一种机架自主储能不停电供电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种机架自主储能不停电供电系统，包括机柜，其特征在于，所述机柜的机架上配置有AC/DC开关电源冗余模块化阵列；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输入端与交流输入变配电的输出端相连，输出端与IT设备的DC/DC变换模块相连；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输出端还配置有作为过渡备用能源的电容储能冗余模块化阵列。本发明专利技术使得数据中心供电在可靠性和运行效率上得到提高，并且降低建设成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据中心供电
，特别是涉及一种机架自主储能不停电供电系统。
技术介绍
传统数据中心供电系统是以UPS供电系统为典型特征的不停电供电系统，如图1所示，其能源配置包括：可连续供电的主能源(市电，作为主要的连续输入交流电源)、可连续供电的备用能源(柴油发电机组，也简称“油机”。市电电网故障时，保证连续输入交流供电)、主备能源转换期间保证IT设备连续不间断供电的过渡备用能源(蓄电池，市电故障后，在油机起动及与市电切换期间，通常在15s内，通过传统AC/DC和DC/AC双变换UPS，维持向IT设备负载不间断供电)。在不停电供电产生的初期，由于选用蓄电池作为系统过渡备用能源，蓄电池是直流能源，把它配置在交流供电系统中，蓄电池充电需要AC/DC变换，蓄电池供电需要DC/AC逆变，这就是传统UPS供电系统体系结构产生的过程，通常称为双转换UPS系统，如图2所示。从图2可以看出，传统UPS供电系统当前要解决的问题归纳起来有三点：(1)抑制系统中谐波电流的产生和治理问题。包括：加大零线规格和前端设备(变压器、油机、配电开关、转换开关等)容量，以便降低谐波电流影响；改为采用6脉冲整流前加有源滤波器，或改为采用12脉冲整流+11次无源滤波器，或改为采用PFC高频整流方案等。(2)提高系统可用性。包括：提高设备可靠性，设备降容使用；对系统采用双总线冗余配置，对设备采用冗余配置；配置模块化UPS；提高设备智能监测和管理功能；采用集成化系统设计，解决系统中各类设备阻抗和连接方式的匹配问题，最大限度地减少安装和维护过程中的人为错误等。(3)提高系统的适应性。包括：采用模块化设计，局部系统有扩容功能，减少系统运行初期设备购置成本和运行成本；采用标准化设计，简化系统设计和建造流程，为系统安装和可能的变更、移动和扩容提供可能性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种机架自主储能不停电供电系统，使得数据中心供电在可靠性和运行效率上得到提高，并且降低建设成本。本专利技术的专利技术人发现，现在的数据中心供电系统模式产生于50年前，存在的问题是由供电模式和系统方案决定的，很多问题是固有的，是方案本身无法解决的，随着IT技术的进步和对供电系统要求的不断提高，传统的系统为能勉强满足不断提高的使用需求，出现不断复杂化，造成结构臃肿、成本迅速攀升、效率低下、可靠性难以有效提高的趋势和困境。但是，以下两点变化为传统UPS供电方案的变革提供了条件：(1)柴油发电机组成为系统必备的可连续运行的主备用能源；(2)备用蓄电池的功能由不停电供电的主要备用能源，变为用于市电故障后，备用柴油发电机组起动时间内，负责向负载供电的过渡备用能源，后备时间大幅度缩减，最短时间为柴油发电机组起动时间15s左右。因此，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种机架自主储能不停电供电系统，包括机柜，所述机柜的机架上配置有AC/DC开关电源冗余模块化阵列；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输入端与交流输入变配电的输出端相连，输出端与IT设备的DC/DC变换模块相连；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输出端还配置有作为过渡备用能源的电容储能冗余模块化阵列。所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列通过热插拔的方式安装在机架的配电背板上。所述电容储能冗余模块化阵列中每个模块均包括储能单元电容模块、电容充电控制模块和电容升压DC/DC模块，所述电容充电控制模块一端与所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输出端相连，另一端与所述储能单元电容模块相连，所述电容充电控制模块两端并联有所述电容升压DC/DC模块；所述电容充电控制模块在所述储能单元电容模块充电时打开，在所述储能单元电容模块充满电或放电时关闭。所述储能单元电容模块通过N个锂离子电容器串联而成，并附加均衡电路(在满载情况下，储能电容单元模块输出电压下降至20％的时间≧30s)。所述电容充电控制模块为由一只绝缘栅双极型晶体管组成的电容充电控制电路。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过改变过渡备用能源(蓄电池)在系统中的配置位置，(由集中配置在交流系统中，改为分散配置在IT设备机架直流系统中，)从根本上去掉在主电路中的传统UPS中的AC/DC和DC/AC变换，进而去掉整个传统的UPS系统，使得数据中心供电在提高可靠性、提高运行效率、降低建设成本等方面，都取得了巨大的效果。附图说明图1是现有技术中数据中心供电系统能源配置图；图2是现有技术中双转换UPS系统产生过程示意图；图3是本专利技术与传统数据中心UPS系统配置比较示意图；图4是机架自主储能不停电供电系统组成示意图；图5是AC/DC开关电源和电容储能两种单元模块的功能示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种机架自主储能不停电供电系统，包括机柜，所述机柜的机架上配置有AC/DC开关电源冗余模块化阵列；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输入端与交流输入变配电的输出端相连，输出端与IT设备的DC/DC变换模块相连；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输出端还配置有作为过渡备用能源的电容储能冗余模块化阵列。由此可见，本专利技术改变过渡备用能源(蓄电池)在传统数据中心供电系统中的配置位置，由集中配置在交流系统中，改为分散配置在IT设备机架直流系统中，从根本上去掉在主电路中的传统UPS中的AC/DC和DC/AC变换，进而去掉整个传统的UPS系统，这样就可去掉传统UPS供电系统中最薄弱的AC/DC(充电)和DC/AC(电池输出)环节。图3是本专利技术与传统UPS系统的系统配置比较示意图。机架自主储能不停电供电系统的核心要点是：通过改变供电系统中过渡备用能源(蓄电池)的配置位置，把传统蓄电池集中配置在交流系统中，改为分散配置在IT机架设备开关电源如12V直流输出端，借用IT设备开关电源完成电压调控和通过增加过渡储能(LIC)功能，来实现机架自主储能不停电供电系统。由机架自主储能不停电供电系统组成的数据中心供电系统表示在图4中(其中：机柜机架IT设备开关电源输出以直流12V、模块功率1.2kW为例；也可根据需要采用24V、模块功率最大5kW或48V、模块功率最大10kW，不影响本专利技术设计思想)。由图4可以看出，整个供电系统所包含的内容和配置特点：交流输入集中配置，包括输入变压器、油机、ATS转换开关、总配电等，去掉了传统的UPS供电系统；IT设备(图4中所示为服务器)去掉传统12V输出开关电源，保留低压DC/DC变换模块；在机柜的机架中配置AC/DC 12V开关电源N+1冗余模块化阵列；在开关电源DC12V输出端配置电容储能N+1冗余模块化阵列；AC/DC开关电源模块化阵列和电容储能模块化阵列都安装在标准IT设备机架中，每部分都有配电背板，各模块单元都可在背板上热插拔更换。机架自主储能不停电供电系统包括AC/DC开关电源和电容储能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机架自主储能不停电供电系统，包括机柜，其特征在于，所述机柜的机架上配置有AC/DC开关电源冗余模块化阵列；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输入端与交流输入变配电的输出端相连，输出端与IT设备的DC/DC变换模块相连；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输出端还配置有作为过渡备用能源的电容储能冗余模块化阵列。

【技术特征摘要】
1.一种机架自主储能不停电供电系统，包括机柜，其特征在于，所述机柜的机架上配置有AC/DC开关电源冗余模块化阵列；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输入端与交流输入变配电的输出端相连，输出端与IT设备的DC/DC变换模块相连；所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列的输出端还配置有作为过渡备用能源的电容储能冗余模块化阵列。2.根据权利要求1所述的机架自主储能不停电供电系统，其特征在于，所述AC/DC开关电源冗余模块化阵列通过热插拔的方式安装在机架的配电背板上。3.根据权利要求1所述的机架自主储能不停电供电系统，其特征在于，所述电容储能冗余模块化阵列中每个模块均包括储能单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广明，孟海军，
申请(专利权)人：张广明，
类型：发明
国别省市：北京;11