专利名称：用于货柜式数据中心的电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源系统，尤其涉及一种用于货柜式数据中心的电源系统。
背景技术：
货柜式数据中心(Container Data Center)是一种可对大量的网络通信数据进行数据处理以及数据存储的设备。在货柜式数据中心的设计过程中，其电源的能量利用效率 (Power Utilization Efficiency, PUE)是人们经常关注的一个问题。货柜式数据中心的电源系统通常包括一个不间断电源模组(Uninterruptible Power Supply, UPS)、电源分配单元(Power Distribution Unit, PDU)以及电源供应装置 (Power Supply Unit，PSU)。在电源供应装置内部通常包括一个直流-直流转换器和一个较大的储能电容。在电压转换的过程中存在能量的损耗，该能量的损耗以热能的方式散发到外界环境。在一般情况下，需要在电源供应装置上加装一个风扇以提高其散热性能。但由于储能电容的容量及体积较大，会对电源供应装置的风阻有一定的影响，影响电源供应装置散热效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有较好散热性能的电源系统。一种用于货柜式数据中心的电源系统，包括不间断电源模组，不间断电源模组包括交流-直流转换器和电池模组，交流-直流转换器将外界交流电压信号转换为直流电压信号；电源供应装置，电源供应装置包括直流-直流转换器，直流-直流转换器的输入端与不间断电源模组的输出端连接，直流-直流转换器将电源供应装置输入端的电压信号转换为后续负载元件工作所需的电压信号；以及储能电容，储能电容连接在电源供应装置的输入端与接地端之间，且设置在电源供应装置的外部。由于储能电容的容量及体积较大，将其移出电源供应装置内部有助于改善电源供应装置内部的通风性能，提高电源供应装置的散热效率。同时，由于电源供应装置外部的温度要低于电源供应装置内部的温度，所述储能电容可采用耐热温度较低的电容，从而节省了成本。下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明实施例的电源系统的功能模块图。主要元件符号说明电源系统10不间断电源模组110
交流-直流转换器111
电池模组112
电源分配单元120
开关装置121
电源供应装置130
直流-直流转换器131
滤波电容132
储能电容140
负载150
具体实施例方式请参见图1，本发明实施例的用于货柜式数据中心的电源系统10包括不间断电源模组110、电源分配单元120、电源供应装置130、储能电容140以及负载150。不间断电源模组110包括交流-直流转换器111和电池模组112，交流-直流转换器111的输入端与将外界交流电压信号相连，用于将外界交流电压信号转换为直流电压信号。所述外界交流电压信号的大小为400V到480V之间，其可来至供电设施中的发电机、燃气涡轮机或者燃料驱动的发电机。所述交流-直流转换器111的输出电压为320V到400V 之间。所述电池模组112与交流-直流转换器111的输出端电学连接。当外界电源发生故障时，所述电池模组112可继续为不间断电源模组110的后续电路提供电能。根据需要，所述电池模组112为一蓄电池模组，在不间断电源模组110正常工作时，所述交流-直流转换器111可在输出直流电压信号的同时为该蓄电池模组112充电。电源分配单元120包括开关装置121。开关装置121的输入端与交流-直流转换器111的输出端连接。通过控制开关装置121的开启和关闭状态来选择性地为后续的电源供应装置130供电。开关装置121可包括多组开关单元，每个开关单元单独控制一个电源供应装置130。根据需要，不间断电源模组110亦可不通过电源分配单元120直接与电源供应装置130相连接从而为电源供应装置130供电。在本实施例中，储能电容140设置在该电源分配单元120的内部。在不设置电源分配单元120时，储能电容140可设置在不间断电源模组110之中。电源供应装置130包括直流-直流转换器131以及滤波电容132。直流-直流转换器131的输入端与开关装置121的输出端连接，该直流-直流转换器131用于将开关装置 121输出端的电压信号转换成后续负载150正常工作所需的标准电压信号，如5V或者12V 的电压信号。负载150可以是货柜式数据中心内部的存储器或处理器等单元。在本实施例中，直流-直流转换器131将开关装置121输出端的400V的电压信号转换成直流-直流转换器131输出端的12V的电压信号。所述滤波电容132的一端连接在电源分配单元120的输出端上，其另一端与接地端相连接。该滤波电容132的作用在于将输入电压的偏差值维持在一定的范围之内。对于一般的电源系统，其纹波电压(RippleVoltage)通常规定为输入电压的左右。即对于标准输入电压为400V的情况下，一般需要利用滤波电容132将输入电压维持在400V士4V的电压范围内。储能电容140的一端与电源供应装置130的输入端相连，其另一端与接地端连接。所述储能电容140的作用在于在系统断电后，储能电容140仍然能够在一段时间内(如 20ms)为后续电路提供电能，从而为后续电路的正常关闭提供一定的缓冲时间。需要说明的是，储能电容140和电池模组112的作用并不一致。电池模组112的作用在于当遇见突然停电的情况时，电池模组112内部所储存的电能可以继续供应给电源供应装置130，使其维持正常工作，其持续时间通常长达几十分钟或者几个小时以上。而储能电容140的作用主要在于在系统正常关闭的情况下，使后续电路可以有一定的关闭缓冲时间(如20ms)，以在该关闭缓冲时间内实现数据保存或者执行关闭动作等。具体地，所述直流-直流转换器131为全桥直流转换电路，其通常包括将将直流电压转换为高频交流电压的开关，对高频交流电压进行降压的变压器线圈以及后续的整流稳压电路。通过选择变压器线圈的主线圈和副线圈的匝数比来控制电压改变的比例。在本实施例中，所述变压器线圈的匝数比为Np Ns = 40 2，其中Np代表主线圈的匝数，Ns代表副线圈的匝数。在上述的用于货柜式数据中心的电源系统10中，将储能电容140从电源供应装置 130的内部转移到电源分配单元120的内部。由于储能电容140的容量及体积较大，将储能电容140移出电源供应装置130后，可有效改善电源供应装置130内部的通风性能，从而提高其散热效率。对于利用风扇对电源供应装置130进行散热的情况下，使用较低的风扇转速仍然能够起到较好的散热效果。下面将以储能电容140和滤波电容132的实际计算值来说明本发明实施方式的技术效果。 对于储能电容140来说，其电容值Ch。ld通常满足以下公式
权利要求
1.一种用于货柜式数据中心的电源系统，包括不间断电源模组，所述不间断电源模组包括交流-直流转换器和电池模组，所述交流-直流转换器将外界交流电压信号转换为直流电压信号；电源供应装置，所述电源供应装置包括直流-直流转换器，所述直流-直流转换器的输入端与不间断电源模组的输出端连接，所述直流-直流转换器将电源供应装置输入端的电压信号转换为后续负载元件工作所需的电压信号；以及储能电容，所述储能电容连接在该电源供应装置的输入端与接地端之间，且设置在电源供应装置的外部。
2.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述不间断电源模组进一步包括一电池模组，所述电池模组连接在直流-直流转换器的输出端，用于在外界电源故障期间为后续电路提供电能。
3.如权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述电池模组为蓄电池模组，在正常工作期间所述交流-直流转换器在输出直流电压信号的同时为电池模组充电。
4.如权利要求2或3所述的电源系统，其特征在于，所述电池模组包括多个以并联方式电连接的电池单元。
5.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统进一步包括一电源分配单元，所述电源分配单元连接在不间断电源模组与电源供应装置之间，从而选择性地为电源供应装置供电。
6.如权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述储能电容设置在电源分配单元的内部。
7.如权利要求6所述的电源系统，其特征在于，所述电源分配单元包括串联在不间断电源模组的输出端与电源供应装置的输入端之间的开关装置，所述储能电容连接在开关装置的输出端与接地端之间。
8.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述电源供应装置进一步包括滤波电容，所述滤波电容连接在直流-直流转换器的输入端和接地端之间。
全文摘要
一种用于货柜式数据中心的电源系统，包括不间断电源模组、电源供应装置以及储能电容。所述不间断电源模组将外界交流电源转换成直流电源而为电源供应装置供电。所述电源供应装置包括直流-直流转换器，所述直流-直流转换器将电源供应装置输入端的电压信号转换为后续元件工作所需的电压信号。储能电容连接在电源供应装置的输入端与接地端之间。通过将体积较大的储能电容移出至电源供应装置的外部，电源供应装置内部的风阻降低，散热效率提高。
文档编号H02J15/00GK102570521SQ201010600670
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者张国祥, 张德铭 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司