CN219553463U - 电源分配单元及数据中心 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电源分配单元及数据中心，涉及电力技术领域，尤其涉及配电技术领域。本公开所提供的技术方案，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间串接熄弧模块，当服务器的电源插头从PDU的插座模块中拔出时，通过所串接的熄弧模块中二极管与电阻串联而成的分支电路消耗所述插座模块所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量，使得直流电弧的熄灭速度加快，能够有效解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患，从而提高了HVDC电源供电的安全性和可靠性。

Description

电源分配单元及数据中心

技术领域

本公开涉及电力技术领域，尤其涉及配电技术领域。

背景技术

为应对数据中心内服务器日益增加的功耗，提升服务器的供电电压是一条提升服务器的供电效率的重要路径。作为最靠近服务器的配电环节，电源分配单元(PowerDistributionUnit，PDU)的正常工作无疑是保证供电可靠性的的重要前提。

对于高压直流(HighVoltageDirectCurrent，HVDC)电源作为不间断电源的数据中心供电架构，HVDC电源输出高电压直流电能时，在服务器的电源插头从PDU中拔出时，PDU与电源插头之间会产生直流电弧。

然而，由于现有的PDU无法快速可靠地熄灭直流电弧，可能会对操作人员的安全和PDU的工作可靠性造成不利影响，从而导致了HVDC电源供电的安全性和可靠性的降低。

实用新型内容

本公开提供了一种电源分配单元及数据中心。

根据本公开的一方面，提供了一种电源分配单元，包括输入电源线、熄弧模块和插座模块；其中，

所述输入电源线，连接HVDC电源；

所述熄弧模块与所述输入电源线的正极电连接，并与所述插座模块的正极电连接，通过二极管与电阻串联而成的分支电路消耗所述插座模块所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量；

所述插座模块，所述插座模块的负极与所述输入电源线的负极电连接，用于将所述输入电源线所传输的能量通过服务器的电源插头输送给所述服务器，以向所述服务器供电。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述熄弧模块包括电感，以及与所述电感并联的分支电路，所述分支电路由所述二极管与所述电阻串联而成。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述熄弧模块支持插拔操作。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述熄弧模块通过插拔组件分别与所述输入电源线的正极和所述插座模块的正极电连接。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述插拔组件为凹槽组件。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述插拔组件为滑轨组件。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述插拔组件为插接组件。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电源分配单元还包括外壳，所述熄弧模块和所述插座模块设置在所述外壳的内部，所述外壳具有供所述电源插头插入所述插座模块的插孔，以及供所述输入电源线伸出的通孔。

如上的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外壳的内部具有容纳所述熄弧模块的容纳空间。

根据本公开的另一方面，提供了一种数据中心，包括机房、服务器和如上的方面和任一可能的实现方式所提供的电源分配单元，所述电源分配单元用于向所述服务器提供来自HVDC电源的电能。

由上述技术方案可知，本公开实施例采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，当服务器的电源插头从PDU的插座模块中拔出时，通过其二极管与电阻串联而成的分支电路消耗所述插座模块所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量，使得直流电弧的熄灭速度加快，能够有效解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患，从而提高了HVDC电源供电的安全性和可靠性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，通过其电感独立组成的分支电路激发出感生电动势，感应电流从电感流出之后，除了一部分感应电流流入插座模块的正极和负极所产生的直流电弧的电弧间隙以外，还有一部分感应电流流过二极管与电阻串联而成的分支电路，导致回路中的能量在电阻上被消耗，致使各个直流电弧的电弧间隙的输入能量减少，使得直流电弧的熄灭速度加快，能够有效解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患，从而提高了HVDC电源供电的安全性和可靠性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，当服务器的电源插头插入PDU的插座模块中时，通过其电感独立组成的分支电路抑制回路中的电流上升速度，能够有效减少插座模块所产生的直流电弧对电源插头的烧蚀，从而延长了电源插头的使用寿命。

另外，采用本公开所提供的技术方案，由于熄弧模块支持插拔操作，使得熄弧模块损坏后方便更换，从而提高了PDU的可靠性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，通过设置外壳将熄弧模块和插座模块进行包裹，使得电路元件被隔离在外壳的内部，能够有效避免PDU的安全隐患，从而提高了PDU的安全性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，通过在外壳的内部设置具有容纳熄弧模块的容纳空间，使得熄弧模块可以设置在外壳内的固定位置，便于进行模块定位与维护。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是根据本公开第一实施例的电源分配单元的电路结构示意图；

图2是根据本公开第二实施例的电源分配单元的电路结构示意图；

图3为根据本公开第四实施例的电源分配单元在垂直方向上的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开实施例中所涉及的电子设备可以包括但不限于手机、个人数字助理(PersonalDigitalAssistant，PDA)、无线手持设备、平板电脑(TabletComputer)、PAD等智能设备。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

自“东数西算”这一国家级战略推出以来，社会各界加大了对数字经济、新基建发展的关注，各行各业对数据中心这一重要基础设施所能提供的算力需求进一步提升，促使数据中心的建设发展走上了快车道。为应对日益增加的服务器功耗，提升服务器的供电电压是一条提升服务器的供电效率的重要路径。作为最靠近服务器的配电环节，PDU的正常工作无疑是保证供电可靠性的的重要前提，因此需要考虑PDU在高电压场景下工作的稳定性。对于HVDC作为不间断电源的数据中心供电架构，HVDC电源输出高电压直流电能时，后端连接的PDU需要在服务器的电源插头拔出过程中，无长时间拉弧现象，否则将会对操作人员的安全和周围设备工作的可靠性造成不利影响。直流电弧具备燃弧时间长、难熄灭等特点，尤其在电源电压较高的场景中，直流电弧的电弧电压高于直流电源的电源电压这一直流电弧的可靠熄灭前提，比较难实现，因此有必要在服务器的电源插头拔出后，提升回路中的电阻，以加速HVDC电源供电场景下的PDU与服务器的电源插头之间的直流电弧的熄灭速度，降低直流电弧对操作人员与周围设备造成伤害的可能性。

现有的电压较低的HVDC作为不间断电源的供电架构，常用普通直流PDU为不间断电源侧的服务器电源提供电能，电压通常低于300V。面对更高功耗等级的服务器的供电需求，HVDC电源的供电电压等级将大大提升，如400V或750V，现有的普通直流PDU方案，采用普通的插座模块与插头结构，通过电接触结构导通电路，实现电能从HVDC电源输入到服务器的电源。普通直流PDU中铜条形成的电接触结构不具备在服务器的电源插头拔出时的可靠灭弧结构，尤其无法适配更高电压的HVDC电源配电场景的电能分配需求。

很明显的一点，现有的普通直流PDU方案无法在服务器的电源插头拔出时，快速可靠地熄灭直流电弧，可能会威胁操作人员的安全。同时，直流电弧的燃弧时间长，对服务器的电源插头与PDU的插座模块烧蚀更加严重，从而大大衰减了服务器的电源插头与PDU的插座模块的使用寿命。

因此，亟需提供一种新型的PDU，用以解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患。

如图1所示，本公开第一实施例的电源分配单元，可以包括输入电源线10、熄弧模块20和插座模块30；其中，所述输入电源线10，连接HVDC电源；所述熄弧模块20与所述输入电源线10的正极电连接，并与所述插座模块30的正极31电连接，通过二极管D与电阻R串联而成的分支电路消耗所述插座模块30所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量；所述插座模块30，所述插座模块30的负极32与所述输入电源线10的负极电连接，用于将所述输入电源线10所传输的能量通过服务器的电源插头输送给所述服务器，以向所述服务器供电。

本实施例所提供的PDU，当服务器的电源插头可靠插入PDU的插座模块后，由于二极管具有反向截止的特征，那么则可以如图1所示设计成二极管的负极与所述输入电源线10的正极电连接，二极管的正极通过电阻与所述插座模块30的正极31电连接，因此，PDU正常工作时其新增的熄弧模块中二极管D则处于截止状态，PDU中新增的熄弧模块中二极管与电阻串联而成的分支电路可以实现并没有电流流过，并不存在能量消耗，因此，不会影响PDU的正常工作。

当服务器的电源插头从PDU的插座模块中拔出时，瞬间所激发出的部分反向的电流流过PDU中新增的熄弧模块中二极管与电阻串联而成的分支电路，相当于增加了回路的电阻值，PDU中新增的熄弧模块中二极管与电阻串联而成的分支电路则开始消耗所述插座模块所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量，致使直流电弧的电弧间隙的输入能量减少，因此，加快了PDU所产生的直流电弧的熄灭速度。

本实施例中，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，当服务器的电源插头从PDU的插座模块中拔出时，通过其二极管与电阻串联而成的分支电路消耗所述插座模块所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量，使得直流电弧的熄灭速度加快，能够有效解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患，从而提高了HVDC电源供电的安全性和可靠性。

如图2所示，本公开第二实施例的电源分配单元，在第一实施例所提供的PDU的基础之上，所述熄弧模块20具体可以包括电感L，以及与所述电感L并联的分支电路，所述分支电路由所述二极管D与所述电阻R串联而成。

本实施例所提供的PDU，当服务器的电源插头插入PDU的插座模块时，PDU中新增的熄弧模块中电感独立组成的分支电路抑制回路中的电流上升速度，在流过电感的电流逐步上升的过程中，PDU中新增的熄弧模块中二极管与电阻串联而成的分支电路会有短暂的二极管充电和二极管放电，流过电感的电流上升为实际工况电流时，可以理解为服务器的电源插头可靠插入PDU的插座模块。

这样，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，当服务器的电源插头插入PDU的插座模块中时，通过其电感独立组成的分支电路抑制回路中的电流上升速度，能够有效减少插座模块所产生的直流电弧对电源插头的烧蚀，从而延长了电源插头的使用寿命。

当服务器的电源插头可靠插入PDU的插座模块后，PDU中新增的熄弧模块中电感独立组成的分支电路相当于导线，而由于二极管具有反向截止的特征，那么则可以如图2所示设计成二极管的负极与所述输入电源线10的正极电连接，二极管的正极通过电阻与所述插座模块30的正极31电连接，因此，PDU正常工作时其新增的熄弧模块中二极管D则处于截止状态，PDU中新增的熄弧模块中二极管与电阻串联而成的分支电路并没有电流流过，并不存在能量消耗，因此，不会影响PDU的正常工作。

当服务器的电源插头从PDU的插座模块中拔出时，PDU中新增的熄弧模块中电感独立组成的分支电路激发出感生电动势，感应电流从电感流出之后，除了一部分感应电流流入插座模块的正极和负极所产生的直流电弧的电弧间隙以外，还有一部分感应电流流过二极管与电阻串联而成的分支电路，相当于增加了回路的电阻值，导致回路中的能量在电阻上被消耗，致使各个直流电弧的电弧间隙的输入能量减少，因此，加快了PDU所产生的直流电弧的熄灭速度。

本实施例中，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，通过其电感独立组成的分支电路激发出感生电动势，感应电流从电感流出之后，除了一部分感应电流流入插座模块的正极和负极所产生的直流电弧的电弧间隙以外，还有一部分感应电流流过二极管与电阻串联而成的分支电路，导致回路中的能量在电阻上被消耗，致使各个直流电弧的电弧间隙的输入能量减少，使得直流电弧的熄灭速度加快，能够有效解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患，从而提高了HVDC电源供电的安全性和可靠性。

本公开第三实施例的电源分配单元，在第一实施例或者第二实施例所提供的PDU的基础之上，熄弧模块20还可以支持插拔操作。由于熄弧模块支持插拔操作，使得熄弧模块损坏后方便更换，从而提高了PDU的可靠性。

可选地，在本实施例的一个可能的实现方式中，所述熄弧模块20具体可以通过插拔组件分别与所述输入电源线10的正极和所述插座模块30的正极31电连接。

在一个具体的实现过程中，所述插拔组件可以为凹槽组件。具体地，具体可以在熄弧模块20上，以及连接熄弧模块20与各组件的电路板的指定位置上，分别设置相互配合的凹槽组件，以实现熄弧模块20与各组件之间可插拔的电连接。

在另一个具体的实现过程中，所述插拔组件为可以滑轨组件。具体地，具体可以在熄弧模块20上，以及连接熄弧模块20与各组件的电路板的指定位置上，分别设置相互配合的滑轨组件，以实现熄弧模块20与各组件之间可插拔的电连接。

在另一个具体的实现过程中，所述插拔组件为可以插接组件。具体地，具体可以在熄弧模块20上，以及与熄弧模块20连接的各组件上，分别设置相互配合的插接组件，以实现熄弧模块20与各组件之间可插拔的电连接。

图3为根据本公开第四实施例的电源分配单元在垂直方向上的剖视图，如图3所示，本公开第四实施例的电源分配单元，还可以进一步包括外壳40，所述熄弧模块20和所述插座模块30设置在所述外壳40的内部，所述外壳40具有供所述电源插头插入所述插座模块30的插孔，以及供所述输入电源线10伸出的通孔。其中，电感22，二极管23和电阻24通过印制电路(PrintedCircuitBoard，PCB)25实现电连接组成所述熄弧模块20；所述输入电源线10和所述插座模块30通过PCB25实现与所述熄弧模块20的电连接。

通常，外壳采用塑料等绝缘材质制成，能够起绝缘作用，防止触电事故发生。

本实施例中，通过设置外壳将熄弧模块和插座模块进行包裹，使得电路元件被隔离在外壳的内部，能够有效避免PDU的安全隐患，例如，模块之间的连接部分漏电等，从而提高了PDU的安全性。

可选地，在本实施例的一个可能的实现方式中，所述外壳40的内部具有容纳所述熄弧模块20的容纳空间，通过在外壳的内部设置具有容纳熄弧模块的容纳空间，使得熄弧模块可以设置在外壳内的固定位置，便于进行模块定位与维护。

本公开中，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，当服务器的电源插头从PDU的插座模块中拔出时，通过其二极管与电阻串联而成的分支电路消耗所述插座模块所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量，使得直流电弧的熄灭速度加快，能够有效解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患，从而提高了HVDC电源供电的安全性和可靠性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，通过其电感独立组成的分支电路激发出感生电动势，感应电流从电感流出之后，除了一部分感应电流流入插座模块的正极和负极所产生的直流电弧的电弧间隙以外，还有一部分感应电流流过二极管与电阻串联而成的分支电路，导致回路中的能量在电阻上被消耗，致使各个直流电弧的电弧间隙的输入能量减少，使得直流电弧的熄灭速度加快，能够有效解决HVDC电源供电场景下，服务器的电源插头拔出后在PDU与电源插头之间所产生的直流电弧难以熄灭的隐患，从而提高了HVDC电源供电的安全性和可靠性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，采用在PDU内部的输入电源线与插座模块之间所串接的熄弧模块，当服务器的电源插头插入PDU的插座模块中时，通过其电感独立组成的分支电路抑制回路中的电流上升速度，能够有效减少插座模块所产生的直流电弧对电源插头的烧蚀，从而延长了电源插头的使用寿命。

另外，采用本公开所提供的技术方案，由于熄弧模块支持插拔操作，使得熄弧模块损坏后方便更换，从而提高了PDU的可靠性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，通过设置外壳将熄弧模块和插座模块进行包裹，使得电路元件被隔离在外壳的内部，能够有效避免PDU的安全隐患，从而提高了PDU的安全性。

另外，采用本公开所提供的技术方案，通过在外壳的内部设置具有容纳熄弧模块的容纳空间，使得熄弧模块可以设置在外壳内的固定位置，便于进行模块定位与维护。

本公开还提供了一种数据中心，包括机房、服务器和图1-图3中任一附图所提供的电源分配单元，所述电源分配单元用于向所述服务器提供来自HVDC电源的电能。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源分配单元，其特征在于，包括输入电源线、熄弧模块和插座模块；其中，

所述输入电源线，连接HVDC电源；

所述熄弧模块与所述输入电源线的正极电连接，并与所述插座模块的正极电连接，通过二极管与电阻串联而成的分支电路消耗所述插座模块所产生的直流电弧的电弧间隙的输入能量；

所述插座模块，所述插座模块的负极与所述输入电源线的负极电连接，用于将所述输入电源线所传输的能量通过服务器的电源插头输送给所述服务器，以向所述服务器供电。

2.根据权利要求1所述的电源分配单元，其特征在于，所述熄弧模块包括电感，以及与所述电感并联的分支电路，所述分支电路由所述二极管与所述电阻串联而成。

3.根据权利要求1所述的电源分配单元，其特征在于，所述熄弧模块支持插拔操作。

4.根据权利要求3所述的电源分配单元，其特征在于，所述熄弧模块通过插拔组件分别与所述输入电源线的正极和所述插座模块的正极电连接。

5.根据权利要求4所述的电源分配单元，其特征在于，所述插拔组件为凹槽组件。

6.根据权利要求4所述的电源分配单元，其特征在于，所述插拔组件为滑轨组件。

7.根据权利要求4所述的电源分配单元，其特征在于，所述插拔组件为插接组件。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的电源分配单元，其特征在于，所述电源分配单元还包括外壳，所述熄弧模块和所述插座模块设置在所述外壳的内部，所述外壳具有供所述电源插头插入所述插座模块的插孔，以及供所述输入电源线伸出的通孔。

9.根据权利要求8所述的电源分配单元，其特征在于，所述外壳的内部具有容纳所述熄弧模块的容纳空间。

10.一种数据中心，其特征在于，包括机房、服务器和根据权利要求1-9中任一项所述的电源分配单元，所述电源分配单元用于向所述服务器提供来自HVDC电源的电能。