TWI510746B - 具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法 - Google Patents

具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI510746B
TWI510746B TW101137843A TW101137843A TWI510746B TW I510746 B TWI510746 B TW I510746B TW 101137843 A TW101137843 A TW 101137843A TW 101137843 A TW101137843 A TW 101137843A TW I510746 B TWI510746 B TW I510746B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
external
power supply
voltage
cooling system
power source
Prior art date
Application number
TW101137843A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201414966A (zh
Inventor
Yen Chang Chen
Chien Chung Lee
chen yu Huang
Yu Chieh Tseng
Original Assignee
Delta Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Priority to TW101137843A priority Critical patent/TWI510746B/zh
Priority to US13/743,873 priority patent/US8879293B2/en
Publication of TW201414966A publication Critical patent/TW201414966A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI510746B publication Critical patent/TWI510746B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26Power supply means, e.g. regulation thereof
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20836Thermal management, e.g. server temperature control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Description

具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法
本發明係有關一種伺服器冷卻系統及其操作方法,尤指一種具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法。
在封閉式的機櫃設備中,為了讓機櫃內設備穩定運作,通常會將機櫃內的餘熱排至機櫃外,以維持機櫃內工作溫度在設定的範圍內。傳統定頻空調啟動時,瞬間電流大,震動及噪音也較大,因此啟動不僅耗電而且造成壓縮機壽命的衰退。由於傳統之機櫃空調冷卻系統大多使用交流電源或直流電源的單一供電方式,如此間接地限制了空調系統供電方式的選擇彈性。此外,使用單一電源供電的方式,將依設置場所的電源環境,而使用交流電源或直流電源為輸入電源的對應系統,當供電發生異常時,便停止系統運作,直到供電恢復正常範圍,才會重新啟動運作。
參見第一圖,係為先前技術之兩級式電源轉換器之電路方塊圖。使用單一電源供電的方式,會間接地限制了空調系統供電方式的選擇彈性,以電池櫃的應用為例,一電池組13A在正常工作時,可經由一交流電源(市電)Vac轉換取得的低壓直流電壓來充電,儲存電力於該電池組13A中,該電池組13A可視為具額定電壓的直 流電壓源。在此電源供應環境下,若使用直流電源單一供電的空調系統,系統電源將由該電池組13A儲存的直流電源提供,空調系統的消耗功率便會經過兩級的電力轉換損失。由第一圖可看出,該兩級式電源轉換器第一級是該交流電源Vac經由一電磁干擾濾波器10A、一整流電路11A、再經過一直流降壓電路12A轉換為一低壓直流電源。第二級則是利用一直流升壓電路14A將低壓直流電源升壓為高壓直流電源,並且該高壓直流電源則經過一電容15A與一功率開關驅動電路16A驅動一壓縮機17A運轉。惟,此空調系統電源經兩級電源轉換,整體的用電效率將會降低。
參見第二圖,係為先前技術之單級式電源供應器之電路方塊圖。由第二圖可看出,一交流電源(市電)Vac經由一電磁干擾濾波器20A、一整流電路21A、一電容22A轉換為一直流電源,該直流電源再經過一功率開關驅動電路23A驅動一壓縮機24A運轉。雖然單級式電源轉換器係將空調系統的電源以該交流電源Vac經整流電路輸出的高壓直流電源提供,可減少兩級電源轉換的損失,提高系統用電效率,然而,一旦該交流電源Vac發生異常時,將使得空調系統停止工作,直到該交流電源Vac恢復正常才得以繼續運轉。
因此,如何設計出一種具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法,能夠選擇使用外部交流電源或外部直流電源對伺服器冷卻系統提供供電,以增加供電彈性、提高供電可靠度並且確保供電安全性,乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
本發明之一目的在於提供一種具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統,以克服習知技術的問題。因此本發明之具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統,係電性連接一外部交流電源與一外部直流電源,以驅動至少一高壓冷卻裝置與至少一低壓冷卻裝置。該伺服器冷卻系統係包含一交流輸入子系統、一直流輸入子系統以及一驅動控制子系統。該交流輸入子系統係接收該外部交流電源,以提供一第一直流電壓與一第二直流電壓,其中,該第二直流電壓係降壓轉換該第一直流電壓所得。該直流輸入子系統係接收該外部直流電源,以提供一第三直流電壓與一第四直流電壓,其中,該第四直流電壓係升壓轉換該第三直流電壓所得。該驅動控制子系統係電性連接該交流輸入子系統與該直流輸入子系統,並且接收該第一直流電壓、該第二直流電壓、該第三直流電壓以及該第四直流電壓。當該外部交流電源正常供電時,該驅動控制子系統係控制該第一直流電壓與該第二直流電壓分別對該高壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置供電;當該外部交流電源異常供電而該外部直流電源正常供電,該驅動控制子系統係控制該第四直流電壓與該第三直流電壓分別對該高壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置供電。
本發明之另一目的在於提供一種具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之操作方法,以克服習知技術的問題。因此本發明伺服器冷卻系統操作方法係包含下列步驟:(a)輸入一外部交流電源與一外部直流電源至該伺服器冷卻系統,以建立一驅動控制級之輔助電源,並且控制該伺服器冷卻系統進入一待機狀態;(b)判斷該外部交流電源是否正常,若該外部交流電源正常,則截止一直流控制開關與導通一交流控制開關,進而使該伺服器冷卻系統進 入一交流操作狀態;(c)若該外部交流電源異常,則截止該交流控制開關與導通該直流控制開關;(d)判斷該外部直流電源是否正常,若該外部直流電源正常,則該伺服器冷卻系統進入一直流操作狀態;以及(e)若該外部直流電源異常,則該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖,相信本發明之目的、特徵與特點,當可由此得一深入且具體之瞭解,然而所附圖式僅提供參考與說明用,並非用來對本發明加以限制者。
〔先前技術〕
Vac‧‧‧交流電源
10A‧‧‧電磁干擾濾波器
11A‧‧‧整流電路
12A‧‧‧直流降壓電路
13A‧‧‧電池組
14A‧‧‧直流升壓電路
15A‧‧‧電容
16A‧‧‧功率開關驅動電路
17A‧‧‧壓縮機
20A‧‧‧電磁干擾濾波器
21A‧‧‧整流電路
22A‧‧‧電容
23A‧‧‧功率開關驅動電路
24A‧‧‧壓縮機
〔本發明〕
Vac‧‧‧外部交流電源
Vdc‧‧‧外部直流電源
C1‧‧‧高壓冷卻裝置
C2‧‧‧低壓冷卻裝置
10‧‧‧交流輸入子系統
20‧‧‧直流輸入子系統
30‧‧‧驅動控制子系統
Vo1‧‧‧第一直流電壓
Vo2‧‧‧第二直流電壓
Vo3‧‧‧第三直流電壓
Vo4‧‧‧第四直流電壓
Vau1‧‧‧高壓輔助電源
Vau2‧‧‧低壓輔助電源
102‧‧‧交流控制開關
104‧‧‧第一電磁干擾濾波器
106‧‧‧第一整流電路
108‧‧‧降壓電路
110‧‧‧第二整流電路
112‧‧‧零交越偵測電路
114‧‧‧交流電壓偵測電路
202‧‧‧第二電磁干擾濾波器
204‧‧‧直流控制開關
206‧‧‧升壓電路
208‧‧‧直流電壓偵測電路
302‧‧‧控制器
304‧‧‧高壓驅動電路
306‧‧‧低壓驅動電路
308‧‧‧高壓輔助電源轉換器
310‧‧‧低壓輔助電源轉換器
Svzc‧‧‧零交越點信號
Svac‧‧‧交流電壓信號
Svdc‧‧‧直流電壓信號
S10~S50‧‧‧步驟
第一圖係為先前技術之兩級式電源轉換器之電路方塊圖;第二圖係為先前技術之單級式電源轉換器之電路方塊圖;第三圖係為本發明一具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之方塊示意圖;第四圖係為本發明該具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之電路方塊示意圖;第五圖係為本發明伺服器冷卻系統操作方法之流程圖;第六圖係為本發明伺服器冷卻系統為交流供電之流程圖;第七圖係為本發明伺服器冷卻系統為直流供電之流程圖;及第八圖係為本發明伺服器冷卻系統操作方法之完整流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明,配合圖式說明如下: 請參見第三圖,係為本發明一具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之方塊示意圖。該具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統,係電性連接一外部交流電源Vac與一外部直流電源Vdc,以驅動至少一高壓冷卻裝置C1與至少一低壓冷卻裝置C2。該伺服器冷卻系統係包含一交流輸入子系統10、一直流輸入子系統20以及一驅動控制子系統30。該交流輸入子系統10係接收該外部交流電源Vac,提供一第一直流電壓Vo1與一第二直流電壓Vo2,其中,該第二直流電壓Vo2係降壓轉換該第一直流電壓Vo1所得。此外,該交流輸入子系統10係進一步提供一高壓輔助電源Vau1。該直流輸入子系統20係接收該外部直流電源Vdc,提供一第三直流電壓Vo3與一第四直流電壓Vo4,其中,該第四直流電壓Vo4係升壓轉換該第三直流電壓Vo3所得。此外,該直流輸入子系統20係進一步提供一低壓輔助電源Vau2。該驅動控制子系統30係電性連接該交流輸入子系統10與該直流輸入子系統20,並且接收該第一直流電壓Vo1、該第二直流電壓Vo2、該第三直流電壓Vo3、該第四直流電壓Vo4、該高壓輔助電源Vau1以及該低壓輔助電源Vau2。值得一提,當該伺服器冷卻系統電性連接該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc後,透過該高壓輔助電源Vau1與該低壓輔助電源Vau2提供該驅動控制子系統30內部電路所需之電力,進而使該伺服器冷卻系統上電後,能夠正常地進到待機操作(standby operation)。當該驅動控制子系統30偵測到該外部交流電源Vac正常供電時,該驅動控制子系統30係控制該第一直流電壓Vo1對該高壓冷卻裝置C1供電(其中該第一直流電壓Vo1係為一高壓直流電壓),並且控制該第二直流電壓Vo2對該低壓冷卻裝置C2供電(其中該第二直流電壓Vo2係為一低壓直流電壓,係降壓轉換該第 一直流電壓Vo1所得)。當該外部交流電源Vac異常供電而該外部直流電源Vdc正常供電時,該驅動控制子系統30係控制該第三直流電壓Vo3對該低壓冷卻裝置C2供電(其中該第三直流電壓Vo3係為一低壓直流電壓),並且控制該第四直流電壓Vo4對該高壓冷卻裝置C1供電(其中該第四直流電壓Vo4係為一高壓直流電壓,係升壓轉換該第三直流電壓Vo3所得)。
至於該具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之詳細操作,請配合第四圖加以說明。請參見第四圖,係為本發明該具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之電路方塊示意圖。承上所述,該伺服器冷卻系統係包含該交流輸入子系統10、該直流輸入子系統20以及該驅動控制子系統30。該交流輸入子系統10係接收該外部交流電源Vac,以提供該第一直流電壓Vo1、該第二直流電壓Vo2以及該高壓輔助電源Vau1。另外,該直流輸入子系統20係接收該外部直流電源Vdc,以提供該第三直流電壓Vo3、該第四直流電壓Vo4以及該低壓輔助電源Vau2。
該交流輸入子系統10係包含一交流控制開關102、一第一電磁干擾濾波器104、一第一整流電路106、一降壓電路108、一第二整流電路110、一零交越偵測電路112以及一交流電壓偵測電路114。該交流控制開關102係接收該外部交流電源Vac。該第一電磁干擾濾波器104係電性連接該交流控制開關102,以消除該外部交流電源Vac之雜訊。該第一整流電路106係電性連接該第一電磁干擾濾波器104,以整流該外部交流電源Vac,進而輸出該第一直流電壓Vo1。該降壓電路108係電性連接該第一整流電路106,以接收該第一直流電壓Vo1並且降壓轉換該第一直流電壓Vo1,進而輸出 該第二直流電壓Vo2。此外,該第二整流電路110係接收該外部交流電源Vac,以整流該外部交流電源Vac,並且輸出該高壓輔助電源Vau1,進而提供該驅動控制子系統30內部電路所需之電力,進而使該伺服器冷卻系統上電後,能夠正常地進到待機操作(standby operation)。該零交越偵測電路112係接收該外部交流電源Vac,以偵測該外部交流電源Vac之零交越點,並且輸出一零交越點信號Svzc。該交流電壓偵測電路114係接收該外部交流電源Vac,以偵測該外部交流電源Vac之電壓振幅,並且輸出一交流電壓信號Svac。
該直流輸入子系統20係包含一第二電磁干擾濾波器202、一直流控制開關204、一升壓電路206以及一直流電壓偵測電路208。該第二電磁干擾濾波器202係接收該外部直流電源Vdc,以消除該外部直流電源Vdc之雜訊,並輸出該低壓輔助電源Vau2。該直流控制開關204係電性連接該第二電磁干擾濾波器202,以導入該外部直流電源Vdc為該第三直流電壓Vo3。該升壓電路206係電性連接該直流控制開關204,以接收該第三直流電壓Vo3並且升壓轉換該第三直流電壓Vo3,進而輸出該第四直流電壓Vo4。此外,該直流電壓偵測電路208係透過該直流控制開關204與該第二電磁干擾濾波器202接收該外部直流電源Vdc,以偵測該外部直流電源Vdc之電壓振幅,並且輸出一直流電壓信號Svdc。
該驅動控制子系統30係電性連接該交流輸入子系統10與該直流輸入子系統20。該驅動控制子系統30係包含一控制器302、一高壓驅動電路304、一低壓驅動電路306、一高壓輔助電源轉換器308以及一低壓輔助電源轉換器310。該高壓驅動電路304係電性連接 該控制器302、該第一整流電路106以及該升壓電路206,以接收該第一直流電壓Vo1或該第四直流電壓Vo4,進而驅動該高壓冷卻裝置C1。該低壓驅動電路306係電性連接該控制器302、該直流控制開關204以及該降壓電路108,以接收該第二直流電壓Vo2或該第三直流電壓Vo3,進而驅動該低壓冷卻裝置C2。此外,該高壓輔助電源轉換器308係接收該高壓輔助電源Vau1,並且轉換該高壓輔助電源Vau1之電壓振幅,以提供該驅動控制子系統30內部高壓設備所需之電力。該低壓輔助電源轉換器310,係接收該低壓輔助電源Vau2,並且轉換該低壓輔助電源Vau2之電壓振幅,以提供該驅動控制子系統30內部低壓設備所需之電力。
至於該具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之控制,請參見下文詳述之。當該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc輸入至該伺服器冷卻系統,使該伺服器冷卻系統上電後,該交流輸入子系統10與該直流輸入子系統20係分別提供該高壓輔助電源Vau1與該低壓輔助電源Vau2至該驅動控制子系統30。其中,該高壓輔助電源Vau1則透過該高壓輔助電源轉換器308轉換該高壓輔助電源Vau1之電壓振幅,以提供該驅動控制子系統30內部高壓設備所需之電力。另外,該低壓輔助電源Vau2則透過該低壓輔助電源轉換器310轉換該低壓輔助電源Vau2之電壓振幅,以提供該驅動控制子系統30內部低壓設備所需之電力。此時,該控制器302則控制該伺服器冷卻系統進入一待機狀態(standby operation),並且該高壓冷卻裝置C1與該低壓冷卻裝置C2為停止運轉之待機狀態。其中,該高壓冷卻裝置C1係可為一高壓壓縮機,該低壓冷卻裝置C2係可為一低壓風扇,但不以此為限。然後,當該控制器302偵 測該外部交流電源Vac正常供電時,該控制器302則截止該直流控制開關204與導通該交流控制開關102,進而控制該伺服器冷卻系統進入一交流操作狀態,亦即,該伺服器冷卻系統係透過該外部交流電源Vac供電。其中該控制器302係根據該零交越點信號Svzc,判斷該外部交流電源Vac之頻率是否正常,並且根據該交流電壓信號Svac判斷該外部交流電源Vac之振幅是否正常,若該外部交流電源Vac之頻率與振幅皆為正常時,則視為該外部交流電源Vac正常供電。此外,若該控制器302偵測該外部交流電源Vac異常供電而該外部直流電源Vdc正常供電時,該控制器302則截止該交流控制開關102與導通該直流控制開關204,進而控制該伺服器冷卻系統進入一直流操作狀態,亦即,該伺服器冷卻系統係透過該外部直流電源Vdc供電。其中該控制器302係根據該直流電壓信號Svdc判斷該外部直流電源Vdc之振幅是否正常,其中當該外部直流電源Vdc之振幅正常時,則視為該外部直流電源Vdc正常供電。再者,當該控制器302偵測該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc皆異常供電時,該控制器302則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。
換言之,當該伺服器冷卻系統上電並完成進入該待機狀態後,該控制器302係先偵測該外部交流電源Vac正常供電與否。若該外部交流電源Vac之頻率與振幅皆正常時,該控制器302則截止該直流控制開關204與導通該交流控制開關102,透過該外部交流電源Vac對該伺服器冷卻系統供電(該伺服器冷卻系統進入該交流操作狀態)。之後,該控制器302仍持續判斷該外部交流電源Vac之頻率與振幅是否維持正常,若兩者皆為正常,該伺服器冷卻系統則 持續透過該外部交流電源Vac供電。若一旦該控制器302偵測出該外部交流電源Vac之頻率與振幅有任一者為異常時,則視為該外部交流電源Vac異常供電,因此,該控制器302則停止運轉該高壓冷卻裝置C1(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置C2(該低壓風扇),並且該控制器302則發送通知,以警示該外部交流電源Vac為異常供電。此時,該控制器302則截止該交流控制開關102與導通該直流控制開關204,然後再偵測該外部直流電源Vdc正常供電與否。若該外部直流電源Vdc之振幅異常時,該控制器302則停止運轉該高壓冷卻裝置C1(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置C2(該低壓風扇),並且該控制器302則發送通知,以警示該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc皆為異常供電,然後該控制器302則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。若該外部直流電源Vdc之振幅正常時,則透過該外部直流電源Vdc對該伺服器冷卻系統供電(該伺服器冷卻系統進入該直流操作狀態)。之後,該控制器302仍持續判斷該外部直流電源Vdc之振幅是否維持正常,若為正常,該控制器302則再偵測該外部交流電源Vac正常供電與否(是否恢復正常供電),若該外部交流電源Vac尚未恢復正常供電,該伺服器冷卻系統則持續透過該外部直流電源Vdc供電。若該外部交流電源Vac恢復正常供電,該控制器302則停止運轉該高壓冷卻裝置C1(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置C2(該低壓風扇),並且該控制器302則發送通知,以警示該外部交流電源Vac恢復正常供電,然後該控制器302則截止該直流控制開關204與導通該交流控制開關102,透過該外部交流電源Vac對該伺服器冷卻系統供電。
承上所述,當該外部直流電源Vdc對該伺服器冷卻系統供電時, 若該控制器302判斷該外部直流電源Vdc之振幅為異常時,該控制器302則停止運轉該高壓冷卻裝置C1(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置C2(該低壓風扇),並且該控制器302則發送通知,以警示該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc皆為異常供電,然後該控制器302則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。又承上所述,當該伺服器冷卻系統上電並完成進入該待機狀態後,若該外部交流電源Vac之頻率與振幅有任一者為異常時,該控制器302則截止該交流控制開關102與導通該直流控制開關204,然後再偵測該外部直流電源Vdc正常供電與否。若該外部直流電源Vdc之振幅正常時,則透過該外部直流電源Vdc對該伺服器冷卻系統供電,反之,若外部直流電源Vdc之振幅異常時,該控制器302則停止運轉該高壓冷卻裝置C1(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置C2(該低壓風扇),並且該控制器302則發送通知,以警示該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc皆為異常供電,然後該控制器302則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。
請參見第五圖,係為本發明具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統操作方法之流程圖。該操作方法係包含下列步驟:輸入一外部交流電源與一外部直流電源至該伺服器冷卻系統(S10),以建立一驅動控制級之輔助電源(S12),進而提供該驅動控制級所需之電力,並且控制該伺服器冷卻系統進入一待機狀態(S14)。接著,先判斷該外部交流電源是否正常(S16),若該外部交流電源正常,則截止一直流控制開關與導通一交流控制開關(S18),進而使該伺服器冷卻系統進入一交流操作狀態(S20),亦即,該伺服器冷卻系統係透過該外部交流電源供電。值得一提,判斷該外部 交流電源是否正常係透過判斷該外部交流電源之頻率與振幅,以判斷該外部交流電源是否正常,其中當該外部交流電源之頻率與振幅皆為正常時,則視為該外部交流電源正常供電。此外,在步驟(S16)中,若該外部交流電源異常,則截止該交流控制開關與導通該直流控制開關(S22)。接著,判斷該外部直流電源是否正常(S24),若該外部直流電源正常,則該伺服器冷卻系統進入一直流操作狀態(S26),亦即,該伺服器冷卻系統係透過該外部直流電源供電。值得一提,判斷該外部直流電源是否正常係透過判斷該外部直流電源之振幅,以判斷該外部直流電源是否正常,其中當該外部直流電源之振幅正常時,則視為該外部直流電源正常供電。此外,在步驟(S24)中,若該外部直流電源異常,則控制一高壓冷卻裝置(可為一高壓壓縮機)與一低壓冷卻裝置(可為一低壓風扇)為停止運轉狀態(S28),並且系統送出警示通知(S30),進而使該伺服器冷卻系統進入該待機狀態(S14)。
請參見第六圖,係為本發明伺服器冷卻系統為交流供電之流程圖。承上所述,步驟(S20)係為該伺服器冷卻系統進入該交流操作狀態。接著,判斷該外部交流電源是否正常(S32),若該外部交流電源正常,則維持該伺服器冷卻系統為該交流操作狀態(S20)。此外,在步驟(S32)中,若該外部交流電源異常,則控制該高壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置為停止運轉狀態(S34),並且系統送出警示通知(S36),截止該交流控制開關與導通該直流控制開關(S38)。接著,判斷該外部直流電源是否正常(S40),若該外部直流電源正常,則該伺服器冷卻系統進入該直流操作狀態(S26)。此外,在步驟(S40)中,若該外部直流電源異常,則控制該高 壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置為停止運轉狀態(S28),並且系統送出警示通知(S30),進而使該伺服器冷卻系統進入該待機狀態(S14)。
請參見第七圖,係為本發明伺服器冷卻系統為直流供電之流程圖。承上所述,步驟(S26)係為該伺服器冷卻系統進入該直流操作狀態。接著,判斷該外部直流電源是否正常(S42),若該外部直流電源正常,則判斷該外部交流電源是否正常(S44),若該外部交流電源異常,則維持該伺服器冷卻系統為該直流操作狀態(S26)。此外,在步驟(S44)中,若該外部交流電源正常,則控制該高壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置為停止運轉狀態(S46),並且系統送出警示通知(S48),截止該直流控制開關與導通該交流控制開關(S50),進而使該伺服器冷卻系統進入該交流操作狀態(S20)。此外,在步驟(S42)中,若該外部直流電源異常,則控制該高壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置為停止運轉狀態(S28),並且系統送出警示通知(S30),進而使則該伺服器冷卻系統進入該待機狀態(S14)。
請參見第八圖,係為本發明伺服器冷卻系統操作方法之完整流程圖。亦即,第八圖係為上述第五圖、第六圖以及第七圖所有步驟之完整流程。值得一提,該伺服器冷卻系統係具有一控制器,提供該伺服器冷卻系統之判斷、控制與處理之運作核心。該伺服器冷卻系統之完整操作所述如下:當該伺服器冷卻系統上電並完成進入該待機狀態後(S14),該控制器係先偵測該外部交流電源正常供電與否(S16)。若該外部交流電源之頻率與振幅皆正常時,該控制器則截止該直流控制開關與導通該交流控制開關(S18), 透過該外部交流電源對該伺服器冷卻系統供電(該伺服器冷卻系統進入該交流操作狀態)(S20)。之後,該控制器仍持續判斷該外部交流電源之頻率與振幅是否維持正常(S32),若兩者皆為正常,該伺服器冷卻系統則持續透過該外部交流電源供電(S20)。若一旦該控制器偵測出該外部交流電源之頻率與振幅有任一者為異常時,則視為該外部交流電源異常供電,因此,該控制器則停止運轉該高壓冷卻裝置(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置(該低壓風扇)(S34),並且該控制器則發送通知(S36),以警示該外部交流電源為異常供電。此時,該控制器則截止該交流控制開關與導通該直流控制開關(S38),然後再偵測該外部直流電源正常供電與否(S40)。若該外部直流電源之振幅異常時,該控制器則停止運轉該高壓冷卻裝置(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置(該低壓風扇)(S28),並且該控制器則發送通知(S30),以警示該外部交流電源與該外部直流電源皆為異常供電,然後該控制器則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態(S14)。若該外部直流電源之振幅正常時,則透過該外部直流電源對該伺服器冷卻系統供電(該伺服器冷卻系統進入該直流操作狀態)(S26)。之後,該控制器仍持續判斷該外部直流電源之振幅是否維持正常(S42),若為正常,該控制器則再偵測該外部交流電源正常供電與否(是否恢復正常供電)(S44),若該外部交流電源尚未恢復正常供電,該伺服器冷卻系統則持續透過該外部直流電源供電(S26)。若該外部交流電源恢復正常供電,該控制器則停止運轉該高壓冷卻裝置(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置(該低壓風扇)(S46),並且該控制器則發送通知(S48),以警示該外部交流電源恢復正常供電,然後該控制器則截止該直流控制開關與導通該交流控制開關(S50), 透過該外部交流電源對該伺服器冷卻系統供電(S20)。
承上所述,當該外部直流電源對該伺服器冷卻系統供電時(S26),若該控制器判斷該外部直流電源之振幅為異常時,該控制器則停止運轉該高壓冷卻裝置(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置(該低壓風扇)(S28),並且該控制器則發送通知(S30),以警示該外部交流電源與該外部直流電源皆為異常供電,然後該控制器則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態(S14)。又承上所述,當該伺服器冷卻系統上電並完成進入該待機狀態後(S14),若該外部交流電源之頻率與振幅有任一者為異常時,該控制器則截止該交流控制開關與導通該直流控制開關(S22),然後再偵測該外部直流電源正常供電與否(S24)。若該外部直流電源之振幅正常時,則透過該外部直流電源對該伺服器冷卻系統供電(S26),反之,若外部直流電源之振幅異常時,該控制器則停止運轉該高壓冷卻裝置(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置(該低壓風扇)(S28),並且該控制器則發送通知(S30),以警示該外部交流電源與該外部直流電源皆為異常供電,然後該控制器則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態(S14)。
綜上所述,本發明係具有以下之特徵與優點:1、外部交流電源Vac優先供電:當該外部交流電源Vac供電時,若偵測到該外部交流電源Vac仍為正常供電,則維持該伺服器冷卻系統由該外部交流電源供電;反之,當該外部直流電源Vdc供電時,若偵測到該外部交流電源Vac恢復正常供電,則切換回該外部交流電源Vac對該伺服器冷卻系統供電; 2、使用壽命高:在該外部交流電源Vac供電與該外部直流電源Vdc供電的切換過程,會先停止運轉該高壓冷卻裝置C1(該高壓壓縮機)與該低壓冷卻裝置C2(該低壓風扇),以確保該些冷卻裝置之安全運轉並且增加其使用壽命;3、增加供電彈性:透過該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc共用的隔離式供電選擇控制架構,可以在外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc隔離的條件下,讓系統更具彈性(flexibility),可依供電環境選擇使用該外部交流電源Vac或該外部直流電源Vdc;4、提高供電可靠度:當該外部交流電源Vac發生異常時,透過自動切換至該外部直流電源Vac供電,可增加系統正常運作的工作電源範圍,也可依實際供電環境條件,選擇最佳的系統供電方式,以提高供電可靠度(reliability);及5、確保供電安全性:透過隔離式的供電架構,使得該外部交流電源Vac與該外部直流電源Vdc無同時共地供電的情況發生,除了確保供電安全性(safety)之外,隔離式供電架構也可提供交流與直流電源需要隔離的電源環境中應用。
惟,以上所述,僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式,惟本發明之特徵並不侷限於此,並非用以限制本發明,本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準,凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例,皆應包含於本發明之範疇中,任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內,可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
Vac‧‧‧外部交流電源
Vdc‧‧‧外部直流電源
C1‧‧‧高壓冷卻裝置
C2‧‧‧低壓冷卻裝置
10‧‧‧交流輸入子系統
20‧‧‧直流輸入子系統
30‧‧‧驅動控制子系統
Vo1‧‧‧第一直流電壓
Vo2‧‧‧第二直流電壓
Vo3‧‧‧第三直流電壓
Vo4‧‧‧第四直流電壓
Vau1‧‧‧高壓輔助電源
Vau2‧‧‧低壓輔助電源
102‧‧‧交流控制開關
104‧‧‧第一電磁干擾濾波器
106‧‧‧第一整流電路
108‧‧‧降壓電路
110‧‧‧第二整流電路
112‧‧‧零交越偵測電路
114‧‧‧交流電壓偵測電路
202‧‧‧第二電磁干擾濾波器
204‧‧‧直流控制開關
206‧‧‧升壓電路
208‧‧‧直流電壓偵測電路
302‧‧‧控制器
304‧‧‧高壓驅動電路
306‧‧‧低壓驅動電路
308‧‧‧高壓輔助電源轉換器
310‧‧‧低壓輔助電源轉換器
Svzc‧‧‧零交越點信號
Svac‧‧‧交流電壓信號
Svdc‧‧‧直流電壓信號

Claims (13)

  1. 一種具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統,係電性連接一外部交流電源與一外部直流電源,以驅動至少一高壓冷卻裝置與至少一低壓冷卻裝置,該伺服器冷卻系統係包含:一交流輸入子系統,係接收該外部交流電源,以提供一第一直流電壓與一第二直流電壓,其中,該第二直流電壓係降壓轉換該第一直流電壓所得;一直流輸入子系統,係接收該外部直流電源,以提供一第三直流電壓與一第四直流電壓,其中,該第四直流電壓係升壓轉換該第三直流電壓所得;及一驅動控制子系統,係電性連接該交流輸入子系統與該直流輸入子系統,並且接收該第一直流電壓、該第二直流電壓、該第三直流電壓以及該第四直流電壓;其中,當該外部交流電源正常供電時,該驅動控制子系統係控制該第一直流電壓與該第二直流電壓分別對該高壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置供電;當該外部交流電源異常供電而該外部直流電源正常供電,該驅動控制子系統係控制該第四直流電壓與該第三直流電壓分別對該高壓冷卻裝置與該低壓冷卻裝置供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器冷卻系統,其中該交流輸入子系統係包含:一交流控制開關,係接收該外部交流電源;一第一電磁干擾濾波器,係電性連接該交流控制開關,以消除該 外部交流電源之雜訊;一第一整流電路,係電性連接該第一電磁干擾濾波器,以整流該外部交流電源,進而輸出該第一直流電壓;及一降壓電路,係電性連接該第一整流電路,以接收該第一直流電壓並且降壓轉換該第一直流電壓,進而輸出該第二直流電壓;其中,該直流輸入子系統係包含:一第二電磁干擾濾波器,係接收該外部直流電源,以消除該外部直流電源之雜訊,並輸出一低壓輔助電源;一直流控制開關,係電性連接該第二電磁干擾濾波器,以導入該外部直流電源為一第三直流電壓;及一升壓電路,係電性連接該直流控制開關,以接收該第三直流電壓並且升壓轉換該第三直流電壓,進而輸出該第四直流電壓;及其中,該驅動控制子系統係包含:一控制器;一高壓驅動電路,係電性連接該控制器、該第一整流電路以及該升壓電路,以驅動該高壓冷卻裝置;及一低壓驅動電路,係電性連接該控制器、該直流控制開關以及該降壓電路,以驅動該低壓冷卻裝置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之伺服器冷卻系統,其中該交流輸入子系統係更包含:一第二整流電路,係接收該外部交流電源,以整流該外部交流電源,並且輸出一高壓輔助電源;一零交越偵測電路,係接收該外部交流電源,以偵測該外部交流電源之零交越點,並且輸出一零交越點信號;及一交流電壓偵測電路,係接收該外部交流電源,以偵測該外部交 流電源之電壓振幅,並且輸出一交流電壓信號;其中,該直流輸入子系統係更包含:一直流電壓偵測電路,係透過該直流控制開關與該第二電磁干擾濾波器接收該外部直流電源,以偵測該外部直流電源之電壓振幅,並且輸出一直流電壓信號;其中,該驅動控制子系統係更包含:一高壓輔助電源轉換器,係接收該高壓輔助電源,並且轉換該高壓輔助電源之電壓振幅,以提供該驅動控制子系統所需之電力;及一低壓輔助電源轉換器,係接收該低壓輔助電源,並且轉換該低壓輔助電源之電壓振幅,以提供該驅動控制子系統所需之電力。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之伺服器冷卻系統,其中當該外部交流電源與該外部直流電源輸入至該伺服器冷卻系統時,該交流輸入子系統與該直流輸入子系統係分別提供該高壓輔助電源與該低壓輔助電源至該驅動控制子系統,該控制器則控制該伺服器冷卻系統進入一待機狀態。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之伺服器冷卻系統,其中當該控制器偵測該外部交流電源正常供電時,該控制器則截止該直流控制開關與導通該交流控制開關,進而控制該伺服器冷卻系統進入一交流操作狀態;其中當該控制器偵測該外部交流電源異常供電而該外部直流電源正常供電時,該控制器則截止該交流控制開關與導通該直流控制開關,進而控制該伺服器冷卻系統進入一直流操作狀態;其中當該控制器偵測該外部交流電源與該外部直流電源皆異常供電時,該控制器則控制該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之伺服器冷卻系統,其中該控制器係根據該零交越點信號,判斷該外部交流電源之頻率是否正常,並且根據該交流電壓信號判斷該外部交流電源之振幅是否正常,其中當該外部交流電源之頻率與振幅皆為正常時,則視為該外部交流電源正常供電,當該外部交流電源之頻率與振幅任一者為異常時,則視為該外部交流電源異常供電。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之伺服器冷卻系統,其中該控制器係根據該直流電壓信號判斷該外部直流電源之振幅是否正常,其中當該外部直流電源之振幅正常時,則視為該外部直流電源正常供電,當該外部直流電源之振幅異常時,則視為該外部直流電源異常供電。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器冷卻系統,其中該高壓冷卻裝置係為一高壓壓縮機,該低壓冷卻裝置係為一低壓風扇。
  9. 一種具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統之操作方法,係包含下列步驟:(a)輸入一外部交流電源與一外部直流電源至該伺服器冷卻系統,以建立一驅動控制級之輔助電源,並且控制該伺服器冷卻系統進入一待機狀態;(b)判斷該外部交流電源是否正常,若該外部交流電源正常,則截止一直流控制開關與導通一交流控制開關,進而使該伺服器冷卻系統進入一交流操作狀態;(c)若該外部交流電源異常,則截止該交流控制開關與導通該直流控制開關;(d)判斷該外部直流電源是否正常,若該外部直流電源正常,則該伺服器冷卻系統進入一直流操作狀態;及 (e)若該外部直流電源異常,則該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之伺服器冷卻系統之操作方法,其中,在步驟(b)中,當該伺服器冷卻系統進入該交流操作狀態後,係包含下列步驟:(b1)判斷該外部交流電源是否正常,若該外部交流電源正常,則維持該伺服器冷卻系統為該交流操作狀態;(b2)若該外部交流電源異常,則截止該交流控制開關與導通該直流控制開關;(b3)判斷該外部直流電源是否正常,若該外部直流電源正常,則該伺服器冷卻系統進入該直流操作狀態;及(b4)若該外部直流電源異常,則該伺服器冷卻系統進入該待機狀態。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之伺服器冷卻系統之操作方法,其中,在步驟(d)中,當該伺服器冷卻系統進入該直流操作狀態後,係包含下列步驟:(d1)判斷該外部直流電源是否正常,若該外部直流電源異常,則該伺服器冷卻系統進入該待機狀態;若該外部直流電源正常,則判斷該外部交流電源是否正常,若該外部交流電源異常,則維持該伺服器冷卻系統為該直流操作狀態;及(d2)若該外部交流電源正常,則截止該直流控制開關與導通該交流控制開關,進而使該伺服器冷卻系統進入該交流操作狀態。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之伺服器冷卻系統之操作方法,其中,在步驟(b)中,透過判斷該外部交流電源之頻率與振幅,以判斷該外部交流電源是否正常,其中當該外部交流電源之頻率與振 幅皆為正常時,則視為該外部交流電源正常供電,當該外部交流電源之頻率與振幅任一者為異常時,則視為該外部交流電源異常供電。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之伺服器冷卻系統之操作方法,其中,在步驟(d)中,透過判斷該外部直流電源之振幅,以判斷該外部直流電源是否正常,其中當該外部直流電源之振幅正常時,則視為該外部直流電源正常供電,當該外部直流電源之振幅異常時,則視為該外部直流電源異常供電。
TW101137843A 2012-10-12 2012-10-12 具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法 TWI510746B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101137843A TWI510746B (zh) 2012-10-12 2012-10-12 具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法
US13/743,873 US8879293B2 (en) 2012-10-12 2013-01-17 Cooling system of server with AC and DC power sources and method of operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101137843A TWI510746B (zh) 2012-10-12 2012-10-12 具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201414966A TW201414966A (zh) 2014-04-16
TWI510746B true TWI510746B (zh) 2015-12-01

Family

ID=50474726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101137843A TWI510746B (zh) 2012-10-12 2012-10-12 具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8879293B2 (zh)
TW (1) TWI510746B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014110363A1 (de) * 2014-07-23 2016-01-28 Weiss Klimatechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zum Betrieb eines Luftkonditionierungsgerätes zum Kühlen von wärmeerzeugenden Geräten sowie Luftkonditionierungsgerät
CN104539041B (zh) * 2014-12-09 2017-01-18 广东美的暖通设备有限公司 多联机空调系统及其室内机后备电源装置、控制方法
US10342163B2 (en) 2015-12-02 2019-07-02 Google Llc Cooling a data center
DE102016213070B4 (de) * 2016-07-18 2017-05-11 Continental Automotive Gmbh Fahrzeugbordnetz und Verfahren

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI228859B (en) * 2003-09-30 2005-03-01 Nat Univ Chung Cheng An integrating dc-to-dc electric energy converter with dual inputs of high and low voltage sources
TWM291650U (en) * 2005-12-07 2006-06-01 Nan Kai Inst Technology Power modulation supplier
US20080304303A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 World Friendship Co., Ltd. Power converting device
CN201536275U (zh) * 2009-11-18 2010-07-28 陆乐 一种多功能开关电源

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201032029A (en) * 2009-02-24 2010-09-01 Acbel Polytech Inc Detachable heat dissipating package structure for intermediate bus converter (IBC)
US8130501B2 (en) * 2009-06-30 2012-03-06 Teco-Westinghouse Motor Company Pluggable power cell for an inverter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI228859B (en) * 2003-09-30 2005-03-01 Nat Univ Chung Cheng An integrating dc-to-dc electric energy converter with dual inputs of high and low voltage sources
TWM291650U (en) * 2005-12-07 2006-06-01 Nan Kai Inst Technology Power modulation supplier
US20080304303A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 World Friendship Co., Ltd. Power converting device
CN201536275U (zh) * 2009-11-18 2010-07-28 陆乐 一种多功能开关电源

Also Published As

Publication number Publication date
US8879293B2 (en) 2014-11-04
US20140103713A1 (en) 2014-04-17
TW201414966A (zh) 2014-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9240737B2 (en) Control device for switching power supply circuit, and heat pump unit
WO2014054243A1 (ja) 電力制御システム及び太陽光発電システム
JP5486400B2 (ja) 省電力ラインインタラクティブ無停電電源装置
TWI510746B (zh) 具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法
TWI601353B (zh) Distributed module type grid connection conversion device and its control method
JP5150364B2 (ja) 省エネルギー電源装置
JP2012244882A (ja) 集電箱
CN102104277A (zh) 冗余电源控制方法、装置及系统
JP2011099597A (ja) 空気調和機
US8390260B2 (en) Power supply for negative voltage load
US20140021790A1 (en) Method for controlling output waveforms of an uninterruptible power supply
JP2010252574A (ja) 無停電電源装置、無停電電源装置用プログラム及び無停電電源装置の制御方法
JP4276193B2 (ja) 瞬時電圧低下補償装置の充電方法
JP2011247497A (ja) 空気調和装置
CN103730946B (zh) 具有交流与直流供电的服务器冷却系统及其操作方法
JP2013141344A (ja) スイッチング電源装置及び空気調和機
JP2007202285A (ja) スイッチング電源装置及びスイッチング電源の制御方法
JP5703524B2 (ja) 電源ユニット
CN107302314B (zh) 电源转换装置及防止电源转换装置异常关机的方法
JP2015043642A (ja) パワーコンディショナ
WO2017047123A1 (ja) 空気調和機および空気調和機の制御方法
WO2023238229A1 (ja) 電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器
JP2008099510A (ja) 直流電源装置とそれを用いた機器
JP5050485B2 (ja) 電動機制御装置およびそれを備えた空気調和機
JPH08182306A (ja) 空気調和機