CN112821402A - 一种电源系统、控制方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种电源系统、控制方法及存储介质，电源系统包括：变压供电单元；交流配电单元，其具有一个输入端和L个输出端，其输入端与变压供电单元的输出端连接；直流输出单元，内置有M个AC/DC设备；M个AC/DC设备的输入端分别与交流配电单元的M个输出端一一对应连接，输出端并联成第一直流母线；第一直流母线用于连接直流负载；交流配电单元的L‑M个输出端用于连接交流负载；数据采集单元用于获取第一直流母线的总输出功率；处理器单元分别与数据采集单元以及M个AC/DC设备连接，用于接收总输出功率并调整M个AC/DC设备的工作状态。本发明实施例的系统能够满足对整个数据中心中多种用电负载的用电需求，可以解决电源容量碎片化问题，提高了AC/DC设备利用率。

Description

一种电源系统、控制方法及存储介质
技术领域
本发明属于电源领域，具体涉及一种电源系统、控制方法及存储介质。
背景技术
近年来，互联网、云计算、人工智能、区块链等技术蓬勃发展，对数据的存储、交换、计算等领域的需求也呈爆发式增长，数据成为新的生产要素，社会正快速跨入数据经济时代。数据经济时代的可持续发展离不开其大脑——数据中心的重要支撑，数据中心行业快速发展是数据时代的必然趋势。在数据中心中，其供电系统是咽喉，是基础设施中最重要的组成部分之一。随着未来数据中心的快速发展，对供电系统的可靠性、节能性、可持续性等提出更高的要求。
当前数据中心不间断供电技术主要使用AC UPS和HVDC两种设备进行供电，但是两者都存在一些不足。
如图1所示，AC UPS方案是先通过降压变压器把10kV高压转化成0.4kV低压，然后多套AC UPS装置通过配电柜接入0.4kV电源，每套AC UPS装置的输出侧再连接一个配电柜，配电柜出线侧再输出电源至负载。AC UPS整套系统设备结构复杂、连接电缆多、设备占地面积大；每个AC UPS设备都需要考虑保留一定的容量裕度，容易产生容量碎片问题；并且ACUPS属于交流供电方式，设备可靠性偏低。
如图2所示，HVDC方案也是通过降压变压器把10kV高压转化成0.4kV低压，然后多套HVDC装置通过配电柜接入0.4kV电源，每套HVDC装置输出侧再输出电源至负载。HVDC属于直流供电方式，可靠性比交流AC UPS高，但是每套HVDC装置仍然需要配置一个配电柜，系统结构复杂且占地面积大，电源容量碎片化问题仍然没有解决。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电源系统，所述电源系统解决了数据中心供电系统占地空间大、电源容量碎片化问题无法解决的问题。本发明还提出了一种电源系统控制方法和一种用于存储上述电源系统控制方法的计算机可执行指令的存储介质。
根据本发明第一方面实施例的电源系统，包括：
变压供电单元，其用于将高压电转换为低压电；
交流配电单元，其具有一个输入端和L个输出端，其输入端与所述变压供电单元的输出端连接；
直流输出单元，内置有M个AC/DC设备，L大于M；M个所述AC/DC设备的输入端分别与所述交流配电单元的M个输出端一一对应连接，输出端并联成第一直流母线，每个所述AC/DC设备皆用于将交流电转换为直流电；所述第一直流母线用于连接直流负载；所述交流配电单元的L-M个输出端用于连接交流负载；
主控模块，包括处理器单元、数据采集单元；所述数据采集单元用于获取所述第一直流母线的总输出功率；所述处理器单元分别与数据采集单元以及M个所述AC/DC设备连接，用于接收所述总输出功率并根据所述总输出功率调整M个所述AC/DC设备的工作状态。
根据本发明实施例的电源系统，至少具有如下技术效果：通过变压供电单元可以实现将高压电转换为低压电，便于后续进行整流输出。将交流配电单元输出端分别设置为直流输出用和交流输出用，能够同时满足对整个数据中心中多种用电负载的用电需求，不再需要分别使用交流供电装置和直流供电装置进行供电。通过直流输出单元可以将交流配电单元输出的M路交流电皆转换为直流电，以满足数据中心直流用电的需求。通过主控模块可以实时知晓整个直流输出单元的输出总功率，进而便于实现对M个AC/DC设备的启动和休眠控制，且因为M个AC/DC设备是直接并联输出，因此其具备可热插拔的特性；在满足总输出功率的前提下，停止部分AC/DC设备的工作，并不会影响对直流负载的供电，因此可以有效的解决电源容量碎片化的问题，极大地提高了AC/DC设备利用率，而AC UPS和HVDC皆是采用点对点输出，根本无法停止任何一个输出设备。此外，本发明实施例的电源系统相较于传统供电结构而言，省略了输入侧的配电柜和输出侧的配电柜，极大的减小了体积，且采用了母线方式进行输出的方式，大大减少了供电系统中电缆数量和复杂度，进一步减少装置体积。
根据本发明的一些实施例，所述交流配电单元包括：
低压总开关，其输入端与所述变压供电单元的输出端连接；
L个低压馈线开关，L个所述低压馈线开关的输入端皆与所述低压总开关输出端连接，M个所述低压馈线开关的输出端分别与M个所述AC/DC设备的输入端连接，L-M个所述低压馈线开关的输出端用于连接所述交流负载。
根据本发明的一些实施例，所述AC/DC设备包括：
三相PFC单元，其输入端与所述交流配电单元的输出端连接，用于把三相交流电转换为直流电；
直流电容，连接在所述三相PFC单元的正输出端和负输出端之间，用于存储三相PFC单元转换之后的直流电；
逆变模块，其正输出端和负输出端分别与所述三相PFC单元的正输出端和负输出端连接，用于将直流电逆变为三相交流电；
隔离变压器，其输入端与所述逆变模块的输出端连接；
整流模块，其输入端与所述隔离变压器的输出端连接，其输出端用于连接所述直流负载。
根据本发明的一些实施例，上述电源系统还包括直流配电单元，所述直流配电单元的输入端与所述第一直流母线连接，多个输出端分别用于连接不同的所述直流负载。
根据本发明的一些实施例，所述直流配电单元包括：
第二直流母线，与所述第一直流母线连接；
多个直流保护装置，分别连接不同的所述直流负载与所述第二直流母线之间。
根据本发明的一些实施例，上述电源系统还包括与所述直流配电单元的蓄电池单元。
根据本发明的一些实施例，所述变压供电单元包括：
中压柜，其输入端用于连接高压电；
变压器柜，与所述中压柜的输出端连接，输出端与所述交流配电单元的输入端连接。
根据本发明第二方面实施例的电源系统控制方法，包括以下步骤：
获取直流输出单元的总输出功率；
依据每个AC/DC设备的输出功率和所述总输出功率计算出需要启动的所述AC/DC设备的数量N；
将N个所述AC/DC设备启动，让M-N个所述AC/DC设备休眠，M为所述AC/DC设备的数量，M大于等于N。
根据本发明实施例的电源系统控制方法，至少具有如下技术效果：依据直流输出单元的输出总功率来启动相应数量的AC/DC设备，可以让部分AC/DC设备处于休眠模式，减少功率的损耗。而且，在满足总输出功率的前提下，停止部分AC/DC设备的工作，可以有效的解决电源容量碎片化的问题，极大地提高了AC/DC设备利用率，而AC UPS和HVDC皆是采用点对点输出，根本无法停止任何一个输出设备。
根据本发明的一些实施例，上述电源系统控制方法还包括以下步骤：当N变化时，M个所述AC/DC设备依照先进先出的模式进行休眠和启动。
根据本发明的一些实施例，所述当N变化时，M个所述AC/DC设备依照先进先出的模式进行休眠和启动包括以下步骤：
当N增大时，原M-N个所述AC/DC设备依照进入休眠状态的先后，由先往后进行启动，直到处于启动状态的所述AC/DC设备的数量与增加之后的数值N一致；
当N减小时，原M-N个所述AC/DC设备依照进入启动状态的先后，由先往后进行休眠，直到处于启动状态的所述AC/DC设备的数量与减小之后的数值N一致。
根据本发明的一些实施例，上述电源系统控制方法还包括以下步骤：当N不变时，每间隔预设的轮巡时间，启动一个处于休眠模式的所述AC/DC设备，休眠一个已经启动的所述AC/DC设备，启动或休眠所述AC/DC设备依照先进先出的模式进行。
根据本发明的一些实施例，所述计算出需要启动的所述AC/DC设备的数量N的计算公式为：
P负载*k1≤P*N≤P负载*k2
式中P为单个所述AC/DC设备的额定输出功率，P负载为所述总输出功率，k1、k2皆为大于1的正实数，k1小于k2。
根据发明第三方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述的电源系统控制方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，至少具有如下有益效果：通过存储介质可以便于计算机可执行指令的存储和转移。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是传统的AC UPS电源系统的结构示意图；
图2是传统的HVDC电源系统的结构示意图；
图3是本发明实施例的电源系统的结构示意图；
图4是本发明实施例的AC/DC设备的结构示意图；
图5是本发明实施例的AC/DC设备的三相PFC单元的流程示意图；
图6是本发明实施例的AC/DC设备的整流模块的流程示意图；
图7是本发明实施例的AC/DC设备的逆变模块的流程示意图；
图8是本发明实施例的直流输出单元中AC/DC设备启动和休眠切换示意图。
附图标记：
变压供电单元100、中压柜110、变压器柜120、
交流配电单元200、低压总开关210、低压馈线开关220、
直流输出单元300、AC/DC设备310、三相PFC单元311、直流电容312、逆变模块313、隔离变压器314、整流模块315、
主控模块400、
直流配电单元500、直流保护装置510、
蓄电池单元600。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
下面参考图3至图4描述根据本发明第一方面实施例的电源系统。
根据本发明实施例的电源系统，包括：
变压供电单元100，其用于将高压电转换为低压电；
交流配电单元200，其具有一个输入端和L个输出端，其输入端与变压供电单元100的输出端连接；
直流输出单元300，内置有M个AC/DC设备310，L大于M；M个AC/DC设备310的输入端分别与交流配电单元200的M个输出端一一对应连接，输出端并联成第一直流母线，每个AC/DC设备310皆用于将交流电转换为直流电；第一直流母线用于连接直流负载；交流配电单元200的L-M个输出端用于连接交流负载；
主控模块400，包括处理器单元、数据采集单元；数据采集单元用于获取第一直流母线的总输出功率；处理器单元分别与数据采集单元以及M个AC/DC设备310连接，用于接收总输出功率并根据总输出功率调整M个AC/DC设备310的工作状态。
参考图3至图4，变压供电单元100连接外部的高压输入电源，并将高压输入电源输入的10kV高压电降低至0.4kV，再输出至交流配电单元200使用。交流配电单元200具有L个输出端，考虑到数据中心会存在交流负载需要使用交流电源，会在L个输出端中保留L-M个输出端用于连接交流负载，而剩下的M个输出端则用于连接AC/DC设备310，以保证直流负载的使用需求。
直流输出单元300中设置了M个AC/DC设备310，M个AC/DC设备310分别与交流配电单元200的M个输出端连接，用于将每一路的交流电转换为直流电；M个AC/DC设备310的输出端进行了并联，形成第一直流母线输出的结构，这样便可以保证当部分AC/DC设备310停止工作时，直流负载仍能够从第一直流母线获取到直流电流。这一点相较于传统的AC UPS和HVDC的点对点输出的方式，具有极大的不同，能够解决电源容量碎片化的问题；AC UPS和HVDC因为都是单路输出，因此每一路都必须一直处于工作状态，这样会造成内部整流设备一直处于工作状态，不但出现严重的容量碎片化问题、造成电力的浪费，还会减短整流设备的使用寿命。而本发明实施例的电源系统因为采用了第一直流母线进行集中输出，因此，数据采集单元采集到整个直流输出单元300的总输出功率后，便可以知道需要多少个AC/DC设备310以额定功率输出能够满足这个总输出功率的需求，处理器单元只需要调整相应数量的AC/DC设备310处于启动状态即可，其他的AC/DC设备310都可以进行休眠，而AC UPS和HVDC因为是点对点式的结构，因此根本无法停止任意一路输出。
根据本发明实施例的电源系统，通过变压供电单元100可以实现将高压电转换为低压电，便于后续进行整流输出。将交流配电单元200输出端分别设置为直流输出用和交流输出用，能够同时满足对整个数据中心中多种用电负载的用电需求，不再需要分别使用交流供电装置和直流供电装置进行供电。通过直流输出单元300可以将交流配电单元200输出的M路交流电皆转换为直流电，以满足数据中心直流用电的需求。通过主控模块400可以实时知晓整个直流输出单元300的输出总功率，进而便于实现对M个AC/DC设备310的启动和休眠控制，且因为M个AC/DC设备310是直接并联输出，因此其具备可热插拔的特性；在满足总输出功率的前提下，停止部分AC/DC设备310的工作，并不会影响对直流负载的供电，因此可以有效的解决电源容量碎片化的问题，极大地提高了AC/DC设备310利用率，而AC UPS和HVDC皆是采用点对点输出，根本无法停止任何一个输出设备。此外，本发明实施例的电源系统相较于传统供电结构而言，省略了输入侧的配电柜和输出侧的配电柜，极大的减小了体积，且采用了母线方式进行输出的方式，大大减少了供电系统中电缆数量和复杂度，进一步减少装置体积。
在本发明的一些实施例中，参考图3，交流配电单元200包括：低压总开关210、L个低压馈线开关220。
低压总开关210，其输入端与变压供电单元100的输出端连接；
L个低压馈线开关220，L个低压馈线开关220的输入端皆与低压总开关210输出端连接，M个低压馈线开关220的输出端分别与M个AC/DC设备310的输入端连接，L-M个低压馈线开关220的输出端用于连接交流负载。
低压总开关210的设置可以对变压器柜120中副边绕组提供保护。M个低压馈线开关220可以对每个AC/DC设备310所在回路进行断电，让每一个AC/DC设备310能够彻底停止输出，而不是仅仅处于休眠模式。L-M个低压馈线开关220可以实现交流输出，满足交流负载的需求。这里虽然采用了低压馈线开关220进行串联，但实质上仍然可以看做M个AC/DC设备310的输入端是处于并联状态，相当于总线输入，可以保证输入的一致性。
在本发明的一些实施例中，参考图4，AC/DC设备310包括：三相PFC单元311、直流电容312、逆变模块313、隔离变压器314、整流模块315。
三相PFC单元311，其输入端与交流配电单元200的输出端连接，用于把三相交流电转换为直流电；
直流电容312，连接在三相PFC单元311的正输出端和负输出端之间，用于存储三相PFC单元311转换之后的直流电；
逆变模块313，其正输出端和负输出端分别与三相PFC单元311的正输出端和负输出端连接，用于将直流电逆变为三相交流电；
隔离变压器314，其输入端与逆变模块313的输出端连接；
整流模块315，其输入端与隔离变压器314的输出端连接，其输出端用于连接直流负载。
本发明实施例的AC/DC设备310结构简单，且输出的直流电压效果能够满足实际工作需求。这里参考图4至图7对AC/DC设备310的工作原理进行一个叙述。
三相PFC单元311：采集三相PFC单元311的三相输入电流，并进行dp变换，得出输入电流的D轴分量Id1和Q轴分量Iq1。实时采集直流电容312的电压值Udc并且与设定值Uref1比较，两者差值经过第一比例积分控制器后，输出idref1作为电流内环控制的D轴分量的给定值；将D轴分量Id1与D轴分量的给定值idref1的差值输入到第二比例积分控制器，并输出电流内环D轴控制分量，电流内环D轴控制分量用于控制三相PFC单元311的有功功率。Q轴分量的给定值可以直接设定为0，表示三相PFC单元311运行在单位功率因数工况下；Q轴分量Iq1输入到第三比例积分控制器，并输出电流内环Q轴控制分量，电流内环Q轴控制分量控制三相PFC单元311的无功功率。电流内环D轴控制分量和电流内环Q轴控制分量再经过反dq变换产生三相调制波，反dq变换的向量空间相位角theta来自变压器柜120输出0.4kV交流电的PLL环节。
逆变模块313：采用交流电压开环控制，在给定的向量空间下输出固定幅值、频率的三相调制波，向量空间相位角theta2直接预先设置即可。
整流模块315：采集整流模块315的三相输入电流，并进行dp变换，得出输入电流的D轴分量Id3和Q轴分量Iq3。实时采集第一直流母线的电压值Udc3并且与设定值Uref3比较，两者差值经过第四比例积分控制器后，输出idref3作为电流内环控制的D轴分量的给定值；将D轴分量Id3与D轴分量的给定值idref3的差值输入到第五比例积分控制器，并输出电流内环D轴控制分量，电流内环D轴控制分量控制整流模块315的有功功率。Q轴分量的给定值可以直接设定为0，表示整流模块315运行在单位功率因数工况下；Q轴分量Iq3输入到第六比例积分控制器，并输出电流内环Q轴控制分量，电流内环Q轴控制分量控制整流模块315的无功功率。电流内环D轴控制分量和电流内环Q轴控制分量再经过反dq变换产生三相调制波，反dq变换的向量空间相位角就是逆变模块313中设置的空间相位角theta2，整流模块315和逆变模块313在同一个向量空间下计算，可以省略优化了整流模块315中的电压采样和PLL锁相等环节，简化了AC/DC设备310的内部结构，可以在程度上降低AC/DC设备310的体积。
在休眠模式下，三相PFC单元311、逆变模块313仍然处于正常运行状态，但是整流模块315处于停止运行状态，AC/DC设备310不提供功率，因此损耗比运行模式大大降低。
在本发明的一些实施例中，上述电源系统还包括直流配电单元500，直流配电单元500的输入端与第一直流母线连接，多个输出端分别用于连接不同的直流负载。在第一直流母线后端连接直流配电单元500，可以实现对每一路直流负载的单独控制，但是不同于传统的点对点结构，其实质还是多路负载同时并联在第一直流母线上。
在本发明的一些实施例中，直流配电单元500包括：第二直流母线、多个直流保护装置510。第二直流母线，与第一直流母线连接；多个直流保护装置510，分别连接不同的直流负载与第二直流母线之间。第二直流母线可以看做是直流配电单元500中的母排，分为多路输出，每一路皆串联了一个直流保护装置510实现安全保护。直流保护装置510最常用的便是熔断器。
在本发明的一些实施例中，上述电源系统还包括与直流配电单元500的蓄电池单元600。蓄电池单元600可以用作备用供电，但输入端没有高压供电时，仍可以保持一定时间工作，防止数据中心出现数据丢失。
在本发明的一些实施例中，变压供电单元100包括：中压柜110、变压器柜120。中压柜110，其输入端用于连接高压电；变压器柜120，与中压柜110的输出端连接，输出端与交流配电单元200的输入端连接。中压柜110主要用于接入外部的高压电源，进而可以由变压器柜120实现降压输出。
在本发明的一些实施例中，处理器单元可以采用PLC或DSP；具体可以采用西门子S700系列PLC。数据采集单元可以直接采用功率传感器，也可以采用电压传感器和电流传感器，采集到电压、电流后再合成总输出功率。
这里为了进一步形象的说明技术效果，下面以具体的数据的形式进行一个简单说明，以国内目前主流的20MW容量数据中心为例，如果配置给机房服务器的供电电源分别采用①AC UPS、②HVDC、③本发明实施例的系统这三种方案：占地面积分别为①496.5平方米、②496.5平方米、③207平方米；电源设备成本分别为①3600万元、②2004万元、③1548万元；电源系统电能效率分别为①93％、②95％、③95.8％，上述数据可以看出本发明实施例的系统在占地面积、成本、电能效率等方面占据明显优势。
根据本发明第二方面实施例的电源系统控制方法，包括以下步骤：
获取直流输出单元300的总输出功率；
依据每个AC/DC设备310的输出功率和总输出功率计算出需要启动的AC/DC设备310的数量N；
将N个AC/DC设备310启动，让M-N个AC/DC设备310休眠，M为AC/DC设备310的数量，M大于等于N。
参考图3至图8，采集到的直流输出单元300的总输出功率是直流负载需要使用到的。为了保证这些直流负载能够正常运行，在直流输出单元300内，必须启动一定数量的AC/DC设备310来满足这些直流负载的使用需求；每个AC/DC设备310的输出功率是一定的，因此可以根据总输出功率计算出需要多少个AC/DC设备310共同输出才能够满足这个需求，这个计算出来的数值记为数量N。
在实际工程中，AC/DC设备310通常具有M个，M大于等于N，因此在仅启动N个AC/DC设备310便能满足需求时，如果继续启动M个AC/DC设备310，则必然会造成功率富余，即所有的AC/DC设备310都不能高功率输出，甚至处于低功率输出，此时，M个AC/DC设备310自身的运行还会造成电能的消耗。因此，在计算出需要启动的AC/DC设备310数量N之后，便会让剩下的M-N个AC/DC设备310进入休眠模式。在休眠模式下，直流输出单元300的三相PFC单元311、逆变模块313仍然处于正常运行状态，但是整流模块315处于停止运行状态，AC/DC设备310不提供功率，因此损耗比运行模式大大降低。AC/DC设备310休眠之后，可以极大的延长使用寿命。
此外，每次在总输出功率发生变化之后，便会依据新的总输出功率重新计算出需要启动的AC/DC设备310的数量N，如果N增大，则再启动需要增加数量的AC/DC设备310，保证处于启动状态的AC/DC设备310的数量与重新计算后数量N一致；同理，如果N减小，则休眠减少数量的AC/DC设备310，同样保证处于启动状态的AC/DC设备310的数量与重新计算的数量N一致。
根据本发明实施例的电源系统控制方法，依据直流输出单元300的输出总功率来启动相应数量的AC/DC设备310，可以让部分AC/DC设备310处于休眠模式，减少功率的损耗。而且，在满足总输出功率的前提下，停止部分AC/DC设备310的工作，可以有效的解决电源容量碎片化的问题，极大地提高了AC/DC设备310利用率，而AC UPS和HVDC皆是采用点对点输出，根本无法停止任何一个输出设备。
在本发明的一些实施例中，上述电源系统控制方法还包括以下步骤：当N变化时，M个AC/DC设备310依照先进先出的模式进行休眠和启动。
当N增大时，原M-N个AC/DC设备310依照进入休眠状态的先后，由先往后进行启动，直到处于启动状态的AC/DC设备310的数量与增加之后的数值N一致；
当N减小时，原M-N个AC/DC设备310依照进入启动状态的先后，由先往后进行休眠，直到处于启动状态的AC/DC设备310的数量与减小之后的数值N一致。
这里采用了FIFO模式，即先进先出模式；当N变化时，M个AC/DC设备310必然需要按照N的变化启动或休眠部分AC/DC设备310，以继续保持处于启动状态的AC/DC设备310数量与数值N一致。为了让每个AC/DC设备310的启动时间长度尽可能的保持一致，因此，在N减小时，可以让先启动的AC/DC设备310先休眠，在N增大时，可以让先休眠的AC/DC设备310先启动。
下面针对先进先出模式，进行一个较为详细的原理叙述。
为了避免出现每个AC/DC设备310的工作时间差异过大，采用FIFO模式通过发送“flag”信号控制每个AC/DC设备310的切换控制逻辑，进而控制每个AC/DC设备310工作时间和使用寿命尽量一致，使得每个AC/DC设备310能够发挥最大作用。切换控制逻辑包含两个FIFO队列，一个是维度为N的运行模式队列，flag赋值为1；另一个是维度为M-N的休眠模式队列，flag赋值为0，两个队列是总维度M的维度互补关系，并且两个队列的输出端与对方的输入端互相连接；M个AC/DC设备310按照1至M的顺序号码赋予不同编号。
在采集到总输出功率后，实时计算出需要启动AC/DC设备310的个数N，并启动N个AC/DC设备310，让其余的M-N个AC/DC设备310处于休眠；当N增大时，运行模式队列跟随增大、休眠模式队列跟随减小；反之当N减小时，运行模式队列跟随减小、休眠模式队列跟随增大。两个队列在变化时都始终保持先进先出的输入输出关系，即先启动的先休眠，先休眠的先启动。并实时根据两个队列里模块编号赋予对应模块的不同“flag”值：0或者1，0或者1便表示休眠或启动。
在本发明的一些实施例中，上述电源系统控制方法还包括以下步骤：当N不变时，每间隔预设的轮巡时间，启动一个处于休眠模式的AC/DC设备310，休眠一个已经启动的AC/DC设备310，启动或休眠AC/DC设备310依照先进先出的模式进行。如果总输出功率长期保持稳定，两个队列的长度长期保持不变，则为了保证每个AC/DC设备310工作时间尽量一致，每隔一个轮巡时间，两个队列在保持维度不变的情况下，以先进先出的方式互相交换一个AC/DC设备310编号，保证每个设备能够尽量发挥最大作用。也可以理解为，每隔一个轮巡时间向前进行一次轮巡，轮巡的顺序按照AC/DC设备310启动时间的早晚来设置，从而保证每个设备的使用时长尽可能一致。更为通俗一点的讲：当AC/DC设备310总共有6个，稳定为5个启动时，则美国一个轮巡时间，便会换一个AC/DC设备310进行休眠，直到6个AC/DC设备310都休眠过，然后再按照之前的顺序继续循环进行；轮巡顺序便依据6个AC/DC设备310上一次启动时间的先后。
在本发明的一些实施例中，计算出需要启动的AC/DC设备310的数量N的计算公式为：
P负载*k1≤P*N≤P负载*k2
式中P为单个AC/DC设备310的额定输出功率，P负载为总输出功率，k1、k2皆为大于1的正实数，k1小于k2。
k1参数保证直流输出单元300的总输出功率不会过高，能够让AC/DC设备310运行时保证一定的功率裕量，避免长时间满功率运行，延长使用寿命；k2参数保证AC/DC设备310不会长期处于低输出状态，降低因为启动过多AC/DC设备310带来的损耗。k1和k2参数根据总容量大小和具体工况决定，取值并不唯一。但有多个N满足需求时，只需要选择最小的即可，以便降低功耗，同时也可以保证程序稳定运行。
根据发明第三方面实施例的计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行上述的电源系统控制方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过存储介质可以便于计算机可执行指令的存储和转移。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上述结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电源系统，其特征在于，包括：
变压供电单元(100)，其用于将高压电转换为低压电；
交流配电单元(200)，其具有一个输入端和L个输出端，其输入端与所述变压供电单元(100)的输出端连接；
直流输出单元(300)，内置有M个AC/DC设备(310)，L大于M；M个所述AC/DC设备(310)的输入端分别与所述交流配电单元(200)的M个输出端一一对应连接，输出端并联成第一直流母线，每个所述AC/DC设备(310)皆用于将交流电转换为直流电；所述第一直流母线用于连接直流负载；所述交流配电单元(200)的L-M个输出端用于连接交流负载；
主控模块(400)，包括处理器单元、数据采集单元；所述数据采集单元用于获取所述第一直流母线的总输出功率；所述处理器单元分别与数据采集单元以及M个所述AC/DC设备(310)连接，用于接收所述总输出功率并根据所述总输出功率调整M个所述AC/DC设备(310)的工作状态。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述交流配电单元(200)包括：
低压总开关(210)，其输入端与所述变压供电单元(100)的输出端连接；
L个低压馈线开关(220)，L个所述低压馈线开关(220)的输入端皆与所述低压总开关(210)输出端连接，M个所述低压馈线开关(220)的输出端分别与M个所述AC/DC设备(310)的输入端连接，L-M个所述低压馈线开关(220)的输出端用于连接所述交流负载。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述AC/DC设备(310)包括：
三相PFC单元(311)，其输入端与所述交流配电单元(200)的输出端连接，用于把三相交流电转换为直流电；
直流电容(312)，连接在所述三相PFC单元(311)的正输出端和负输出端之间，用于存储三相PFC单元(311)转换之后的直流电；
逆变模块(313)，其正输出端和负输出端分别与所述三相PFC单元(311)的正输出端和负输出端连接，用于将直流电逆变为三相交流电；
隔离变压器(314)，其输入端与所述逆变模块(313)的输出端连接；
整流模块(315)，其输入端与所述隔离变压器(314)的输出端连接，其输出端用于连接所述直流负载。
4.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，还包括直流配电单元(500)，所述直流配电单元(500)的输入端与所述第一直流母线连接，多个输出端分别用于连接不同的所述直流负载。
5.一种电源系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取直流输出单元(300)的总输出功率；
依据每个AC/DC设备(310)的输出功率和所述总输出功率计算出需要启动的所述AC/DC设备(310)的数量N；
将N个所述AC/DC设备(310)启动，让M-N个所述AC/DC设备(310)休眠，M为所述AC/DC设备(310)的数量，M大于等于N。
6.根据权利要求5所述的电源系统控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：当N变化时，M个所述AC/DC设备(310)依照先进先出的模式进行休眠和启动。
7.根据权利要求6所述的电源系统控制方法，其特征在于，所述当N变化时，M个所述AC/DC设备(310)依照先进先出的模式进行休眠和启动包括以下步骤：
当N增大时，原M-N个所述AC/DC设备(310)依照进入休眠状态的先后，由先往后进行启动，直到处于启动状态的所述AC/DC设备(310)的数量与增加之后的数值N一致；
当N减小时，原M-N个所述AC/DC设备(310)依照进入启动状态的先后，由先往后进行休眠，直到处于启动状态的所述AC/DC设备(310)的数量与减小之后的数值N一致。
8.根据权利要求5至7任一所述的电源系统控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：当N不变时，每间隔预设的轮巡时间，启动一个处于休眠模式的所述AC/DC设备(310)，休眠一个已经启动的所述AC/DC设备(310)，启动或休眠所述AC/DC设备(310)依照先进先出的模式进行。
9.根据权利要求5所述的电源系统控制方法，其特征在于，所述计算出需要启动的所述AC/DC设备(310)的数量N的计算公式为：
P负载*k1≤P*N≤P负载*k2
式中P为单个所述AC/DC设备(310)的额定输出功率，P负载为所述总输出功率，k1、k2皆为大于1的正实数，k1小于k2。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求5至9任一所述的电源系统控制方法。
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