CN111488049A - 一种服务器机柜供电系统及控制方法 - Google Patents

一种服务器机柜供电系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种服务器机柜供电系统及控制方法，包括：电源模组，所述电源模组包括：多个组合电源、电源管理模块和电源检测电路；所述组合电源包括PSU和BBU电池，所述PSU和BBU电池设置在同一槽位，PSU和BBU电池的输出接口定义相同；所述组合电源与电源检测电路连接，所述电源检测电路与电源管理模块连接；本发明根据本系统提出一种服务器机柜供电控制方法，通过将PSU与BBU电池集中成一个模块进行统一管理，实现了一种灵活配置的服务器机柜供电系统，为多样化的机柜配置提供了供电保障。

Description

一种服务器机柜供电系统及控制方法
技术领域
本发明属于服务器供电技术领域，具体涉及一种服务器机柜供电系统及控制方法。
背景技术
随着云计算、大数据、人工智能、5G技术及物联网的快速发展，对服务器的需求量越来越多，同时，应用场景的增多也对服务器的性能提出了更高的要求。例如云计算和大数据业务更适合将服务器集中成大型数据中心，而人工智能、5G技术和物联网更适合将服务器分散在靠近用户边缘的小型机房，甚至需要将服务器放置在社区、办公楼等建筑边缘侧，这种非标准化的小型机房通常不会像标准大型数据中心那样具有可靠性高、配备完整的供电系统，因此需要考虑在小型机房内的服务器系统中配备更可靠的供电系统。
当前服务器系统的供电方式为：通过机柜集中供电，并通过在机柜上配置BBU(“Battery Backup Unit”，电池备份单元)来保证供电的可靠性，并且降低系统成本。目前这种集中供电方式一般将多个PSU集成在一个模块内组成主电源模块，将多个BBU集成在一个模块内组成BBS(“Battery Backup System”，电池备用系统)，然后通过主电源模块与BBS组合来实现对整机柜服务器的供电。如图1所示，主电源模块有m个PSU插槽，最多可以插m个PSU，m个PSU一起汇总到输出电压为48V的供电线上，然后为服务器供电，还提供PSU管理模块，用于监测PSU的状态，读取输入输出电压电流及功耗等；其中BBS有n个BBU插槽，最多可以插n个BBU电池模块，n个BBU的输出连接到48V供电上，当主电源模块输出正常时，BBS模块处于充电或保持状态，不向外输出功率，当主电源模块或PSU异常，或220V外接市电掉电时，则48V供电异常，BBS会自动监测到异常信号并向48V供电线供电，保证服务器工作正常；还提供BBU管理模块主要监测BBU状态，包括BBU的电池充放电次数、温度、寿命和充放电管理等。
图1中的供电系统需要两个单独管理集成模块主电源模块和BBS，主电源模块和BBS均需要按整机柜的最大功率设计，故这两个模块占用空间较多，即使机柜上服务器数量较少时，PSU数量及BBU数量相应减少，但由于主电源模块和BBS是按照最大化配置设计，其有较多的无用冗余电路及无用冗余空间，造成系统资源浪费及成本增高。故这种方式对于不同的功率的机柜配置，灵活性不够高且会占用较多的机柜空间。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种服务器机柜供电系统及控制方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种服务器机柜供电系统，包括：电源模组，所述电源模组包括：多个组合电源、电源管理模块和电源检测电路；所述组合电源包括PSU和BBU电池，所述PSU和BBU电池设置在同一槽位，PSU和BBU电池的输出接口定义相同；所述组合电源与电源检测电路连接，所述电源检测电路与电源管理模块连接。
进一步的，所述系统还包括：供电总线，所述多个BBU电池与所述多个PSU均与供电总线连接，所述供电总线外接机柜的多个服务器。
进一步的，所述电源模组有多个；多个所述的电源模组内设置模组开关。
进一步的，所述系统还包括：机柜功耗检测单元和模组控制单元，所述机柜功耗检测单元与多个服务器连接，所述机柜功耗检测单元与模组控制单元连接。
进一步的，所述电源模组还包括模组开关，所述模组开关与所述模组控制单元连接，所述模组开关与电源管理模块连接。
第二方面本发明提供一种服务器机柜供电控制方法，其特征在于，包括：
将PSU与BBU电池进行接口标准归一化设置；
监控服务器机柜的实时功耗；
根据所述实时功耗，通过选择电源模组的开启的数量进行电源功率的粗调；
根据所述实时功耗，通过选择混合电源的数量进行电源功率的细调。
进一步的，将PSU与BBU电池进行接口标准归一化设置，包括：
将PSU和BBU电池的共用信号定义在同一管脚，所述共同信号包括：电源输出信号；
将PSU和BBU电池的非共用信号独立定义在特殊管脚，所述非共用信号包括：PSU上电信号、BBU上电信号PSU输入信号。
进一步的，所述方法还包括：
计算所有PSU的最大功率规格之和，所述和电源模组的最大功率；
根据电源模组的最大功率和所述实时功耗选择电源模组开启的数量；
计算已开启的电源模组的最大功率之和；
根据所述最大功率之和与实时功耗，选择混合电源开启的数量。
进一步的，所述方法还包括：
监控PSU的工作状态：若所述PSU异常，则控制异常PSU所在混合电源的BBU电池开启。
本发明提供一种服务器机柜供电系统，通过将PSU与BBU电池集中成一个模块进行统一管理，实现了一种灵活配置的服务器机柜供电系统，此供电系统相比传统方式简便灵活，可随服务器机柜功耗及不同的可靠性要求灵活调整，节省机柜空间，减少不必要的多余设计，降低了系统成本；还基于本系统提供一种服务器机柜供电控制方法，将PSU与BBU电池接口标准化，帮助实现PSU与BBU电池的模块化，根据服务器的功耗需求及可靠性需求灵活配置电源模组，为多样化的机柜配置提供了供电保障。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明现有技术的供电系统的结构示意图。
图2是本发明一个实施例的系统的结构示意图。
图3是本发明一个实施例的系统的结构示意图。
图4是本发明一个实施例的方法的示意性流程框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种服务器机柜供电系统，包括：多个电源模组、机柜功耗检测单元和模组控制单元，所述电源模组包括：多个组合电源、电源管理模块、电源检测电路和供电总线；所述组合电源包括PSU和BBU电池，所述PSU和BBU电池设置在同一槽位，PSU和BBU电池的输出接口定义相同；所述组合电源与电源检测电路连接，所述电源检测电路与电源管理模块连接；所述多个BBU电池与所述多个PSU均与供电总线连接，所述供电总线外接机柜的多个服务器。所述多个PSU外接220V供电线；所述机柜功耗检测单元与多个服务器连接，所述机柜功耗检测单元与模组控制单元连接；多个所述的电源模组内设置模组开关，所述模组开关与所述模组控制单元连接，所述模组开关与电源管理模块连接。
系统启动时，可根据机柜最常见的功率配置PSU开启，获取220V市电通过供电总线为机柜的服务器供电，所述供电电压为48V，机柜功耗检测单元采集机柜的功耗，并发送给模组控制单元，所述模组控制单元获取机柜的功耗，发送指令给各个电源模组的模组开关和电源管理模块，根据采集的功耗控制部分电源模组和PSU电源关闭供电。当有PSU故障时，故障PSU所在混合电源的BBU电池，代替PSU供电，根据采集的功耗控制BBU电池供电开启或关闭
实施例2
如图3所示，本实施例提供一种服务器机柜供电系统，包括：电源模组，所述电源模组包括：多个PSU、多个BBU电池、PSU管理模块、BBU管理模块和供电总线；所述PSU管理模块与多个PSU连接；所述BBU管理模块与多个BBU电池连接；所述多个PSU与所述多个BBU分别于供电总线连接；所述供电总线外接服务器；所述多个PSU外接220V供电线。
本实施例将多个PSU与BBU电源集成在一个模组内,以这样的模组作为标准供电模块，应用时根据整机柜的供电需要选用几个模组为服务器供电，既能满足机柜常见的最小功率配置下的供电需求，也可以通过多个模组并联组合满足高功率配置下的供电需求，从而达到供电灵活配置且成本最优的目的。
图4是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图4执行主体可以为一种服务器机柜供电系统。
如图1所示，该方法100包括：
步骤110，将PSU与BBU电池进行接口标准归一化设置；
步骤120，监控服务器机柜的实时功耗；
步骤130，根据所述实时功耗，通过选择电源模组的开启的数量进行电源功率的粗调；
步骤140，根据所述实时功耗，通过选择混合电源的数量进行电源功率的细调。
可选地，作为本发明一个实施例，所述将PSU与BBU电池进行接口标准归一化设置，包括：
将PSU和BBU电池的共用信号定义在同一管脚，所述共同信号包括：电源输出信号；
将PSU和BBU电池的非共用信号独立定义在特殊管脚，所述非共用信号包括：PSU上电信号、BBU上电信号PSU输入信号。
可选地，作为本发明一个实施例，所述方法还包括：
计算所有PSU的最大功率规格之和，所述和电源模组的最大功率；
根据电源模组的最大功率和所述实时功耗选择电源模组开启的数量；
计算已开启的电源模组的最大功率之和；
根据所述最大功率之和与实时功耗，选择混合电源开启的数量。
可选地，作为本发明一个实施例，所述方法还包括：
监控PSU的工作状态：若所述PSU异常，则控制异常PSU所在混合电源的BBU电池开启。
为了便于对本发明的理解，下面以本发明服务器机柜供电控制方法的原理，结合实施例中对服务器进行供电的过程，对本发明提供的服务器机柜供电控制方法做进一步的描述。
具体的，所述服务器机柜供电控制方法包括：
S 1、将PSU与BBU电池进行接口标准归一化设置；
在PSU和BBU电池唯一同一个槽位时，将PSU和BBU电池的电源输出信号定义为同一个信号引脚；将PSU和BBU电池的PSU上电信号、BBU上电信号PSU输入信号等非共用信号独立定义在特殊管脚；从而电源模组的每一个槽位即可以插入PSU也可以插入BBU电池，且互不干扰。
S2、监控服务器机柜的实时功耗；
利用机柜功耗检测单元检测所有运行服务器的实时功耗；
S3、根据所述实时功耗，通过选择电源模组的开启的数量进行电源功率的粗调；
获取PSU的最大功率规格；根据PSU的最大功率规格和PSU的数量计算组合电源的最大功率；一般供电系统的PSU为同一型号，故PSU的最大规格是统一,单个PSU的最大功率和PSU数量的乘积为电源模组的最大功率；根据电源模组的最大功率和S2获取的实时功耗选择电源模组开启的数量，直到开启的电源模组的最大功率大于服务器电源。
S4、根据所述实时功耗，通过选择混合电源的数量进行电源功率的细调。
计算S3已开启的电源模组的最大功率之和；根据所述最大功率之和与实时功耗，选择混合电源开启的数量，使得供电系统的最大功率接近但小于机柜的实时功耗，既能够保证机柜服务器的正常运行，又不会浪费供电系统的电能。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种服务器机柜供电系统，其特征在于，包括：电源模组，所述电源模组包括：多个组合电源、电源管理模块和电源检测电路；所述组合电源包括PSU和BBU电池，所述PSU和BBU电池设置在同一槽位，PSU和BBU电池的输出接口定义相同；所述组合电源与电源检测电路连接，所述电源检测电路与电源管理模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种服务器机柜供电系统，其特征在于，所述系统还包括：供电总线，所述多个BBU电池与所述多个PSU均与供电总线连接，所述供电总线外接机柜的多个服务器。
3.根据权利要求1所述的一种服务器机柜供电系统，其特征在于，所述电源模组有多个；多个所述的电源模组内设置模组开关。
4.根据权利要求2或3所述的一种服务器机柜供电系统，其特征在于，所述系统还包括：机柜功耗检测单元和模组控制单元，所述机柜功耗检测单元与多个服务器连接，所述机柜功耗检测单元与模组控制单元连接。
5.根据权利要求1所述的一种服务器机柜供电系统，其特征在于，所述电源模组还包括模组开关，所述模组开关与所述模组控制单元连接，所述模组开关与电源管理模块连接。
6.一种服务器机柜供电控制方法，其特征在于，包括：
将PSU与BBU电池进行接口标准归一化设置；
监控服务器机柜的实时功耗；
根据所述实时功耗，通过选择电源模组的开启的数量进行电源功率的粗调；
根据所述实时功耗，通过选择混合电源的数量进行电源功率的细调。
7.根据权利要求6所述的一种服务器机柜供电控制方法，其特征在于，将PSU与BBU电池进行接口标准归一化设置，包括：
将PSU和BBU电池的共用信号定义在同一管脚，所述共同信号包括：电源输出信号；
将PSU和BBU电池的非共用信号独立定义在特殊管脚，所述非共用信号包括：PSU上电信号、BBU上电信号PSU输入信号。
8.根据权利要求6所述的一种服务器机柜供电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
计算所有PSU的最大功率规格之和，所述和电源模组的最大功率；
根据电源模组的最大功率和所述实时功耗选择电源模组开启的数量；
计算已开启的电源模组的最大功率之和；
根据所述最大功率之和与实时功耗，选择混合电源开启的数量。
9.根据权利要求6所述的一种服务器机柜供电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
监控PSU的工作状态：若所述PSU异常，则控制异常PSU所在混合电源的BBU电池开启。
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