，12V输出端口与服务器的电源接口连接。

8.如权利要求1所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，所述12VDC电源模块与电池组均与市电连接。

9.如权利要求1所述的一种不改变服务器结构的机柜级供电系统，其特征是，所述不间断供电电源还包括电源盒，所述电池组设于电源盒内的底部，所述12VDC电源模块设于电池组的上端。