CN112448467A - 供电系统、供电方法及数据中心 - Google Patents
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Abstract
本说明书提供一种供电系统、供电方法及数据中心，供电系统包括：第一供电电路，第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，第一供电电路的输出端用于与负载连接；第二供电电路，第二供电电路包括变压电路和整流电路，变压电路的输入端用于与供电能源连接，整流电路的输入端与变压电路的输出端连接，整流电路的输出端用于与负载连接；整流电路包括整流装置和备用电源，整流装置连接于变压电路的输出端和负载之间，备用电源包括连接端，连接端连接于整流装置和负载之间；备用电源包括并联连接的多组储能单元，储能单元包括双向变流器和与双向变流器串联连接的储能装置。
Description
技术领域
本说明书涉及数据中心供电技术领域，尤其涉及一种供电系统、供电方法及数据中心。
背景技术
目前的互联网数据中心(IDC，Internet Data Center)配电结构中，沿用了开关电源安规设计，采用HVDC(high-voltage direct current，高压直流)装置输电，造成了过多的变压器隔离环节，降低了系统效率，拉高了系统建设成本。并且，通常采用单只蓄电池直挂直流母线的方式实现备用，但这种单点设计一旦蓄电池发生故障，无法保证配电系统的正常工作。
发明内容
本说明书提出一种供电系统、供电方法及数据中心，能够提高系统供电效率，减少成本。
根据本说明书实施例的第一方面，提供一种供电系统，包括：
第一供电电路，所述第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接；
第二供电电路，所述第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与所述负载连接；
其中，所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
根据本说明书实施例的第二方面，提供一种数据中心，包括：多个负载、多个第一供电电路以及多个第二供电电路，所述第一供电电路和所述第二供电电路一一对应地用于对同一负载提供电能；
其中，所述第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接；
所述第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
根据本说明书实施例的第三方面，提供一种应用于供电系统的供电方法，所述供电系统包括：
第一供电电路，所述第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接；
第二供电电路，所述第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与所述负载连接；
其中，所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置；
所述供电方法包括：所述双向变流器将供电能源的电能输入到对应的所述储能装置以对所述储能装置充电；当任一所述第二供电电路发生故障时，对应的所述双向变流器将所述储能装置的电能输出给对应的负载。
根据本说明书实施例的第四方面，提供一种供电系统，包括：
多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能；
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和对应的负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
进一步地，所述供电电路包括至少两个整流电路，同一所述供电电路的不同整流电路的输出端用于与不同的负载连接。
进一步地，所述备用电源还包括控制器，所述控制器与每组所述储能单元的所述双向变流器连接，所述控制器用于控制每个所述双向变流器的工作参数。
进一步地，所述备用电源还包括备用储能单元，所述备用电源还包括备用储能装置，所述备用储能装置与所述控制器连接。
进一步地，所述整流装置包括多组整流模块组，所述整流模块组包括多个整流模块，同一组整流模块组的多个所述整流模块的触发角相同，不同组整流模块组的整流模块的触发角不同。
进一步地，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；
不同组所述整流模块组的整流模块的触发角之间的差值为Y＝D/M，其中D为所述变压器的移相角，M为所述整流模块组的数量。
进一步地，所述整流装置为三相可控整流装置。
进一步地，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；不同供电电路的所述变压器的输出相位不同。
进一步地，不同供电电路的所述变压器的输出相位之间的差值为D＝60/N，其中N为所述变压器的数量。
进一步地，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；
所述变压器包括接地端，所述接地端设有接地电阻和电流监测装置，所述电流监测装置用于监测所述变压器是否发生接地故障。
进一步地，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；
同一供电电路的所述整流装置和所述备用电源的外壳体与同一所述供电电路的变压器的接地端接入统一的接地网。
根据本说明书实施例的第五方面，提供一种数据中心，包括多个负载和多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能；
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和对应的负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和对应的所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
根据本说明书实施例的第六方面，提供一种应用于供电系统的供电方法，所述供电系统包括：
多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能；
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和对应的负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置
所述供电方法包括：所述双向变流器将供电能源的电能输入到对应的所述储能装置以对所述储能装置充电；当任一所述供电电路发生故障时，对应的所述双向变流器将对应的储能装置的电能输出给对应的负载。
由以上技术方案可见，本说明书的供电系统，在储能单元中增加双向变流器，保证了对储能装置的充放电能力。同时，整流电路可以仅采用整流装置直接将交流电转换为直流电为负载供电，替代传统的HVDC装置，减少了中间隔离环节和器件用量，降低成本，提高可靠性。
附图说明
图1示出了本说明书实施例的一种供电系统的原理电路图。
图2示出了本说明书实施例的一种供电系统的备用电源的结构图。
图3示出了本说明书另一实施例的一种供电系统的原理电路图。
图4示出了本说明书实施例的一种供电系统的控制器的控制算法图。
图5示出了本说明书实施例的一种供电系统的双向变流器的控制算法图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本说明书提出一种供电系统、供电方法及数据中心，能够提高系统供电效率，减少成本。下面结合附图，对本说明书的供电系统、供电方法及数据中心进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
实施例1：
参见图1和图2所示，本说明书实施例提供一种供电系统，可以适用于IDC机房(Internet Data Center，互联网数据中心)。供电系统包括：
第一供电电路100，所述第一供电电路100的输入端用于与供电能源(图中以市电为例)连接，所述第一供电电路100的输出端用于与负载90连接。在本实施例中，供电能源为市电，以下实施例中均以供电能源为市电为例进行说明。当然，在其他例子中，所述供电能源也可以是可再生能源、风电发电能源、水力发电、光伏发电能源等，本说明书对此不作限定。第一供电电路100可以包括电压变换装置101，可以将市电转换为适合对负载供电的直流电压。负载可以是数据中心的服务器、头柜设备，或是其他前端设备或后端设备等。
第二供电电路200，所述第二供电电路200包括变压电路210和整流电路220，所述变压电路210的输入端(图中所示为变压电路210的上端)用于与所述供电能源连接，所述整流电路220的输入端(图中所示为整流电路220的上端)与所述变压电路210的输出端(图中所示为变压电路210的下端)连接，所述整流电路220的输出端(图中所示为整流电路220的下端)用于与所述负载90连接。所述变压电路210可以包括变压器201，所述变压器201连接于所述整流电路220的输入端和供电能源之间，可以将市电降压到合适的电压大小。
其中，所述整流电路220包括整流装置310和备用电源320，所述整流装置310连接于所述变压电路210的输出端和所述负载90之间，所述备用电源320包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置310和所述负载90之间。所述备用电源320包括并联连接的多组储能单元321，所述储能单元321包括双向变流器322和与所述双向变流器322串联连接的储能装置323。可以理解的，当市电或是第二供电电路200发生故障时，备用电源320可以对负载90供电，以保证负载90正常工作。在本实施例中，备用电源320可以采用直流后备电源(DCUPS，Direct Current Uninterruptible Power System)，双向变流器322可以采用直流-直流(DC/DC)双向变流器，储能装置323可以采用蓄电池组。双向变流器322具备电压变换能力，可以实现储能装置323的充电、放电过程。
由以上技术方案可见，本说明书的供电系统，变压器201能够将例如10kV的市电根据实际需求转换为例如380V交流电，再由整流装置310将380V交流电转换为适合对负载供电的直流电。双向变流器322既可以将供电能源的电能输入到储能装置323以对储能装置323进行充电，也可以将储能装置323储存的电能输出给负载以对负载供电，可以灵活配置电池容量，整流装置310不需要具备对储能装置323的充放电功能，减少了中间隔离环节和器件用量，降低成本，提高可靠性。此外，将备用电源320设置为多组储能单元321，可以实现不同储能装置323的更加精确的维护，大大提高了每组储能单元321的储能装置323的可维护水平。当其中某一组储能单元321的储能装置323发生故障，其他组储能单元321的储能装置323仍可以共同分担负载所需的电能。
在一可选的实施方式中，所述备用电源320还包括控制器324，所述控制器324与每组所述储能单元321的所述双向变流器322连接，所述控制器324用于控制每个所述双向变流器322的工作参数。在每个整流装置310的链路下配置备用电源320，双向变流器322和储能装置323串联构成一组储能单元321，备用电源320采用多组储能单元321并联连接，同时配置一个控制器324控制每个双向变流器322的工作参数，实现对每组储能单元321的双向变流器322的功率协调和放电条件判断。
进一步地，所述备用电源320还可以包括备用储能单元，包括备用双向变流器和备用储能装置，所述备用储能装置与所述控制器324连接。可以理解的，每组备用电源320的储能单元321的储能装置323的能量之和等于应当配备的负载所需的备电能量之和，根据可靠性要求，备用电源320多配置一组备用储能装置可以实现N+1冗余，当其中某个储能装置发生故障，控制器324可以启动备用储能装置与其他储能装置共同为负载供电，可以保持其他储能装置分配的放电倍率不变，减小损耗。此外，备用储能装置的电压可低于双向变流器的输出电压，解决电池放电倍率达不到备电要求造成备电能量过度冗余浪费的问题。
一般情况下，负载通过可以采用双路供电电路的供电模式，以防其中一路供电电路发生故障，另外一路供电电路可以备用。正常情况下，双路供电电路也可以共同分担负载的用电需求，减少消耗。在上述实施例中，负载的其中一路供电电路采用常规结构的供电方式，即市电直接供电的方式。在其他例子中，另一路供电电路也可以采用非市电直接供电的方式，容下详述。
本说明书实施例还提供一种数据中心，数据中心可以是IDC机房(Internet DataCenter，互联网数据中心)或其他形式的数据中心。数据中心包括多个负载、多个第一供电电路以及多个第二供电电路，所述第一供电电路和所述第二供电电路一一对应地用于对同一负载提供电能，可以理解为是一路市电+一路HVDC架构。
其中，第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接。在本实施例中，供电能源可以是市电、可再生能源、风电发电能源、水力发电、光伏发电能源等，本说明书对此不作限定。第一供电电路可以包括电压变换装置，可以将市电转换为适合对负载供电的直流电压。负载可以是数据中心的服务器、头柜设备，或是其他前端设备或后端设备等。
第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与所述负载连接。
变压电路可以包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间，可以将市电降压到合适的电压大小。
整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间。所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。可以理解的，当市电或是第二供电电路发生故障时，备用电源可以对负载供电，以保证负载正常工作。在本实施例中，备用电源可以采用直流后备电源(DCUPS，Direct Current Uninterruptible Power System)，双向变流器可以采用直流-直流(DC/DC)双向变流器，储能装置可以采用蓄电池组。双向变流器具备电压变换能力，可以实现储能装置的充电、放电过程。
需要说明的是，上述实施例2和相关实施方式中，关于所述供电系统的描述，同样适用于本说明书的数据中心。
由以上技术方案可见，本说明书的数据中心，供电系统的变压器能够将例如10kV的市电根据实际需求转换为例如380V交流电，再由整流装置将380V交流电转换为能够对负载供电的直流电。双向变流器既可以将供电能源的电能输入到储能装置以对储能装置进行充电，也可以将储能装置储存的电能输出给负载以对负载供电，可以灵活配置电池容量，整流装置不需要具备对储能装置的充放电功能，减少了中间隔离环节和器件用量，降低成本，提高可靠性。此外，将备用电源设置为多组储能单元，可以实现不同储能装置的更加精确的维护，大大提高了每组储能单元的储能装置的可维护水平。当其中某一组储能单元的储能装置发生故障，其他组储能单元的储能装置仍可以共同分担负载所需的电能。
本说明书实施例还提供一种应用于供电系统的供电方法，所述供电系统，包括：
第一供电电路，所述第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接；
第二供电电路，所述第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与所述负载连接；
其中，所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置；
所述供电方法包括：所述双向变流器将供电能源的电能输入到对应的所述储能装置以对所述储能装置充电。当任一所述第二供电电路发生故障时，对应的所述双向变流器将所述储能装置的电能输出给对应的负载。
如此，双向变流器既可以将供电能源的电能输入到储能装置以对储能装置进行充电，也可以将储能装置储存的电能输出给负载以对负载供电，可以灵活配置电池容量，整流装置不需要具备对储能装置的充放电功能，减少了中间隔离环节和器件用量，降低成本，提高可靠性。
实施例2：
参见图3所示，本说明书实施例还提供一种供电系统，可以适用于IDC机房(Internet Data Center，互联网数据中心)。供电系统包括：
用于对负载提供电能的多个供电电路10，任意两个所述供电电路10用于对同一负载提供电能，可以理解为是双路HVDC架构。所述供电电路10包括变压电路20和整流电路30，变压电路20包括输入端(图中所示为变压电路20的上端)和输出端(图中所示为变压电路20的下端)。整流电路30包括输入端(图中所示为整流电路30的上端)和输出端(图中所示为整流电路30的下端)。需要说明的是，本说明书中所述的多个均指两个及两个以上。负载可以是数据中心的服务器、头柜设备，或是其他前端设备或后端设备等。
其中，所述变压电路20的输入端与供电能源连接，所述变压电路20包括变压器201，所述变压器201连接于所述整流电路30的输入端和供电能源之间。可以理解的，每个供电电路10的变压器201通过同一交流母线与供电能源连接。在本实施例中，供电能源为市电，以下实施例中均以供电能源为市电为例进行说明。当然，在其他例子中，所述供电能源也可以是可再生能源、风电发电能源、水力发电、光伏发电能源等，本说明书对此不作限定。
所述整流电路30的输入端均与所述变压电路20的输出端连接，所述整流电路30的输出端与负载连接，同一所述供电电路10的不同整流电路30的输出端与不同的负载连接。可以理解的，负载可以采用两路供电电路的方式，两路供电电路可以均采用本实施例的供电电路10的供电方式，即本说明书的其中一个供电电路10的整流电路30可以搭配另一个供电电路10的整流电路30对同一个负载供电。其他情况下，负载的其中一路供电电路可以采用常规结构的供电方式，例如市电直接供电的方式。另一路供电电路可以采用本实施例的供电电路10的供电方式。即本实施例的供电电路10的每个整流电路30均可以搭配一路市电对同一个负载供电。
所述整流电路30包括整流装置310和备用电源320，所述整流装置310连接于所述变压电路20的输出端和负载之间，所述备用电源320包括连接端(图中所示为备用电源320的右端)，所述连接端连接于所述整流装置310和负载之间。本实施例的供电系统的备用电源可以和上述实施例1的供电系统的备用电源采用相同结构，结合图2所示，所述备用电源320包括并联连接的多组储能单元321，所述储能单元321包括双向变流器322和与所述双向变流器322串联连接的储能装置323。可以理解的，当市电或是供电电路10发生故障时，备用电源320可以对负载供电，以保证负载正常工作。在本实施例中，备用电源320可以采用直流后备电源(DCUPS，Direct Current Uninterruptible Power System)，双向变流器322可以采用直流-直流(DC/DC)双向变流器，储能装置323可以采用蓄电池组。双向变流器322具备电压变换能力，可以实现储能装置323的充电、放电过程。
由以上技术方案可见，本说明书的供电系统，变压器201能够将例如10kV的市电根据实际需求转换为例如380V交流电，再由整流装置310将380V交流电转换为能够对负载供电的直流电。双向变流器322既可以将供电能源的电能输入到储能装置323以对储能装置323进行充电，也可以将储能装置323储存的电能输出给负载以对负载供电，可以灵活配置电池容量，整流装置310不需要具备对储能装置323的充放电功能，减少了中间隔离环节和器件用量，降低成本，提高可靠性。此外，将备用电源320设置为多组储能单元321，可以实现不同储能装置323的更加精确的维护，大大提高了每组储能单元321的储能装置323的可维护水平。当其中某一组储能单元321的储能装置323发生故障，其他组储能单元321的储能装置323仍可以共同分担负载所需的电能。
在一可选的实施方式中，所述供电电路10包括至少两个整流电路30，同一所述供电电路10的不同整流电路30的输出端用于与不同的负载连接。在本实施例中，一个供电电路10的整流电路30的数量为两个，在其他例子中，整流电路30的数量可以根据实际需要设置。通常来说一个负载可以配置两个输入源实现双路供电电路，负载的一个输入源可以来自其中一个供电电路的变压器及与其对应的其中一个整流电路，负载的另一个输入源既可以来自另一个供电电路的变压器及与其对应的其中一个整流电路，即同一个负载的两个输入源是来自两个不同的供电电路的。
在一可选的实施方式中，所述备用电源320还包括控制器324，所述控制器324与每组所述储能单元321的所述双向变流器322连接，所述控制器324用于控制每个所述双向变流器322的工作参数。
在每个整流装置310的链路下配置备用电源320，双向变流器322和储能装置323串联构成一组储能单元321，备用电源320采用多组储能单元321并联连接，同时配置一个控制器324控制每个双向变流器322的工作参数，实现对每组储能单元321的双向变流器322的功率协调和放电条件判断。
控制器324可以具备应急放电的协调控制策略，具体控制策略参见图4和图5所示。其中，图4是控制器的控制算法流程图。图5是双向变流器的控制算法图。t1为充电令牌轮转时间，T为充电令牌轮转周期，m为双向变流器的数量。为了保证多个双向变流器322的快速、同步、可靠放电，所有双向变流器322平时处于小电流放电的热备状态，控制器324可以利用充电令牌机制协调各个双向变流器322保持能量稳定对储能装置323充电，防止长时间小电流放电导致电能不足。当控制器324检测到整流装置310故障导致电压跌落时，转入电压源控制模式，控制双向变流器322以使储能装置323放电，为负载(例如服务器)提供电能。
进一步地，所述备用电源320还可以包括备用储能单元，包括备用双向变流器和备用储能装置，所述备用储能装置与所述控制器324连接。可以理解的，每组备用电源320的储能单元321的储能装置323的能量之和等于应当配备的负载所需的备电能量之和，根据可靠性要求，备用电源320多配置一组备用储能装置可以实现N+1冗余，当其中某个储能装置发生故障，控制器324可以启动备用储能装置与其他储能装置共同为负载供电，可以保持其他储能装置分配的放电倍率不变，减小损耗。此外，备用储能装置的电压可低于双向变流器的输出电压，解决电池放电倍率达不到备电要求造成备电能量过度冗余浪费的问题。
在一可选的实施方式中，所述整流装置310可以采用三相可控整流装置(REC，Rectifier)，其输出电压不可调节，效率高达99.4％。进一步地，所述整流装置310包括多组整流模块组，所述整流模块组包括多个整流模块，同一组整流模块组的多个所述整流模块的触发角相同，不同组整流模块组的整流模块的触发角不同，不同组所述整流模块组的整流模块的触发角之间的差值为Y＝D/M，其中D为所述变压器201的移相角，M为所述整流模块组的数量。将三相可控整流装置内部设置为模块化配置，并且不同组整流模块组的整流模块的触发角设为不同，可提高谐波次数，减少对其他设备的谐波污染，可冗余配置且实现热插拔，无附加控制系统，可以配置熔断器进行保护。当负载为服务器时，可以简化服务器的电源装置(PSU，power supply unit)的工作过程，提高PSU工作效率。
所述整流装置310采用三相可控整流装置，连接在同一交流母线下的不同供电电路10的变压电路20的变压器201的输出相位采用交错设计，将不同供电电路10的变压电路20的变压器201的输出相位设置为不同。在本实施例中，不同供电电路10的变压器201的输出相位之间的差值可以设置为D＝60/N，其中N为所述变压器201的数量，同样可提高谐波次数，减少对其他设备的谐波污染。
国际电工委员会(IEC)对建筑工程供电使用的基本供电系统作了统一规定，低压配电系统按接地方式的不同，可以分为TN系统、TT系统以及IT系统三类。其中第一个字母表示电源端与地的关系：T表示电源端有一点直接接地；I表示电源端所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地。第二个字母表示电气设备的外露可导电部分与地的关系：T表示电气设备的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；N表示电气设备的外露可导电部分与电源端接地有直接电气连接。
在一可选的实施方式中，为了保证系统安全，所述变压器201包括接地端(可以理解为是变压器201的负载侧)，所述接地端设有接地电阻202和电流监测装置，所述电流监测装置用于监测所述变压器201是否发生接地故障。接地电阻202可以采用高阻抗电阻，电流监测装置可以采用零线电流监测装置，接地电阻202根据零线电流监测装置最小监测灵敏电流设置电阻大小。在本实施例中，变压器201的出线方式为三相三线制，接地方式可以采用IT系统或TT系统，可以不配置中线和保护线，通过设置高阻接地和保护线的减少，大大提高常规配电架构中的接地电流回路，提高供电可靠性。
在一可选的实施方式中，同一供电电路10的所述整流装置310和所述备用电源320的外壳体与同一所述供电电路10的变压器201的接地端接入统一的接地网。
整流装置310和备用电源320的链路中主电路不接地，其机壳与变压器201的负载侧接入统一的接地网，并且与变压器201的负载侧接地地网相互连通。通过统一连通的接地网，将变压器201的负载侧接地点与任意设备的外壳接地点的电阻控制在小于4欧姆，可保证变压器201的负载侧的零线电流监测装置的可靠性，也能够及时判断接地故障并预警。变压器201的负载侧的接地电阻202的阻值可以根据零序电流监测装置最小监测灵敏电流和系统电压确定。
在一可选的实施方式中，供电电路10的各个节点均可以设置断路器(CircuitBreaker，图中以CB表示)，能够对供电系统起到保护作用。例如在市电电路上、变压电路20上、整流电路30上、变压器201与整流装置310之间等，均可以设置断路器。
本说明书实施例还提供一种数据中心，数据中心可以是IDC机房(Internet DataCenter，互联网数据中心)或其他形式的数据中心。数据中心包括多个负载和多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能。
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端与负载连接。
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和对应的负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和对应的所述负载之间。所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
需要说明的是，上述实施例2和相关实施方式中，关于所述供电系统的描述，同样适用于本说明书的数据中心。
由以上技术方案可见，本说明书的数据中心，供电系统的变压器能够将例如10kV的市电根据实际需求转换为例如380V交流电，再由整流装置将380V交流电转换为能够对负载供电的直流电。双向变流器既可以将供电能源的电能输入到储能装置以对储能装置进行充电，也可以将储能装置储存的电能输出给负载以对负载供电，可以灵活配置电池容量，整流装置不需要具备对储能装置的充放电功能，减少了中间隔离环节和器件用量，降低成本，提高可靠性。此外，将备用电源设置为多组储能单元，可以实现不同储能装置的更加精确的维护，大大提高了每组储能单元的储能装置的可维护水平。当其中某一组储能单元的储能装置发生故障，其他组储能单元的储能装置仍可以共同分担负载所需的电能。
本说明书实施例还提供一种应用于供电系统的供电方法，所述供电系统，包括：
多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能，可以理解为是双路HVDC架构。
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和对应的负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置
所述供电方法包括：所述双向变流器将供电能源的电能输入到对应的所述储能装置以对所述储能装置充电；当任一所述供电电路发生故障时，对应的所述双向变流器将对应的储能装置的电能输出给对应的负载。
如此，双向变流器既可以将供电能源的电能输入到储能装置以对储能装置进行充电，也可以将储能装置储存的电能输出给负载以对负载供电，可以灵活配置电池容量，整流装置不需要具备对储能装置的充放电功能，减少了中间隔离环节和器件用量，降低成本，提高可靠性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明创造后，将容易想到本说明书的其它实施方案。本说明书旨在涵盖本说明书的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书的一般性原理并包括本说明书未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。
Claims (16)
1.一种供电系统，其特征在于，包括：
第一供电电路，所述第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接；
第二供电电路，所述第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与所述负载连接；
其中，所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
2.一种数据中心，其特征在于，包括：多个负载、多个第一供电电路以及多个第二供电电路，所述第一供电电路和所述第二供电电路一一对应地用于对同一负载提供电能；
其中，所述第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接；
所述第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
3.一种应用于供电系统的供电方法，其特征在于，所述供电系统包括：
第一供电电路，所述第一供电电路的输入端用于与供电能源连接，所述第一供电电路的输出端用于与负载连接；
第二供电电路，所述第二供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端用于与所述供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与所述负载连接；
其中，所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和所述负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置；
所述供电方法包括：所述双向变流器将供电能源的电能输入到对应的所述储能装置以对所述储能装置充电；当任一所述第二供电电路发生故障时，对应的所述双向变流器将所述储能装置的电能输出给对应的负载。
4.一种供电系统，其特征在于，包括：
多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能；
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和对应的负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述供电电路包括至少两个整流电路，同一所述供电电路的不同整流电路的输出端用于与不同的负载连接。
6.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述备用电源还包括控制器，所述控制器与每组所述储能单元的所述双向变流器连接，所述控制器用于控制每个所述双向变流器的工作参数。
7.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述备用电源还包括备用储能单元，包括备用双向变流器和备用储能装置，所述备用储能装置与所述控制器连接。
8.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述整流装置包括多组整流模块组，所述整流模块组包括多个整流模块，同一组整流模块组的多个所述整流模块的触发角相同，不同组整流模块组的整流模块的触发角不同。
9.根据权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；
不同组所述整流模块组的整流模块的触发角之间的差值为Y＝D/M，其中D为所述变压器的移相角，M为所述整流模块组的数量。
10.根据权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述整流装置为三相可控整流装置。
11.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；不同供电电路的所述变压器的输出相位不同。
12.根据权利要求11所述的供电系统，其特征在于，不同供电电路的所述变压器的输出相位之间的差值为D＝60/N，其中N为所述变压器的数量。
13.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；
所述变压器包括接地端，所述接地端设有接地电阻和电流监测装置，所述电流监测装置用于监测所述变压器是否发生接地故障。
14.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述变压电路包括变压器，所述变压器连接于所述整流电路的输入端和供电能源之间；
同一供电电路的所述整流装置和所述备用电源的外壳体与同一所述供电电路的变压器的接地端接入统一的接地网。
15.一种数据中心，其特征在于，包括多个负载和多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能；
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和对应的负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和对应的所述负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置。
16.一种应用于供电系统的供电方法，其特征在于，所述供电系统包括：
多个供电电路，任意两个所述供电电路用于对同一负载提供电能；
所述供电电路包括变压电路和整流电路，所述变压电路的输入端与供电能源连接，所述整流电路的输入端与所述变压电路的输出端连接，所述整流电路的输出端用于与负载连接；
所述整流电路包括整流装置和备用电源，所述整流装置连接于所述变压电路的输出端和对应的负载之间，所述备用电源包括连接端，所述连接端连接于所述整流装置和负载之间；所述备用电源包括并联连接的多组储能单元，所述储能单元包括双向变流器和与所述双向变流器串联连接的储能装置；
所述供电方法包括：所述双向变流器将供电能源的电能输入到对应的所述储能装置以对所述储能装置充电；当任一所述供电电路发生故障时，对应的所述双向变流器将对应的储能装置的电能输出给对应的负载。
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