CN211296298U - 一种机房系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供一种机房系统，包括输入市电接口、不间断电源和直流用电设备；所述不间断电源包括第一整流电路和电池模块；所述第一整流电路的输入端与所述输入市电接口连接；所述第一整流电路的直流输出端与所述电池模块的输入端连接；所述直流用电设备包括直流/直流变换电路；所述直流/直流变换电路的输入端与所述电池模块的输出端均连接。相比于现有技术中的机房系统，本说明书提供的机房系统电能转换次数减少，因此产热量可以降低，提高了机房的电能利用效率；另外，前述方法可以降低机房系统的散热系统的功耗，继而进一步地减小电能的消耗。

Description

一种机房系统
技术领域
本申请涉及机房供电技术领域，具体涉及一种机房系统。
背景技术
由于电子商务、云计算技术、大数据处理技术和人工智能技术等快速发展，配套使用的计算资源和存储资源数量呈现指数级数增长，使得数据中心配置的计算设备和存储设备的耗电量也大幅增加。因为前述问题，数据中心的供电稳定性、散热问题也随之增加。
目前，数据中心的供配电系统包括不间断电源(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply，UPS)和硬件设备的电源处理模块。不间断电源包括整流电路、逆变电路和电池模块，电源处理模块包括整流电路和直流-直流电路。在数据中心工作时，不间断电源的整流电路将外接市电整流为直流电后，直流电传输给电池模块和逆变电路，逆变电路再将直流电逆变为符合硬件设备使用的交流电(国内一般为220V、50Hz交流电)；不间断电源输出的交流电输送给硬件设备的电池模块122后，电池模块122的整流电路再次对交流电进行整流形成直流电，直流-直流电路将前述直流电整流为符合各种部件工作要求的直流电。通过前述分析可知，目前数据中心的供电系统在使用过程中实现了多次电流特性的变换，各个变换过程均产生较多热量，增加了数据中心散热负担。
实用新型内容
本说明书提供一种机房系统，其中的供电设备做了改进，以减小工作产生的热量。
本说明书提供一种机房系统，包括输入市电接口、不间断电源和直流用电设备；
所述不间断电源包括第一整流电路和电池模块；所述第一整流电路的输入端与所述输入市电接口连接；所述第一整流电路的直流输出端与所述电池模块的输入端连接；
所述直流用电设备包括直流/直流变换电路；所述直流/直流变换电路的输入端与所述电池模块的输出端连接。
可选的，所述直流/直流变换电路的输入端还与所述第一整流电路的直流输出端连接。
可选的，所述不间断电源还包括电池充电开关；
所述电池充电开关设置在所述第一整流电路的直流输出端和所述电池模块的输入端之间，用于控制所述第一整流电路的直流输出端与所述电池模块的连通状态。
可选的，所述不间断电源还包括电池供电开关；
所述电池供电开关设置在所述电池模块的输出端和所述直流/直流变换电路的输入端之间，用于控制所述电池模块的输出端与所述直流/直流变换电路输入端的连通状态。
可选的，所述直流用电设备包括桥式整流电路；
所述桥式整流电路的输入端与所述电池模块的输出端连接；所述桥式整流电路的输出端与所述直流/直流变换电路的输入端连接。
可选的，所述机房系统还包括输入开关；
所述输入开关设置在所述输入市电接口和所述第一整流电路的输入端之间，用于控制所述输入市电接口与所述第一整流电路的输入端的连通状态。
可选的，所述电池模块包括多个输出端；所述电池模块的不同输出端分别用于输出不同电压的直流电。
可选的，所述不间断电源还包括逆变电路；所述逆变电路的输入端与所述整流电路的直流输出端连接；
所述机房系统还包括交流用电设备；所述交流用电设备包括第二整流电路；所述第二整流电路的输入端与所述逆变电路的输出端连接。
可选的，所述机房系统还包括旁路市电接口和旁路开关；所述旁路开关设置在所述旁路市电接口和所述交流用电设备之间，用于控制所述交流用电设备接入所述旁路市电接口。
可选的，所述不间断电源还包括逆变电路开关；
所述逆变电路开关设置在所述逆变电路的输出端和所述第二整流电路的输入端之间，用于控制所述逆变电路的输出端与所述第二整流电路的输入端的连通状态。
本说明实施例提供的机房系统中，不间断电源将交流市电转换为直流电后，直接将直流电供给给电池模块；而电池模块输出直流电供给给直流用电设备；直流用电设备中的直流/直流电再将直流电转换为符合各种工作部件使用要求的直流电。在前述过程中，交流电仅在第一整流电路处进行整流处理形成直流电、直流/直流变换电路进行再次电压转换时被部分转换为热能。相比于现有技术中的机房系统，其电能转换次数减少，因此产热量可以降低，提高了机房的电能利用效率；另外，前述方法可以降低机房系统的散热系统的功耗，继而进一步地减小电能的消耗。
附图说明
图1是实施例提供的机房系统的结构示意图；
图2是用电设备能够正常工作的原理示意图
图3是实施例提供的电池模块的示意图；
其中：11-输入市电接口，12-不间断电源，121-第一整流电路，122-电池模块，123-电池充电开关，124-电池供电开关，125-逆变电路，126-逆变电路开关，13-直流用电设备，131-直流/直流变换电路，132-桥式整流电路，14-输入开关，15-交流用电设备，16-旁路市电接口，17-旁路开关。
具体实施方式
本说明书实施例提供一种机房系统，通过对现有机房系统中的供电结构进行改造，形成一套能够减少能耗、特别是减少工作产热的新系统。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
下文中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
图1是实施例提供的机房系统的结构示意图。如图1所示，本说明书实施例提供的机房系统包括输入市电接口、不间断电源12和直流用电设备13。
输入市电接口用于与市电电路连接，将市电交流电(诸如国内的220V、50Hz交流电)引入到机房系统中。具体应用中，输入市电接口中安装诸如继电开关、保险丝等保护装置，在机房系统过载时切断电路。
不间断电源12用于对从输入市电接口接入的交流市电进行处理。如图1所示，不间断电源12包括第一整流电路121和电池模块122。第一整流电路121的输入端与输入市电接口连接，用于将交流市电整流为直流电；第一整流电路121的直流输出端与电池模块122的输入端连接，将整流的直流电供给给电池模块122，使得电池模块122充电。在电池模块122充满后，第一整流电路121的直流输出端可以保证电池模块122处在浮充状态，进而保证电池模块122处在满电状态。
直流用电设备13包括直流/直流变换电路131；直流/直流变换电路131的输入端与电池模块122的连接，用于将电池模块122输出端输出的直流电转换为满足直流用电设备13内部各个部件工作要求的直流电。例如，直流/直流变换电路131可以输出 5v、12v等诸如CPU、内存或者硬盘等设备使用的直流电。
本说明实施例提供的机房系统中，不间断电源12将交流市电转换为直流电后，直接将直流电供给给电池模块122；而电池模块122输出直流电供给直流用电设备13；直流用电设备13中的直流/直流变换电路131再将直流电转换为符合各种工作部件使用要求的直流电。在前述过程中，交流电在第一整流电路121处进行整流处理形成直流电，直流/直流变换电路131进行再次电压转换时被部分转换为热能。相比于现有技术中的机房系统，其电能转换次数减少，因此产热量可以降低，提高了机房的电能利用效率；另外，前述方法可以降低机房系统的散热系统的功耗，继而进一步地减小电能的消耗。此外，电池模块122还可以在前端第一整流电路121出现故障时直接为后端的直流用电设备13供电，使直流用电设备13在备份电源的支持下工作一段时间。
请继续参见图1。如图1所示，本说明书实施例中，直流用电设备13的直流/直流变换电路131的输入端还与第一整流电路121的直流输入端连接。因为直流用电设备13的直流/直流输入端与第一整流电路121的输出端直接连接，所以第一整流电路 121输出的直流电可以直接供给直流用电设备13，而不必使用电池模块122内部存储的电能。而此时，电池模块122仍然和直流用电设备13连接，在市电断电的情况下，电池模块122立即向直流用电设备13供电，可以避免因为市电断电而造成的直流用电设备13掉电、设备宕机等问题。
本说明书实施例中，不间断电源12还包括电池充电开关123。电池充电开关123 设置在第一整流电路121的输出端和电池模块122之间，用于控制第一整流电路121 输出端和电池模块122的连通状态。在正常使用的过程中，电池充电开关123处在闭合状态，保证第一整流电路121和电池模块122的连通；而在电池模块122需要检修时，电池充电开关123处在断开状态，此时第一整流电路121不再向电池模块122 供电。
对应的，不间断电源12还包括电池供电开关124。电池供电开关124设置在电池模块122的输出端和直流/直流变换电路131的输入端之间，用于控制电池模块122 的输出端与直流/直流变换电路131输入端的连通状态。如上一段落中描述的电池充电开关123的工作状态类似的，在正常使用过后才能中，电池供电开关124处在闭合状态，保证电池模块122和直流用电设备13的直流/直流输入端的连通；在电池模块 122需要检修时，电池供电开关124处在断开状态，此时电池模块122不再向直流用电设备13供电。
实际应用中，机房系统中具有大量的直流用电设备13，并且各个用电设备均需要定期检修，定期进行硬件设备更新配置，因此直流用电设备13需要经常地与不间断电源12断开。为了避免直流用电设备13接入电路中出现极性接反的问题，本说明书实施例提供的机房系统中，直流用电设备13还包括桥式整流电路132。桥式整流电路132的输入端与电池模块122的输出端连接，桥式整流电路132的输出端与直流 /直流变换电路131的输入端连接(此时的描述不考虑电池供电开关124设置在电路中)。
如图1所示，在本实施例中，桥式整流电路132由四个二极管组成；四个二极管标号分别为1、2、3和4。在直流用电设备13的A端接入不间断电源12的输出端正极，B端接入到不间断电源12的输出端负极时，直流电经过A端、二极管2、直流/ 直流变换电路131、二极管4后，由B端流入到不间断电源12的负极。在直流用电设备13的B端接入不间断电源12的输出端正极，A端接入到不间断电源12的输出端负极时，直流电经过B端、二极管1、直流/直流变换电路131、二极管3后、A端流入到不间断电源12的负极。通过设置桥式整流电路132，无需考虑直流用电设备 13正负极设置的问题，简化了设备检修维护工序。
图2是用电设备能够正常工作的原理示意图。如图2所示，与桥式整流电路串联的直流/直流电路的输入部分只要仅包括电容或者电阻，而不包括电感即可以正常工作。
本说明书实施例中，机房系统还包括输入开关14。输入开关14设置在输入市电接口和第一整流电路121的输入端之间，用于控制输入市电接口与第一整流电路121 的输入端的连通状态；在正常工作时，输入开关14处在闭合状态，使得输入市电接口和第一整流电路121的输入端连通；在整个机房需要系统性检修、更换不间断电源 12设备时，输入开关14处在断开状态。因为本实施例使用的机房系统为大功率用电系统，实际应用中输入开关14可以是远程控制的多级放大开关，以通过远程控制开闭，避免人员受到强电磁辐射。
图3是实施例提供的电池模块的示意图。如图3所示，本说明实施例中，电池模块122包括多个输出端。电池模块122的不同输出端用于输出不同电压的直流电。具体的，不同的输出端连接不同数量的串联电芯，实现输出直流电电压的不同。采用本说明书实施例提供的电池模块122，可以为不同输入特性要求的直流/直流变换电路 131供电，满足不同类型直流用电设备13的需求。
实际应用中，机房系统中大概率会采用一些交流用电设备15。为满足交流用电设备15的使用需求，本说明书实施例提供的不间断电源12还包括逆变电路125。逆变电路125的输入端与整流电路的直流输出端连接。对应的，机房还包括交流用电设备15，交流用电设备15包括第二整流电路；第二整流的输入端与逆变电路125的输出端连接。逆变电路125将第一整流电路121整流形成的直流电进行逆变后，供给交流用电设备15使用。可以想到，因为第一整流和逆变电路125对电流的处理，输入给交流用电设备15的交流电滤除了市电电路中的杂波，可以保证交流用电设备15 的工作稳定性。
本申请实施例中，不间断电源12还包括逆变电路开关126。逆变电路125的输出端和所述第二整流电路的输入端之间，用于控制所述逆变电路125的输出端与所述第二整流电路的输入端的连通状态；在需要使用交流用电设备15时，逆变电路开关 126处在闭合状态；不再需要使用交流用电设备15是，逆变电路开关126处在断开状态。
请继续参见图1，本说明书实施例中，机房系统还包括旁路市电接口16和旁路开关17。旁路开关17设置在旁路市电接口16和交流用电设备15之间，控制交流用电设备15接入旁路市电接口16。如此，在一些紧急情况下，也可以使得旁路市电接口16闭合，使得交流用电设备15采用市电工作。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的但不限于具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种机房系统，其特征在于：包括输入市电接口、不间断电源和直流用电设备；
所述不间断电源包括第一整流电路和电池模块；所述第一整流电路的输入端与所述输入市电接口连接；所述第一整流电路的直流输出端与所述电池模块的输入端连接；
所述直流用电设备包括直流/直流变换电路；所述直流/直流变换电路的输入端与所述电池模块的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的机房系统，其特征在于：
所述直流/直流变换电路的输入端还与所述第一整流电路的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的机房系统，其特征在于：
所述不间断电源还包括电池充电开关；
所述电池充电开关设置在所述第一整流电路的直流输出端和所述电池模块的输入端之间，用于控制所述第一整流电路的直流输出端与所述电池模块的连通状态。
4.根据权利要求2所述的机房系统，其特征在于：
所述不间断电源还包括电池供电开关；
所述电池供电开关设置在所述电池模块的输出端和所述直流/直流变换电路的输入端之间，用于控制所述电池模块的输出端与所述直流/直流变换电路输入端的连通状态。
5.根据权利要求1所述的机房系统，其特征在于：
所述直流用电设备还包括桥式整流电路；
所述桥式整流电路的输入端与所述电池模块的输出端连接；所述桥式整流电路的输出端与所述直流/直流变换电路的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的机房系统，其特征在于：
还包括输入开关；
所述输入开关设置在所述输入市电接口和所述第一整流电路的输入端之间，用于控制所述输入市电接口与所述第一整流电路的输入端的连通状态。
7.根据权利要求1-6任一项所述的机房系统，其特征在于：
所述电池模块包括多个输出端；所述电池模块的不同输出端分别用于输出不同电压的直流电。
8.根据权利要求1-6任一项所述的机房系统，其特征在于：
所述不间断电源还包括逆变电路；所述逆变电路的输入端与所述整流电路的直流输出端连接；
所述机房系统还包括交流用电设备；所述交流用电设备包括第二整流电路；所述第二整流电路的输入端与所述逆变电路的输出端连接。
9.根据权利要求8所述的机房系统，其特征在于：
还包括旁路市电接口和旁路开关；所述旁路开关设置在所述旁路市电接口和所述交流用电设备之间，用于控制所述交流用电设备接入所述旁路市电接口。
10.根据权利要求8所述的机房系统，其特征在于：
所述不间断电源还包括逆变电路开关；
所述逆变电路开关设置在所述逆变电路的输出端和所述第二整流电路的输入端之间，用于控制所述逆变电路的输出端与所述第二整流电路的输入端的连通状态。
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