本申请实施例公开了一种供电装置、供电系统及数据中心，用以减少功率变换环节，降低设备成本和电路损耗。供电装置包括：固态变压器，用于将交流电转换为第一直流电；第一直流/直流变换器，与固态变压器耦合，用于将第一直流电转换为第二直流电；储能部件，与第一直流/直流变换器耦合，用于对第二直流电进行储能；第二直流/直流变换器，与第一直流/直流变换器耦合，用于将第二直流电转换为第三直流电，第三直流电用于为负载供电。直流电用于为负载供电。直流电用于为负载供电。
【技术实现步骤摘要】
一种供电装置、供电系统及数据中心
[0001]本申请是分案申请，原申请的申请号是202010125643.4，原申请日是2020年02月27日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
[0002]本申请涉及供电领域，尤其涉及一种供电装置、供电系统及数据中心。
技术介绍
[0003]在数据中心供电领域，电网进入建筑物的供电为中压交流电(例如10kV交流电)，而数据中心中的负载(例如服务器)需要低压直流电(例如12V直流电)供电，那么在电网进入建筑物后，需要经过变换器将中压交流电转换为低压直流电，为负载供电。
[0004]现有技术中，一种数据中心的供电系统的结构示意图可以如图1所示。在图1中，10kV交流电经过低频变压器后转换为400V交流电；400V交流电经过高压直流(high voltage direct current，HVDC)变换器以后，转换为240V直流电；240V直流电经过服务器电源进行电压变换，转换为12V直流电，为负载供电。供电系统中还包括电池，电池与HVDC变换器的输出端连接，以实现备电。当供电系统无电能输入时，可以通过电池储备的电能为负载供电。
[0005]在图1所示的供电系统中，HVDC变换器包含交流(alternating current，AC)/直流(direct current，DC)变换器和DC/DC变换器这两级变换器，AC/DC变换器用于将交流电转换为直流电，DC/DC变换器的输出用于实现电池备电以及为服务器电源提供输入。由于电池的电压在充放电期间是动态变化的，因此HVDC输出的240V直流电是动态变化的，如果用变化的240V直流电通过一级DC/DC变换器变成12V直流电，12V直流电的电源指标较差，很难满足负载的要求，为此，服务器电源内一般需要一级DC/DC变换器将输入的直流电稳定在一个稳定值，然后再通过一级DC/DC变换器转换为所需要的12V直流电，因此服务器电源内一般也有两级变换器。
[0006]在图1所示的供电系统中，功率变换环节较多，导致设备成本和电路损耗增加。
[0007]综上，亟需一种数据中心的供电方案，以减少功率变换环节，降低设备成本和电路损耗。
技术实现思路
[0008]本申请实施例提供一种供电装置、供电系统及数据中心，用以减少功率变换环节，降低设备成本和电路损耗。
[0009]第一方面，本申请实施例提供一种供电装置，该供电装置包括：固态变压器，用于将交流电转换为第一直流电；第一直流/直流变换器，与固态变压器耦合，用于将第一直流电转换为第二直流电；储能部件，与第一直流/直流变换器耦合，用于对第二直流电进行储能；第二直流/直流变换器，与第一直流/直流变换器耦合，用于将第二直流电转换为第三直流电，第三直流电用于为负载供电。
[0010]其中，负载可以为数据中心的服务器，储能部件可以为电池。
[0011]采用第一方面提供的供电装置，采用固态变压器对交流电进行变换后得到第一直流电，第一直流电可以经过第二DC/DC变换器进行变换后直接输出给负载，为负载供电。与现有技术提供的供电系统相比，将交流电转换成为负载供电的直流电所需的功率变换器件较少，减少了供电装置的成本和占地面积，降低了供电环节的损耗。此外，在进行储能时，通过第一DC/DC变换器将第一直流电转换为第二直流电后，由储能部件对第二直流电进行储能，可以使得储能部件的电压变化不对第二DC/DC变换器产生影响，避免为负载供电时出现电压波动的现象。
[0012]具体地，固态变压器可以包括：第一交流/直流变换器，用于将交流电转换为初级直流电；高频直流/直流变换器，与第一交流/直流变换器耦合，用于将初级直流电换为第一直流电。
[0013]在固态变压器中采用高频DC/DC变换器，与低频DC/DC变换器相比，工作频率更高，该高频DC/DC变换器用的材料(例如绕线)较少、结构尺寸较小、成本较低。
[0014]在一种可能的设计中，固态变压器还包括：控制器，用于对高频直流/直流变换器的参数进行控制。
[0015]其中，高频DC/DC变换器的参数可以包括下垂斜率，还可以包括电压环和电流环的带宽。
[0016]在一种可能的设计中，第一方面提供的供电装置还包括：开关单元，开关单元的第一端与第一直流/直流变换器耦合，第二端与第二直流/直流变换器耦合。
[0017]采用上述方案，在供电装置中的固态变压器需要维护时，可以控制开关单元断开，从而使得维护人员可以对固态变压器进行维护。在固态变压器维护完成后，可以控制开关单元闭合，从而使得供电装置继续工作，为负载供电。
[0018]第二方面本申请实施例提供一种供电系统，该供电系统包括第一供电装置、第二供电装置以及母联开关单元；第一供电装置包括：第一固态变压器，用于将第一交流电转换为第一直流电；第一直流/直流变换器，与第一固态变压器耦合，用于将第一直流电转换为第二直流电；第一储能部件，与第一直流/直流变换器耦合，用于对第二直流电进行储能；第一开关单元，分别与第一直流/直流变换器以及第二直流/直流变换器耦合；第二直流/直流变换器，与第一开关耦合，用于将第二直流电转换为第三直流电，第三直流电用于为负载供电；第二供电装置包括：第二固态变压器，用于将第二交流电转换为第四直流电；第三直流/直流变换器，与第二固态变压器耦合，用于将第四直流电转换为第五直流电；第二储能部件，与第三直流/直流变换器耦合，用于对第五直流电进行储能；第二开关单元，分别与第三直流/直流变换器以及第四直流/直流变换器耦合；第四直流/直流变换器，与第二开关单元耦合，用于将第五直流电转换为第六直流电，第六直流电用于为负载供电；其中，母联开关单元的两端分别与第一开关单元和第二开关单元耦合。
[0019]其中，负载可以为数据中心的服务器，第一储能部件和第二储能部件可以为电池，第三直流电用于为服务器中的部分部件供电，第六直流电用于为服务器中的另一部分部件供电。
[0020]采用第二方面提供的供电系统，在每个供电装置中，可以采用固态变压器对交流电进行变换后得到直流电，得到的直流电经过DC/DC变换器后转换成为负载中的部分部件
供电的直流电，在这一转换过程中，所需的功率变换器件较少，减少了供电装置的成本和占地面积，降低了供电环节的损耗。此外，在进行储能时，通过另一DC/DC变换器将固态变压器输出的直流电转换为对储能部件进行储能的直流电，可以使得储能部件在充放电过程中的电压波动不对下一级电路产生影响，避免为负载中的部件供电时出现电压波动的现象。通过供电系统中的两个供电装置，可以实现为负载中的全部部件供电，两个供电装置中的功率变换器件均较少，从而减少了供电系统的成本和占地面积，降低了供电环节的损耗。
[0021]具体地，第一固态变压器包括：第五交流/直流变换器，用于将第一交流电转换为第一初级直流电；第一高频直流/直流变换器，与第五交流/直流变换器耦合，用于将第一初级直流电转换为第一直流电；第二固态变压器包括：第六交流/直流变换器，用于将第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种供电系统，其特征在于，包括第一供电装置、第二供电装置以及母联开关单元；所述第一供电装置包括：第一固态变压器，用于将第一交流电转换为第一直流电；第一直流/直流变换器，与所述第一固态变压器耦合，用于将所述第一直流电转换为第二直流电进行储能；第一开关单元，分别与所述第一直流/直流变换器以及第二直流/直流变换器耦合；所述第二直流/直流变换器，与所述第一开关耦合，用于将所述第二直流电转换为第三直流电，所述第三直流电用于为负载供电；所述第二供电装置包括：第二固态变压器，用于将第二交流电转换为第四直流电；第三直流/直流变换器，与所述第二固态变压器耦合，用于将所述第四直流电转换为第五直流电；第二开关单元，分别与所述第三直流/直流变换器以及第四直流/直流变换器耦合；所述第四直流/直流变换器，与所述第二开关单元耦合，用于将所述第五直流电转换为第六直流电，所述第六直流电用于为所述负载供电；其中，所述母联开关单元的两端分别与所述第一开关单元和所述第二开关单元耦合；在所述第一固态变压器需要维护时，所述母联开关单元闭合后所述第一开关单元断开。2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括控制器，在所述第一固态变压器需要维护时，在所述母联开关单元两端电压之差小于设定阈值或者所述母联开关单元的一端有电另一端无电的情况下，所述控制器控制所述母联开关单元闭合，控制所述第一开关单元断开。3.如权利要求1或2所述的供电系统，其特征在于，在所述第一固态变压器维护完成后，所述第一开关单元闭合后所述母联开关单元断开。4.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，在所述第二固态变压器需要维护时，所述母联开关单元闭合...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄朱勇，张晓飞，蒋正东，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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