CN114050600A - 一种供电系统及供电方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种供电系统及供电方法，可用于配电技术领域。所述供电系统包括：包括直流整流设备、工频变压器以及至少两种供电设备；其中，所述工频变压器连接在所述供电设备与所述直流整流设备之间，所述直流整流设备还与负载相连。本申请实施例提供的供电系统，能够减小供电系统的开发成本和开发周期。

Description

一种供电系统及供电方法
技术领域
本申请涉及配电技术领域，具体涉及一种供电系统及供电方法。
背景技术
数据中心作为互联网技术的核心网络中心，设备数量庞大，且需要全天不间断运行，因此耗电量巨大。随着新能源技术的发展，越来越多的既环保又经济的电能来源可供选择。出于节能环保，以及节约用电成本的目的，当前数据中心的供电方案除了传统的市电设备，还引入了多种不同类型的供电设备。
现有的数据中心供电配置方案中，为了将新能源电能或者储能装置的电能供给到数据中心，需要开发专门的单向或双向DC/DC变换器，将新能源装置或者储能装置的直流电压转换成数据中心设备需要的直流电(例如270V/378V)。单向或双向DC/DC变换器的输出直接接到数据中心设备的输入侧。新能源电能、储能装置电能与电网共同组成了数据中心的三种不同类型的电能来源。这种方案具有如下缺点：需要专门开发单向或双向DC/DC设备进行电能转换，以便提供所需的直流电压，这会大大增加供电系统的开发成本，延长开发周期。
发明内容
针对背景技术中所提出的问题，本申请实施例提供一种供电系统及供电方法，能够至少部分地解决背景技术中存在的问题。
一方面，本申请提出一种供电系统，包括直流整流设备、工频变压器以及至少两种供电设备；其中，所述工频变压器连接在所述供电设备与所述直流整流设备之间，所述直流整流设备还与负载相连。
可选的，所述供电设备包括电网。
可选的，所述供电设备还包括新能源设备和/或储能设备。
可选的，所述工频变压器为多绕组变压器，每个所述供电设备分别与所述多绕组变压器的其中一个接线端相连，各所述供电设备连接的接线端不同。
可选的，所述新能源设备包括发电装置和第一逆变器，所述第一逆变器的第一端与所述发电装置相连、第二端与所述工频变压器相连。
可选的，所述储能设备包括储能装置和第二逆变器，所述第二逆变器的第一端与所述储能装置相连、第二端与所述工频变压器相连。
可选的，所述供电系统还包括备用电池，所述备用电池与所述直流整流设备的输出端相连，所述备用电池还与所述负载相连。
可选的，所述负载为数据中心设备。
另一方面，本申请提供一种供电方法，基于上述任一实施例所述的供电系统，所述方法包括：根据各供电设备提供的电压，确定当前的供电源，其中，所述供电源为其中一个所述供电设备；将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备，以使所述直流整流设备将交流电转换为直流电后提供给所述负载。
可选的，在所述供电设备包括电网时，若当前的供电源为除所述电网以外的其他供电设备，则所述将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备包括：将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备、或者分别提供给所述直流整流设备和所述电网。本申请实施例提供的供电系统，各供电设备输出的交流电压送入工频变压器，工频变压器的输出接到直流整流设备，直流整流设备将交流电转换成直流电后输出给直流负载，从而实现多供电设备对负载进行供电。由于所述工频变压器可采用市面上通用的工频变压器，故本申请实施例提供的具有多种供电设备的供电系统，相比于目前具有多种供电设备的供电系统，无需专门开发单向或双向DC/DC设备，减小了供电系统的开发成本和开发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。在附图中：
图1是本申请一实施例提供的供电系统的结构示意图；
图2是本申请一实施例提供的多绕组变压器的结构示意图。
图3是本申请一实施例提供的供电方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1是本申请一实施例提供的供电系统的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的供电系统，包括：直流整流设备11、工频变压器12以及至少两种供电设备13；其中，工频变压器12连接在供电设备13与直流整流设备11之间，直流整流设备11还与负载21相连。
本实施例，各供电设备13为所述供电系统提供不同的电能来源，例如供电设备的类型包括电网、新能源设备、储能设备等；工频变压器12用于转换各供电设备13提供的电压；直流整流设备11用于将工频变压器12输出的交流电转换成负载21所需的直流电，直流整流设备12可以为隔离或非隔离HVDC。
本申请实施例提供的供电设备，各供电设备13输出的交流电压送入工频变压器12，工频变压器12的输出接到直流整流设备11，直流整流设备11将交流电转换成直流电后输出给直流负载21，从而实现多供电设备13对负载21进行供电。由于工频变压器12可采用市面上通用的工频变压器，故本申请实施例提供的具有多种供电设备的供电系统，相比于目前具有多种供电设备的供电系统，无需专门开发单向或双向DC/DC设备，减小了供电系统的开发成本和开发周期。
如图1所示，可选的，供电设备13可以包括电网131，电网131可提供如10KV的电压，电网131的输出端可直接与工频变压器12相连。
如图1所示，可选的，供电设备13还可以包括新能源设备132和/或储能设备133，新能源设备132可以为光伏发电设备、风力发电设备等，储能设备133可以为电池、超级电容等。
如图1所示，工频变压器12可以为多绕组变压器，每个供电设备13分别与多绕组变压器的其中一个接线端相连，各供电设备13连接的接线端不同。
本实施例，多绕组变压器可以分别将多个供电设备13的能量提供给直流整流设备11，实现为直流负载21供电；在多个供电设备13中包括电网131时，多绕组变压器还可以将其他供电设备13(例如新能源设备132和储能设备133)的能量回馈到电网131，实现并网功能。
图2描述了所述多绕组变压器的内部结构以及能量传送的方向。如图2所示，电网、新能源设备、储能设备以及交流输出侧分别接到多绕组变压器的其中一个绕组上；三种供电设备分时供电，这时所以多绕组变压器中的多个绕组可以共用一个磁芯，充分利用变压器的能量，相比于具有多个工频变压器的供电系统可减少工频变压器的使用量，大大减小了成本。另外，多绕组变压器可以将新能源设备以及储能设备的能量回馈到电网，实现并网功能；也可以将新能源设备以及储能设备的能量提供给直流整流设备，实现为负载供电。本实施例提出的这种配置方案可以使用现有的多绕组变压器，并且其他设备也都可采用现有的商业化设备，无需增加开发成本，从而能够进一步减小成本，并且使整个供电系统更加简洁高效(参见图1)。
如图1所示，可选的，新能源设备132可以包括发电装置1321和第一逆变器1322，第一逆变器1322的第一端与发电装置1321相连、第二端与工频变压器12相连。
本实施例，不需要专用的DC/DC设备获取直流电，而是通过新能源设备132中的第一逆变器1322输出交流电压，如输出380V交流电压，并将输出的交流电压送入工频变压器12，工频变压器12的输出端接到电网131的输出侧或直接接到直流整流设备11，这样实现新能源设备132给后级的负载21提供电能。
当新能源设备132产生的电能足够大(例如光照条件良好、风能充足等情况下)时，产生的电能不仅能够给后级负载21供电，还能通过调节增大第一逆变器1322输出的交流电压的幅值，经过工频变压器12将多余的电能直接回馈到电网131，进一步减小了用电成本。
可选的，在上述实施例中，在新能源设备132为光伏发电设备时，第一逆变器1322可以为PVI(Photovoltaic Inverter)逆变器。
如图1所示，可选的，储能设备133包括储能装置1331和第二逆变器1332，第二逆变器1332的第一端与储能装置1331相连、第二端与工频变压器12相连。
本实施例，不需要专用的DC/DC设备获取直流电，而是通过储能设备133中的第二逆变器1332输出交流电压，如输出380V交流电压，并将输出的交流电压送入工频变压器12。第二逆变器1332可以为PCS(PCS:Power Conversion System)逆变器。
如图1和图2所示，在供电设备13同时包括电网131、新能源设备132和储能设备133时，新能源设备132以及储能设备133通过各自的逆变器输出交流电，并将输出的交流电送入工频变压器12。
如图1所示，可选的，所述供电系统还可以包括备用电池14，备用电池14与直流整流设备11的输出端相连，备用电池14还与负载21相连。
本实施例，备用电池14可以与直流整流设备11的输出端连接，在直流整流设备11持续输出电能时，备用电池14持续充电，保持满电状态；在直流整流设备11断电时，备用电池14作为储备电源为负载21供电。
如图1所示，可选的，负载21可以为数据中心设备。数据中心设备所需的直流电压可以为270V/378V。工频变压器12输出给直流整流设备11的交流电压可以为380V，直流整流设备11可用于将380V的交流电转换为270V/378V的直流电。
图3是本申请一实施例提供的供电方法的流程示意图，如图3所示，本申请实施例提供的供电方法，基于上述任一实施例所述的供电系统，具体可应用于所述工频变压器，所述方法包括：
S101、根据各供电设备提供的电压，确定当前的供电源，其中，所述供电源为其中一个所述供电设备；
本步骤，各所述供电设备可以均接入所述工频变压器，也可以仅有部分供电设备接入所述工频变压器，此时，未接入所述工频变压器的供电设备所提供的电压为0；各所述供电设备中提供的交流电的电压幅值最高的供电设备即为当前的供电源；具体的，所述工频变压器可以为多绕组变压器，各所述供电设备分别与所述多绕组变压器的其中一个接线端相连，所述多绕组变压器能够根据各供电设备提供的电压，确定当前的供电源，实现各供电设备分时供电。
S102、将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备，以使所述直流整流设备将交流电转换为直流电后提供给所述负载。
本步骤，所述工频变压器将所述供电源所提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备，直流整流设备将工频变压器输出的交流电转换为直流电后提供给所述负载。
本申请实施例提供的供电方法，各供电设备输出的交流电压送入工频变压器，工频变压器根据各供电设备提供的电压，确定当前的供电源，并将当前供电源所提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备，直流整流设备将工频变压器输出的交流电转换成直流电后输出给直流负载，从而实现多供电设备对负载进行供电。由于工频变压器可采用市面上通用的工频变压器，故本申请实施例提供的具有多种供电设备的供电系统，相比于目前具有多种供电设备的供电系统，无需专门开发单向或双向DC/DC设备，减小了供电系统的开发成本和开发周期。
可选的，在所述供电设备包括电网时，若当前的供电源为除所述电网以外的其他供电设备，则所述将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备包括：将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备、或者分别提供给所述直流整流设备和所述电网。
本实施例，若当前的供电源为除所述电网以外的其他供电设备，例如当前的供电源为新能源设备时，则所述工频变压器除能够将供电源的电能分配给所述直流整流设备连接的负载之外，还能够同时将电能分配给所述电网。
例如，图2描述了其中一种工频变压器(多绕组变压器)的内部结构以及能量传送的方向。如图2所示，电网131、新能源设备132、储能设备133以及交流输出侧分别接到多绕组变压器的其中一个绕组上；三种供电设备分时供电，多绕组变压器可以将新能源设备132以及储能设备133的能量回馈到电网131，实现并网功能；也可以将新能源设备132以及储能设备133的能量提供给直流整流设备11，实现为负载21供电。本实施例提出的这种配置方案可以使用现有的多绕组变压器，并且其他设备也都可采用现有的商业化设备，无需增加开发成本，从而能够进一步减小成本，并且使整个供电系统更加简洁高效(参见图1)。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“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申请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。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，包括直流整流设备、工频变压器以及至少两种供电设备；其中，
所述工频变压器连接在所述供电设备与所述直流整流设备之间，所述直流整流设备还与负载相连。
2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述工频变压器为多绕组变压器，每个所述供电设备分别与所述多绕组变压器的其中一个接线端相连，各所述供电设备连接的接线端不同。
3.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述供电设备包括电网。
4.根据权利要求2或3所述的供电系统，其特征在于，所述供电设备还包括新能源设备和/或储能设备。
5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述新能源设备包括发电装置和第一逆变器，所述第一逆变器的第一端与所述发电装置相连、第二端与所述工频变压器相连。
6.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述储能设备包括储能装置和第二逆变器，所述第二逆变器的第一端与所述储能装置相连、第二端与所述工频变压器相连。
7.根据权利要求1至3任一项所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括备用电池，所述备用电池与所述直流整流设备的输出端相连，所述备用电池还与所述负载相连。
8.根据权利要求1至3任一项所述的供电系统，其特征在于，所述负载为数据中心设备。
9.一种供电方法，其特征在于，基于上述权利要求1至8任一项所述的供电系统，所述方法包括：
根据各供电设备提供的电压，确定当前的供电源，其中，所述供电源为其中一个所述供电设备；
将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备，以使所述直流整流设备将交流电转换为直流电后提供给所述负载。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述供电设备包括电网时，若当前的供电源为除所述电网以外的其他供电设备，则所述将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备包括：
将所述供电源提供的电压进行变压后提供给所述直流整流设备、或者分别提供给所述直流整流设备和所述电网。
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