CN114791762A - 用于数据中心的基于电流检测的可再生能源系统 - Google Patents

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CN114791762A CN202111652557.XA CN202111652557A CN114791762A CN 114791762 A CN114791762 A CN 114791762A CN 202111652557 A CN202111652557 A CN 202111652557A CN 114791762 A CN114791762 A CN 114791762A
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Abstract

用于数据中心的基于电流检测的可再生能源系统。供电系统包括系统间总线、一个或多个可再生能源系统和一个或多个第二开关，其中每个第二开关耦接到一个可再生能源系统并用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线。供电系统进一步包括一个或多个电流检测电路，每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流。供电系统进一步包括中央控制器，中央控制器耦接至系统间总线，并被配置为响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，以向一个或多个服务器集群或存储系统中的至少一个提供可再生电力。

Description

用于数据中心的基于电流检测的可再生能源系统
技术领域
本公开的实施例总体上涉及用于向数据中心供电的架构，并且更特别地涉及设计有电流检测的用于数据中心的可再生能源系统。
背景技术
大型计算机服务器集群可以保存在专用设施(例如，数据中心)中，通常在机架外壳中。这些专用设施需要从公共设施(例如交流(AC)电源)获取大量电力。除了需要电力来运行计算机服务器集群外，这些设施还需要汲取电力来维持良好监管的环境(例如，通过使用机房空调(computer room air conditioning，CRAC)单元)。从AC电源汲取如此大量的电力增加运营设施的总体成本并增加设施的碳足迹。
为了减少对AC电源的依赖并减少碳足迹，一些设施正在转向可再生能源/电力系统，诸如光伏(PV)系统。为了提高成本效率和运营效率，并减少碳排放以及保持电力供应，将诸如PV系统等可再生能源系统有效地实施到数据中心中是非常重要的。目前，需要将电池系统或存储系统附接到PV系统(或PV面板)以存储和收集输出的太阳能。存储系统或电池系统显著增加了用于数据中心的供电系统的复杂性。成本也随之增加。存储系统或电池系统也降低了效率，因为可再生能量在使用之前必须进行存储。此外，由于对环境法规的考虑，特别是对于消耗大量电力的大型数据中心而言，需要PV系统。
发明内容
第一方面，提供一种用于具有一个或多个服务器集群的数据中心的供电系统，所述系统包括：
具有一个或多个第一开关的系统间总线，每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个；
一个或多个可再生能源系统和一个或多个第二开关，每个第二开关耦接到一个可再生能源系统，每个第二开关用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线；
一个或多个电流检测电路，每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流；以及
中央控制器，耦接到系统间总线并被配置为响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
第二方面，提供一种数据中心，包括：
一个或多个服务器集群；
具有一个或多个第一开关的系统间总线，每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个；
一个或多个可再生能源系统和一个或多个第二开关，每个第二开关耦接到一个可再生能源系统，每个第二开关用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线；
一个或多个电流检测电路，每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流；以及
中央控制器，耦接到系统间总线，并被配置为响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
第三方面，提供一种管理具有一个或多个服务器集群的数据中心的供电系统的方法，所述方法包括：
通过对应的电流检测电路检测对应的可再生能源系统的输出电流，其中供电系统包括具有一个或多个第一开关的系统间总线、一个或多个可再生能源系统、一个或多个第二开关和一个或多个电流检测电路，其中每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个，其中每个第二开关耦接到一个可再生能源系统并用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，其中每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流；
确定对应的可再生能源系统的输出电流是否高于预定阈值电流；以及
响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
根据本公开，降低成本(例如，组件成本、运营成本、服务/维护成本等)并降低在数据中心中实施可再生能源系统的复杂性。本文公开的实施例消除了能量存储系统(或电池)，同时解决了确定可再生电力的可用性的问题。
附图说明
本公开的实施例通过示例的方式示出并且不限于附图中的图，在附图中相同的附图标记表示相似的元件。
图1是示出根据一个实施例的包括数据中心的一个或多个可再生能源系统的系统架构的示例的框图。
图2是示出根据一个实施例的控制数据中心的供电系统的示例的流程图。
图3是示出根据一个实施例的用于可再生能源系统的电流检测电路的示例的框图。
图4A-4B是示出根据一个实施例的在闭路模式中操作的电流检测电路的示例的框图。
图5A-5B是示出根据一个实施例的在开路模式中操作的电流检测电路的示例的框图。
图6是示出根据一个实施例的用于集成两种不同模式控制数据中心的供电系统的示例的流程图。
图7是示出根据一个实施例的数据中心的多个可再生能源系统的示例的框图。
图8是示出根据一个实施例的用于数据中心的可再生能源系统的多级功率控制的示例的框图。
图9是示出根据一个实施例的管理数据中心的供电系统的方法的示例的框图。
具体实施方式
将参考以下讨论的细节描述本公开的各个实施例和方面，并且附图将示出各个实施例。以下描述和附图是本公开的说明并且不应被解释为限制本公开。描述了许多具体细节以提供对本公开的各个实施例的全面理解。然而，在某些情况下，为了提供对本公开的实施例的简要讨论，没有描述公知或常规的细节。
说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可包括在本公开的至少一个实施例中。在说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指同一实施例。
本公开解决了以下问题，降低成本(例如，组件成本、运营成本、服务/维护成本等)并降低在数据中心中实施可再生能源系统，例如光伏(PV)系统的复杂性，例如，通过消除(或移除)对电池的需求。本文公开的实施例消除了能量存储系统(或电池)，同时解决了确定可再生电力的可用性的问题。还公开了一种在没有能量存储系统的情况下有效利用可再生能源系统的检测/感测方法。实时检测可再生能源系统，例如PV系统的可用性。此外，由于PV系统电力可能存在不同的可用性级别，因此公开了用于在不同条件下有效管理和调节电力的包括硬件和软件的控制方法。这样，可以高效地使用可再生能源。可再生能源系统，例如PV系统，可以集成到现有的数据中心电力基础设施中，包括绿地和棕地，包括具有多个数据中心建筑和集装箱数据中心的超大规模。公开了多级控制逻辑以在认为电力充足时使用可再生电力。
本文描述了用于数据中心的基于电流检测的可再生能源系统，例如PV系统。例如，电流检测电路用于将PV系统集成到供电系统以及用于控制PV系统以向数据中心提供电力。电流检测电路具有电阻器和电流传感器，用于实时检测输出的太阳能，然后使用测量的电流来控制开关操作状态用于不同操作场景。数个开关用于控制电流。此外，电流检测电路使得能够消除用于PV系统的能量存储系统以及高效地将PV系统集成到数据中心电力设施中。此解决方案使用二级控制方法扩展到用于多个IT集群的多个PV系统。PV系统和对应的电力输出可以连接到备用供电系统，或者可以直接作为IT集群或其他设备(诸如冷却系统中的设备)的电力输入。为检测电路配置了不同的操作模式，这在不同的场景中可能是有利的。
根据一些实施例，本文公开了一种用于具有一个或多个服务器集群的数据中心的供电系统。供电系统包括具有一个或多个第一开关的系统间总线，其中每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个。供电系统包括一个或多个可再生能源系统和一个或多个第二开关，其中每个第二开关耦接到一个可再生能源系统并用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线。供电系统进一步包括一个或多个电流检测电路，其中每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统，以检测对应的可再生能源系统的输出电流。供电系统进一步包括中央控制器，中央控制器耦接至系统间总线，并被配置为响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
根据一些实施例，数据中心包括一个或多个服务器集群和具有一个或多个第一开关的系统间总线，其中每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个。数据中心包括一个或多个可再生能源系统和一个或多个第二开关，其中每个第二开关耦接到一个可再生能源系统并用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线。数据中心进一步包括一个或多个电流检测电路，其中每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流。数据中心还包括中央控制器，中央控制器耦接到系统间总线，并被配置为响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
根据一些实施例，本文公开了一种管理具有一个或多个服务器集群的数据中心的供电系统的方法。检测对应的可再生能源系统的输出电流，其中供电系统包括具有一个或多个第一开关的系统间总线、一个或多个可再生能源系统、一个或多个第二开关和一个或多个电流检测电路，其中每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个，其中每个第二开关耦接到一个可再生能源系统并将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，其中每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统，以检测对应的可再生能源系统的输出电流。确定对应的可再生能源系统的输出电流是否高于预定/重新表征的阈值电流。响应于对应的可再生能源系统的输出电流大于预定阈值电流，对应的第二开关被激活以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
在一个实施例中，一个或多个可再生能源系统包括一个或多个光伏(PV)系统。
在一个实施例中，中央控制器进一步被配置为激活所述一个或多个第一开关中的一个以将对应的服务器集群连接到系统间总线。
在一个实施例中，供电系统进一步包括一个或多个第三开关和一个或多个第一转换器，其中每个第三开关耦接在一个可再生能源系统和一个第一转换器之间。
在一个实施例中，供电系统进一步包括一个或多个第四开关，其中每个第四开关耦接到一个可再生能源系统以在对应的电流检测电路中形成闭环。
在一个实施例中，供电系统进一步包括一个或多个PV控制器，其中每个PV控制器对应一个可再生能源系统，以从对应的可再生能源系统的对应电流检测电路接收输出电流，并控制对应的可再生能源系统。
在一个实施例中，一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路在闭路模式操作以检测对应的可再生能源系统的输出电流，其中其他电流检测电路在开路模式操作。
在一个实施例中，一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路在闭路模式操作，其中其他电流检测电路周期性地从开路模式切换到闭路模式。
图1是示出根据一个实施例的包括数据中心100的供电系统的一个或多个可再生能源系统的系统架构的示例的框图。数据中心100包括一个或多个服务器集群(例如，101、111、121)和系统间总线150。系统间总线150可以具有一个或多个第一开关，例如开关S5、S10、S15，其中每个可切换连接用于将系统间总线150连接到一个或多个服务器集群中的一个(例如，101、111、121)。数据中心包括一个或多个可再生能源系统(例如，106、116、126)和一个或多个第二开关(例如，S4、S9、S14)，其中每个第二开关(例如，S4、S9或S14)耦接到一个可再生能源系统(例如，106、116或126)，并且其中每个第二开关(例如，S4、S9或S14)用于将对应的可再生能源系统(例如，106、116或126)连接到系统间总线150。一个或多个可再生能源系统(例如，106、116、126)可以是一个或多个PV系统，如图1中所示。在实施例中，一个或多个PV系统可以连接到第一DC-DC转换器(例如，107)和第二DC-DC转换器(例如，108)之间的DC总线。
数据中心可以包括一个或多个子系统/模块，例如模块100、110和120。每个子系统/模块可以包括对应的供电子系统、对应的服务器集群和对应的控制。一个或多个可再生能源系统(例如，106、116、126)中的每个可以包括在一个或多个子系统/模块(例如，100、110、120)的一个中。整个供电系统可以包括为所有服务器服务所需的多个模块。此外，系统可以在需要时通过简单的模块添加而轻松扩展。每个模块可以包括三种能源：公共电力、存储电力和可再生能源/电力(PV系统)。例如，通过闭合开关S1、S6和S11，每个集群(例如，101、111、121)可以直接从公共电力供电，这是正常的操作模式。类似地，通过闭合开关S3、S8和S13，每个集群(例如，101、111、121)可以从电池存储器供电。最后，通过闭合开关S4、S9和S14，每个集群(例如，101、111、121)可以从可再生能源/电源供电。这些开关中的每一个可以由其各自的本地控制器，表示为控制器1、控制器2和控制器3独立控制，从而可以根据需要从不同的源为每个集群供电。每个本地控制器与中央控制器130通信。
一个或多个供电子系统/模块还经由系统间DC总线150互连。也就是说，在每个模块内，服务器集群可以经由开关S5、S10和S15连接到系统间DC总线150。系统间DC总线150可由任何或所有存储系统104、114和/或124以及由任何或所有可再生能源系统106、116和/或126供电。系统间DC总线150的各个开关由中央控制器130控制，使得任何集群可以由任何集群的任何可用电源供电。即，使用系统间DC总线150，一个模块的服务器集群可以由另一模块的电源供电。以这种方式，在模块之间共享备份资源以减少每个服务器集群需要物理配置的所需备份电源的数量，同时在某些操作期间增加可用的备份资源。
在一个实施例中，每个可再生系统，例如PV系统，连接到第一DC-DC转换器(例如，107)和第二DC-DC转换器(例如，108)。第一DC-DC转换器(例如，107)用于控制由每个单独的PV系统提供的电压并控制所有单独的PV面板的互连。第二DC-DC转换器(例如，108)用于控制从每个单独的PV系统施加到系统间DC总线150的电压。多个电平转换器可以提高配置灵活性以用于进一步的系统升级和调整。
例如，当开关S1、S6和S11打开时，可以通过将开关S5闭合到系统间DC总线150来向服务器集群101供电。然后可以从任何模块的任何存储或PV系统向系统间DC总线150供电。例如，可以通过闭合开关S3、S8和/或S13中的任何一个或所有来提供备用电力，使得到系统间DC总线150的电力由存储系统104、114和/或124中的任何一个或所有提供。也可以通过闭合开关S4、S9和/或S14从任何或所有PV系统向系统间DC总线供电。需要说明的是，连接到存储系统的不同线路可以理解为表示电力潮流。
如图1中所示，系统间总线150用于连接来自一个或多个供电模块的可再生电源和存储系统。每个IT集群(101、111、121)具有两个电源：专用公共电力和系统间DC总线。系统DC用于连接公共电力和存储系统。中央控制器130用于控制所有供电模块中的存储系统和PV系统的开关。中央控制器130还可以与子系统控制器(本地控制器)，诸如控制器1、控制器2、控制器3交互。每当子系统/模块出现公共电力中断或需要维护时，其本身和其他子系统的具有足够电力的可再生电力资源和电力存储系统可用于为子系统/模块的集群提供服务。
供电系统中存在三个转换器，转换器1用于将公共电力AC电源转换为DC电源；转换器2(例如107)用于将PV系统的输出标准化到某个水平以供其他用途(如为电池充电或连接到其他工作负载)；转换器3(例如，108)用于将电压调节到系统间DC总线150的设计要求。包括额定功率的PV系统的详细配置可以不同。对于相同的PV系统，输出可能略有不同，或者如果位于同一数据中心，则可能被视为相同。
图2是示出根据一个实施例的控制数据中心的供电系统的示例的流程图200。参考图1和图2，在初始状态201，开关S4 134和S5 135都打开。开关S4 134用于将PV系统106连接到系统间总线150。开关S5 135用于将服务器集群101连接到系统间总线150。在此场景下，在块202，检测到用于检查太阳能的信号。PV系统106的电流检测电路的可用性被捕获。在块203，测量PV系统106的电流检测电路的输出电流。如果检测电流信号被启用，则获得PV系统106的实时电流输出。以模块100为例，类似的控制方法可以应用于其他模块，诸如模块110、120等。
在块204处，确定专用电流检测电路中的输出电流是否低于预定阈值电流或满足预定要求。可以基于PV源和负载来表征和调节预定阈值电流。例如，预定阈值电流可以基于实际的PV系统性能和规格以及电流检测电路。检测电路的预定阈值电流与一旦PV系统连接到负载后PV系统能够向对应的负载输送多少电力相关。此表征过程可以在系统被操作之前完成或实现，并且可以在操作期间调整阈值电流。在块205，如果输出电流低于阈值电流或未达到预定要求，中央控制器130可以控制开关(例如，S4 134)以切断PV系统和系统间总线之间的连接。在块206，如果输出电流不低于阈值电流或达到预定要求，则中央控制器可以闭合开关(例如，S4 134)以将PV电力发送到系统间总线150。在块207，中央控制器可以闭合集群和系统间总线之间的开关(例如，S5 135)。
这样，提供了太阳能电能质量的准确测量。包括IT集群的数据中心的供电系统的管理是基于对太阳能电能质量的准确测量。电流检测电路能够检测并提供对电能质量的准确测量，并且对供电系统的开销最小。
图3是示出根据一个实施例的用于可再生能源系统106的电流检测电路301的示例的框图300。可再生能源系统(例如，PV系统)106可以具有开关S4 134以将可再生能源系统106连接到系统间总线150。系统中可以有另外两个开关。开关S6 136用于隔离PV系统和转换器1(例如，107)以避免高压引起的任何潜在影响或损坏。开关S7 137用于控制检测电路回路，除非PV系统连接到系统间总线，否则它是闭合的。开关S6 136和S7 137的组合使PV系统能够成为单独的可服务模块，因为PV系统可以容易地与检测回路和主回路去耦。开关S6136和S7 137使PV模块能够独立于检测电路而断开。类似地，开关S4 134使整个PV系统成为供电模块，并且可以通过系统间DC总线150容易地耦接到主供电系统或与主供电系统去耦。
隔离的电路回路被设计成在电流检测电路301中测量PV系统106的输出电流308。电流检测电路301可以包括电流传感器302，其用于在使用测试电阻304的情况下检测隔离的回路的电流。电流和电阻参数用于计算PV系统的实际输出。可以有耦接到PV系统106的PV控制器303，当中央控制器130发送信号以检查PV功率可用性时，PV控制器303可以实时获得PV系统的输出电流308。
电流检测电路301可以在两种操作模式下操作：闭路模式和开路模式。在开路模式下，没有来自检测电路的测量，因此，开路模式可以理解为待机模式。
在闭路模式下，电流检测电路301可以保持为恒定或连续的闭环电路，其中PV系统(例如，106)的输出电流308被电流检测电路301连续检测/测量并提供给PV控制器(例如，303)，即使当PV系统(例如，106)连接到系统间DC总线150时。这样，PV电力的测量是实时的，这提供强大而准确的PV系统的电力输出检测。然而，可能会损失检测电路的某些效率，并且在某些情况下，可能需要仔细地预先确定阈值电流。
在开路模式下，一旦通过断开开关S7 137将PV系统106连接到系统间总线150，电流检测电路301就变为开路。这样，可以消除电流检测电路301上的效率损失。然而，PV系统(例如，106)的输出电流308不是实时检测的。在一个实施例中，控制器(例如，PV控制器303)可以周期性地(例如，通过闭合开关S7 137)激活电流检测电路301，诸如每10分钟，以提供对PV系统(例如，106)的输出电流的实时测量。测得的输出电流可以被发送到PV控制器303和/或中央控制器130。在一个实施例中，当供电系统具有多个PV系统(例如，106、116、126)和多个对应的电流检测电路时，多个对应的电流检测电路中的一个电流检测电路可以在闭路模式操作，其他电流检测电路可以在开路模式操作。闭路模式下的一个电流检测电路可用于在PV系统(例如，106、116、126)连接到系统间总线150之后实时检测输出电流。
图4A-4B是示出根据一个实施例的在闭路模式中操作的电流检测电路301的示例的框图。参考图4A，电流检测电路301可以在连接子模式中以闭路模式操作。在此子模式中，中央控制器130可以向PV控制器303发送信号，然后PV控制器303可以闭合开关S6 136并从电流传感器302获得输出电流308。在一个实施例中，可以由PV控制器303确定是否存在可用的太阳能，并且此信息可以被发送回中央控制器130。在一个实施例中，来自电流传感器302的输出电流可以被发送到中央控制器130并且中央控制器130可以确定是否有可用的太阳能。中央控制器130可以激活或闭合开关S4 134以将PV系统106连接到系统间总线150。在此子模式中开关S7 137保持闭合以实时收集真实的输出电流。实线表示从可再生资源106到系统间总线150的电力潮流，而虚线表示控制信号。
参考图4B，电流检测电路301可以在断开子模式中以闭路模式操作。在此子模式中，中央控制器130可以启动PV控制器303，PV控制器303可以将开关S6 136和开关S7 137设置为闭合以通过测量PV系统106的输出电流来启动检测。然而，没有可用的太阳能或可用性不符合要求。因此，中央控制器130可以停用或打开开关S4 134，并且PV控制器303可以闭合开关S6136和开关S7 137以实时测量输出电流。虚线表示控制信号。当检测电路输出的输出电流不满足电流阈值时，不连接开关S4 134。
图5A-5B是示出根据一个实施例的在开路模式中操作的电流检测电路301的示例的框图。参考图5A，电流检测电路301可以在连接子模式中以开路模式操作。在此子模式中，一旦PV系统106连接到系统间总线150，PV控制器303同时停用或打开开关S7 137。开关S4134被激活或闭合以将PV系统106连接到系统间总线150。实线表示从可再生资源106到系统间总线150的电力潮流并且虚线表示控制信号。
参考图5B，电流检测电路301可以在断开子模式下在开路模式操作。在此子模式下，PV系统106不连接到系统间总线150。直到中央控制器130发出使能信号，然后开关S4134可以闭合，并且电流检测电路301可以在如图5A中所示的连接模式中操作。当检测电路301处于开路模式时，不触发检测电路301切换到闭路模式。然而，检测电路301可以直接或间接通过中央控制器130，由处于闭合检测模式的其他检测电路(例如，图7中的检测电路)触发。这将进一步结合图6中的块611描述。图5B中的虚线表示控制信号。
图6是流程图600，其示出了在集成的两种不同操作模式，即开路模式和闭路模式的组合中，控制数据中心的供电系统的示例。图6示出了多个系统在混合操作模式中运行的场景。如图6中所示，通过控制开关，电流检测电路可以在开路模式和闭路模式之间切换。
参考图3-图6，在初始状态601，开关S4 134、S6 136和S7 137打开。开关S4 134用于将对应的PV系统(例如106)连接到系统间总线150。
在块602，中央控制器(例如，130)可以向PV控制器(例如，303)发送信号以检查太阳能可用性。捕获PV系统(例如，106)的电流检测电路(例如，301)的可用性。
在块603处，PV控制器(例如，303)可以发送信号以闭合对应的PV系统(例如，106)和对应的转换器(例如，107)之间的开关S6 136并且闭合开关S7 137以形成闭合电路环路。测量PV系统(例如，106)的电流检测电路(例如，301)的输出电流。PV控制器(例如，303)可以接收电流检测电路(例如，301)的输出电流。
在块604处，确定电流检测电路(例如，301)中的输出电流是否高于阈值电流。
在块605处，如果电流检测电路(例如，301)中的输出电流高于阈值电流，则确定电流检测电路(例如，301)是否在闭路模式中操作。
在块606处，如果电流检测电路(例如，301)在闭路模式下操作，则PV控制器(例如，303)可以通知中央控制器对应的PV系统可用，同时闭合开关S6和S7。
在块607，中央控制器可以闭合开关(例如，S4 134)以将对应的PV系统(例如，106)连接到系统间总线150。
在块608处，如果电流检测电路(例如，301)不是在闭路模式中操作，而是在开路模式中操作，则PV控制器(例如，303)可以通知中央控制器对应的PV系统可用，同时闭合开关S6和S7。
在块609，中央控制器可以激活或闭合开关(例如，S4 134)以将对应的PV系统(例如，106)连接到系统间总线150。可以打开开关S7 137。例如，一旦对应的PV系统(例如，106)连接到系统间总线150，PV控制器就可以打开开关S7 137。
在块610处，在一个实施例中，如果电流检测电路(例如，301)中的输出电流不高于阈值电流，则PV控制器可以停用或打开PV系统106和转换器107之间的开关(例如，S6136)。
在块610处，在一个实施例中，如果电流检测电路(例如，301)中的输出电流不高于阈值电流，如果必要，可以激活在开路模式中操作的PV系统以启动切换到闭路模式，以实时检测PV系统的输出电流。
这样，当供电系统具有多个PV系统(例如，106、116、126)和多个对应的电流检测电路时，多个对应的电流检测电路中的一个电流检测电路可以在闭路模式中操作，并且其他电流检测电路可以在开路模式中操作。闭路模式中的一个电流检测电路可用于在PV系统(例如，106、116、126)连接到系统间总线150之后实时检测输出电流。
图7是根据一个实施例示出数据中心的基于电流检测电路的多个可再生能源系统(PV系统)的示例的框图700。多个可再生能源系统(PV系统)可以是相同的，也可以是不同的。中央控制器130用于向PV控制器(例如303)发送对每个PV系统(例如106、116)的PV电力可用性的请求。中央控制器130还控制PV系统(例如，106、116)和系统间总线150之间的开关(例如，S1_4 134和S2_4 234)的状态。PV控制器(例如，303)从电流传感器(例如，302、322)接收数据并控制PV面板(例如，106、116)和传感器(例如，302、322)之间的开关(例如，S1_6136和S2_6 236)以及检测电路回路(例如，301、311)中的开关(例如，S1_7 137和S2_7 237)的状态。来自电流传感器(例如，302、322)的数据可以包括来自用于第一PV系统106的第一电流检测电路301中的电流传感器302的第一输出电流308，和/或来自用于第二PV系统116的第二电流检测电路311中的电流传感器322的第二输出电流328。
多个系统(例如，106、116)中的每一个具有对应的电流检测电路(例如，301或302)。多个系统可以对多个检测电路具有不同类型的控制模式。例如，第一PV系统106和第二PV系统116可以在两个检测电路(例如301、311)上具有两种不同类型的控制模式。在一个实施例中，第一PV系统106可以保持对应的检测电路301在闭路模式中；一旦PV系统116与系统间总线150连接，第二PV系统116可以将对应的检测电路311切换到开路模式。基于第一PV系统106的第一电流检测电路301中的输出电流308控制两个PV系统(106、116)。例如，如果第一PV系统106的输出电流308高于预定阈值电流，中央控制器130可以闭合开关134和234以将第一PV系统106和第二PV系统116二者连接到系统间总线150。例如，如果PV系统(106、116)不再满足连接要求，例如低于预定阈值电流，两个PV系统(106、116)中的第一和第二电流检测电路(301、311)都可以切换回闭路模式。这样，多个PV系统中的电流检测电路的不同操作模式可以混合以提高效率，并且在某些情况下作为冗余单元操作。
在另一个实施例中，第二PV系统116的第二电流检测电路311可以周期性地从开路模式切换回闭路模式以测量第二PV系统116的第二输出电流328。
在一个实施例中，多个PV控制器中的一个PV控制器可以与多个PV系统中的一个PV系统耦接。在另一个实施例中，多个PV控制器中的一个PV控制器可以与多个PV系统中的两个或更多个PV系统耦接。
图8是示出根据一个实施例的用于数据中心的可再生能源系统的多级功率控制的示例的框图800。图8示出了图1中模块100的电流检测电路的细节。PV系统106可以基于输出电流质量用于不同的控制目的。PV系统106的输出电流可能需要根据不同级别的输出质量进行关联。如图8中所示，当输出电流308低于电池充电阈值时，开关S4 134、S3 133和S5135可以保持断开，开关S7 137和S6136可以在实时检测模式下保持闭合。如图8中所示，开关S3 133用于将存储系统104连接到系统间总线150。开关S4 134用于将PV系统106连接到系统间总线150。开关S5 135用于将服务器集群101连接到系统间总线150。开关S6 136用于将PV系统106连接到转换器107。开关S7 137用于在电流检测电路301中形成闭合电流检测回路。
当输出电流308大于电池充电阈值但低于用于总线连接的预定电流阈值时，开关S3 133和S4 134可闭合以对电池充电，但开关S5 135可保持为打开。
当输出电流308大于用于总线连接的预定电流阈值时，开关S5 135闭合。通过这种方式，实现对PV系统的多级功率控制以将PV系统集成到数据中心电力架构中。有利地，多级功率控制在从PV系统供应PV电力到数据中心的一个或多个服务器集群时提供高效率和高灵活性。
图9是示出根据一个实施例的管理数据中心的供电系统的方法的示例的框图。供电系统包括具有一个或多个第一开关的系统间总线、一个或多个可再生能源系统、一个或多个第二开关和一个或多个电流检测电路，其中每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个，其中每个第二开关耦接到一个可再生能源系统并用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，其中每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流。
在块901，检测对应的可再生能源系统的输出电流。
在块902，确定对应的可再生能源系统的输出电流是否高于预定阈值电流。
在块903，响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
在一个实施例中，一个或多个可再生能源系统包括一个或多个光伏(PV)系统。
在一个实施例中，一个或多个第一开关中的一个被激活以将对应的服务器集群连接到系统间总线。
在一个实施例中，一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路以闭路模式操作以检测对应的可再生能源系统的输出电流，其他电流检测电路以开路模式操作，并且基于对应的可再生能源系统的一个电流检测电路的输出电流来控制一个或多个可再生能源系统。
在一个实施例中，一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路在闭路模式中操作以检测对应的可再生能源系统的输出电流，其他电流检测电路周期性地从开路模式切换到闭路模式。
在前述说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施例描述了本公开的实施例。显然，在不背离如所附权利要求书中所阐述的本公开的更宽的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种用于具有一个或多个服务器集群的数据中心的供电系统，所述系统包括：
具有一个或多个第一开关的系统间总线，每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个；
一个或多个可再生能源系统和一个或多个第二开关，每个第二开关耦接到一个可再生能源系统，每个第二开关用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线；
一个或多个电流检测电路，每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流；以及
中央控制器，耦接到系统间总线并被配置为响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
2.根据权利要求1所述的供电系统，其中所述一个或多个可再生能源系统包括一个或多个光伏(PV)系统。
3.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述中央控制器进一步被配置为激活所述一个或多个第一开关中的一个以将对应的服务器集群连接到所述系统间总线。
4.根据权利要求1所述的供电系统，进一步包括一个或多个第三开关和一个或多个第一转换器，其中每个第三开关耦接在一个可再生能源系统和一个第一转换器之间。
5.根据权利要求1所述的供电系统，进一步包括一个或多个第四开关，其中每个第四开关耦接到一个可再生能源系统以在对应的电流检测电路中形成闭环。
6.根据权利要求1所述的供电系统，进一步包括一个或多个PV控制器，每个PV控制器对应一个可再生能源系统，以从对应的可再生能源系统的对应的电流检测电路接收输出电流，并控制对应的可再生能源系统。
7.根据权利要求1所述的供电系统，其中所述一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路在闭路模式操作以检测对应的可再生能源系统的输出电流，其中其他电流检测电路在开路模式操作。
8.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路在闭路模式操作，其中其他电流检测电路周期性地从开路模式切换到闭路模式。
9.一种数据中心，包括：
一个或多个服务器集群；
具有一个或多个第一开关的系统间总线，每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个；
一个或多个可再生能源系统和一个或多个第二开关，每个第二开关耦接到一个可再生能源系统，每个第二开关用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线；
一个或多个电流检测电路，每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流；以及
中央控制器，耦接到系统间总线，并被配置为响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
10.根据权利要求9所述的数据中心，其中，所述一个或多个可再生能源系统包括一个或多个光伏(PV)系统。
11.根据权利要求9所述的数据中心，其中，所述中央控制器进一步被配置为激活所述一个或多个第一开关中的一个以将对应的服务器集群连接到所述系统间总线。
12.根据权利要求9所述的数据中心，进一步包括一个或多个第三开关和一个或多个第一转换器，其中每个第三开关耦接在一个可再生能源系统和一个第一转换器之间。
13.根据权利要求9所述的数据中心，进一步包括一个或多个第四开关，其中每个第四开关耦接到一个可再生能源系统以在对应的电流检测电路中形成闭环。
14.根据权利要求9所述的数据中心，其中所述一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路在闭路模式操作以检测对应的可再生能源系统的输出电流，其中其他电流检测电路在开路模式操作。
15.根据权利要求9所述的数据中心，其中，所述一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路在闭路模式操作，其中其他电流检测电路周期性地从开路模式切换到闭路模式。
16.一种管理具有一个或多个服务器集群的数据中心的供电系统的方法，所述方法包括：
通过对应的电流检测电路检测对应的可再生能源系统的输出电流，其中供电系统包括具有一个或多个第一开关的系统间总线、一个或多个可再生能源系统、一个或多个第二开关和一个或多个电流检测电路，其中每个第一开关用于将系统间总线连接到一个或多个服务器集群中的一个，其中每个第二开关耦接到一个可再生能源系统并用于将对应的可再生能源系统连接到系统间总线，其中每个电流检测电路耦接到一个可再生能源系统以检测对应的可再生能源系统的输出电流；
确定对应的可再生能源系统的输出电流是否高于预定阈值电流；以及
响应于对应的可再生能源系统的输出电流高于预定阈值电流，激活对应的第二开关以将对应的可再生能源系统连接到系统间总线以向一个或多个服务器集群中的至少一个提供可再生电力。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述一个或多个可再生能源系统包括一个或多个光伏(PV)系统。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括激活所述一个或多个第一开关中的一个以将对应的服务器集群连接到所述系统间总线。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以闭路模式操作所述一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路以检测对应的可再生能源系统的输出电流，以开路模式操作其他电流检测电路，以及基于对应的可再生能源系统的一个电流检测电路的输出电流来控制一个或多个可再生能源系统。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以闭路模式操作所述一个或多个电流检测电路中的一个电流检测电路以检测对应的可再生能源系统的输出电流，并周期性地将其他电流检测电路从开路模式切换到闭路模式。
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