本发明涉及一种电源，尤其涉及一种扩充和冗余电源装置及电源系统。
背景技术：
外接式电源通常提供两种电力。第一种电力作为后备电源使用，通俗称为冗余电源(redundantpowersupply，rps)，主要用于防范用电设备因内部电源供应器故障而死机。第二种电力作为扩充电源，通俗称为扩充电源(externalpowersupply，eps)，主要用于扩充有源以太网(poweroverethernet，poe)装置的电力，以增加poe装置的供电能力。在现有技术中，电源装置通常会在一个区域中设置一个供电装置作为冗余电源装置使用，但此种供电装置仅能单独对本区域的一个受电装置提供后备电力，当本区域的多个受电装置或者其他区域的受电装置的内部电源供应器故障时，此种电源装置仅能保障本区域一个受电装置的供电，其他受电装置皆得不到该电源装置的后备供电，保障能力不足。且，此供电装置仅能作为rps或者eps，不能同时提供rps和eps。
技术实现要素：
有鉴于此，有必要提供一种扩充和后备电源装置及电源系统，以弥补现有技术中电源装置的不足。
本发明提供的一种扩充和冗余电源装置，用于提供扩充电力和冗余电力，包括复数供电单元，电力整合电路，电力输出控制电路及处理器。复数供电单元用于提供输入电力至扩充和冗余电源装置。电力整合电路与复数供电单元电连接，以将获取的输入电力整合为统一的供电电源，并将供电电源中的第一部分电力转换为第一电力。电力输出控制电路与电力整合电路电连接，用于获取供电电源的电力并分别输出设定电力至多个受电设备。处理器与电力整合电路和电力输出控制电路电连接，用于根据供电电源的电力情况和受电设备电连接的情况，控制电力输出控制电路输出设定电力。
优选地，还包括输出负载监控电路，电连接于电力输出控制电路、处理器和扩充和冗余电源装置的输出端之间，用于实时监测输出设定电力时的电流大小，并将过电流保护的信息反馈至处理器。
优选地，还包括信息侦测电路，电连接于处理器、扩充和冗余电源装置的输出端之间，用于侦测受电设备的电力需求并反馈至处理器。
优选地，电力整合电路包括直流转换器，用于将供电电源中的第二部分电力转换为第二电力。
优选地，电力输出控制电路包括冗余电源分切模块，用于将第二电力平均分切为多个相同功率的冗余电力。
优选地，处理器根据电力需求，控制电力输出控制电路分别将一个冗余电力或两个冗余电力分配至输出端的同一个电力输出端口。
优选地，电力输出控制电路包括扩充电源分切模块，用于将第一电力平均分切为多个相同功率的扩充电力。
优选地，处理器根据电力需求，控制电力输出控制电路将一个扩充电力或两个扩充电力分配至输出端的同一个电力输出端口。
本发明还提供了一种电源系统，包括上述的扩充和冗余电源装置，受电设备及电力线。受电设备用于接收扩充电力和冗余电力。电力线电连接于扩充和冗余电源装置和受电设备。
优选地，一个受电设备通过两根电力线分别与扩充和冗余电源装置的两个电力输出端口电连接，以获取更大功率的电力。
优选地，扩充和冗余电源装置的一个电力输出端口通过两根电力线与两个受电设备电连接，以提高电连接至扩充和冗余电源装置的受电设备的数量。
本发明扩充和冗余电源装置及电源系统可以根据供电单元和受电设备的异常，相应调整不同的供电方式，避免了先前技术中分区供电而无法提供更多保障的弊端。
附图说明
图1为本发明扩充和冗余电源装置及电源系统第一实施方式的示意图。
图2为本发明扩充和冗余电源装置及电源系统第二实施方式的示意图。
图3为本发明扩充和冗余电源装置及电源系统第三实施方式的示意图。
图4为本发明扩充和冗余电源装置及电源系统第四实施方式的示意图。
图5为本发明扩充和冗余电源装置及电源系统第五实施方式的示意图。
图6为本发明扩充和冗余电源装置及电源系统第六实施方式的示意图。
主要元件符号说明
扩充和冗余电源装置10
供电单元101
电力整合电路102
电力输出控制电路103
处理器104
信息侦测电路105
输出负载监控电路106
电力输出端口107
直流转换器1021
扩充电源分切模块1031
冗余电源分切模块1032
受电设备20
电力线30
第一受电设备#1
第二受电设备#2
第三受电设备#3
第四受电设备#4
第五受电设备#5
第六受电设备#6
第七受电设备#7
第八受电设备#8
第一电力peps
第二电力prps
扩充电力pe
冗余电力pr
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下实施方式的具体参数只为更好地说明本发明，但不应以具体数值限制本发明权利要求的范围。
本发明的扩充和冗余电源装置10及电源系统，旨在避免先前技术设立多个分区提供电源而出现的问题，在最大程度充分利用现有资源进行供电。本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统既可以独立提供扩充电源(externalpowersupply，eps)，也可以独立提供冗余电源(redundantpowersupply，rps)。
请参阅图1，图1为本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统第一实施方式的示意图。
扩充和冗余电源装置10包括：复数供电单元101、电力整合电路102、电力输出控制电路103及处理器104。电源系统除了包括上述的扩充和冗余电源装置10外，还包括受电设备20及电力线30。受电设备20主要用于接收扩充电力和后备电力。电力线30主要用于电连接扩充和冗余电源装置10和受电设备20。本实施方式以4个供电单元101为例进行说明。
如图1所示，每个供电单元101作为提供输入电力的器件设置于扩充和冗余电源装置10。每个供电单元101均与电力整合电路102电连接，以使得电力整合电路102能够获取每个供电单元101的输入电力。在获取输入电力后，电力整合电路102将输入电力整合为统一的供电电源。最后，电力整合电路102将供电电源中的第一部分电力转换为扩充电源(externalpowersupply，eps)的第一电力peps。
电力输出控制电路103与电力整合电路102电连接，以获取供电电源的电力并分别输出设定电力至多个受电设备20。
处理器104，与电力整合电路102和电力输出控制电路103电连接，用于根据供电电源的电力情况和受电设备20电连接的情况，控制电力输出控制电路103输出设定电力。
在本实施方式中，为了更准确地获取受电设备20的用电需求，扩充和冗余电源装置10还可以包括信息侦测电路105。信息侦测电路105电连接于处理器104、扩充和冗余电源装置10的输出端之间，在受电设备20电连接至扩充和冗余电源装置10的输出端时，侦测受电设备20的电力需求并反馈至处理器104,同时也可以把相关的供电状态反馈至受电设备20。
扩充和冗余电源装置10还可以包括输出负载监控电路106。输出负载监控电路106电连接于电力输出控制电路103、处理器104和扩充和冗余电源装置10的输出端之间，用于实时监测输出设定电力时电流的大小，并将产生相应的控制信息反馈至处理器104。相应的电信息为过电流保护等控制信息。
图2为本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统第二实施方式的示意图。
基于上述第一实施方式描述的架构，图2主要对本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统处理电能的过程作出详细说明。
请参阅图2，扩充和冗余电源装置10也包括了4个供电单元101。本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统处理电能的过程主要分为以下几个阶段：输入电力，整合电力，分切电力，分配电力以及绑定电力。
在输入电力阶段，每个供电单元101皆电连接至电力整合电路102。因此电力整合电路102得以获取所有供电单元101的电力，进而，整合为统一的供电电源。
在电力整合阶段，一方面电力整合电路102将统一的供电电源中的第一部分电力转换为扩充电源的第一电力peps，另一方面，电力整合电路102包括直流转换器1021，用于将供电电源中的第二部分电力转换为冗余电源的第二电力prps。
在分切电力阶段，电力输出控制电路103包括扩充电源分切模块1031和冗余电源分切模块1032。扩充电源分切模块1031用于将第一电力peps平均分切为多个相同功率的扩充电力pe。冗余电源分切模块1032用于将第二电力prps平均分切为多个相同功率的冗余电力pr。
在本实施方式中，如图2所示，处理器104根据受电设备20的电连接情况，控制电力输出控制电路103将第一电力peps被分切为8个功率相同的扩充电力pe，第二电力prps也被分切为8个冗余电力pr。后续处理器104将根据受电设备20的电连接情况,计算扩充和冗余电源装置10中可对外供应的剩余电力,从而调配使用上述扩充电力pe和冗余电力pr。此外，处理器104还可以根据后续受电设备20的用电情况，相应调整扩充电力pe和冗余电力pr的个数和功率大小。
在分配电力阶段，处理器104通过信息侦测电路105了解受电设备20的电力需求和扩充电力pe及冗余电力pr的剩余数量，以合理分配用电。
在绑定电力阶段，处理器104根据电力需求，控制电力输出控制电路103将一个扩充电力pe或两个扩充电力pe分配至输出端的同一个电力输出端口107，以在同一个电力输出端口107输出一个或两个扩充电力pe至受电设备20。处理器104根据电力需求，控制电力输出控制电路103分别将一个冗余电力pr或两个冗余电力pr分配至输出端的同一个电力输出端口107，以在同一个电力输出端口107输出一个或两个冗余电力pr至受电设备20。
分配电力阶段和绑定电力阶段的详细实施，请参阅图3。
图3为本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统第三实施方式的示意图。
请参阅图3,第三实施方式以4个皆为920瓦的供电单元101功率进行说明。
在电力整合阶段，总的电源功率则为4个供电单元101功率的总和。总的电源功率为3680瓦。为了避免扩充和冗余电源装置10中的电源功率全部用完，电力整合电路102整合的供电电源总功率为3480瓦。其中，3000瓦作为第一电力peps，480瓦作为第二电力prps。
在本发明中,电源系统中的一个受电设备20可以通过两根电力线30分别与扩充和冗余电源装置10的两个电力输出端口107电连接，以获取更大功率的电力。扩充和冗余电源装置10的一个电力输出端口107可以通过两根电力线30分别与两个受电设备20电连接，以提高电连接至扩充和冗余电源装置10的受电设备20的数量。
如图3所示，在本实施方式中，扩充和冗余电源装置10电连接了8个受电设备，其中，第一至第五受电设备(#1-#5)为有源以太网(poweroverethernet，poe)设备。第一至第五受电设备(#1-#5)皆通过一根电力线30与扩充和冗余电源装置10的一个电力输出端口107对应电连接。第六受电设备#6和第七受电设备#7则分别通过一根电力线30与扩充和冗余电源装置10的同一个电力输出端口107电连接，以提高电连接至扩充和冗余电源装置10的受电设备的数量。第八受电设备#8则通过两根电力线30分别与扩充和冗余电源装置10的两个电力输出端口107电连接，以获取更大功率的电力。
处理器104通过信息侦测电路105可以得知受电设备20的电连接情况及电力需求。在分切电力阶段，处理器104控制扩充电源分切模块1031将第一电力peps平均分切为8个375瓦的扩充电力pe，处理器104控制冗余电源分切模块1032将第二电力prps平均分切为8个60瓦的冗余电力pr。
在本实施方式中，第一至第八受电设备(#1-#8)自身运行所需的功率依次为：120瓦，60瓦，60瓦，120瓦，120瓦，60瓦，60瓦，240瓦。当受电设备20正常使用状态时，皆通过受电设备20自身的供电电源进行供电；在受电设备20自身供电电源不能供电时，冗余电力pr才会给受电设备20供电。因此，在本实施方式中，受电设备20均为正常使用状态时，处理器104只需分配扩充电力pe。如图3所示，第一受电设备#1、第四受电设备#4和第五受电设备#5皆接收到两个扩充电力pe，第二受电设备#2和第三受电设备#3皆接收到一个扩充电力pe。冗余电力pr并未分配使用。
在本实施方式中，第六受电设备#6和第七受电设备#7自身运行所需的功率皆为60瓦。第六受电设备#6和第七受电设备#7与扩充和冗余电源装置10的第六电力输出端口107电连接。当第六受电设备#6或第七受电设备#7出现自身供电异常时，扩充和冗余电源装置10可以将一个冗余电力pr分配至第六电力输出端口107，作为第六受电设备#6或第七受电设备#7的后备电力。当第六受电设备#6和第七受电设备#7皆出现自身供电异常时，扩充和冗余电源装置10可以将两个冗余电力pr分配至第六电力输出端口107，作为第六受电设备#6和第七受电设备#7的后备电力。第八受电设备#8与扩充和冗余电源装置10的第七电力输出端口107和第八电力输出端口107电连接。扩充和冗余电源装置10可以将两个冗余电力pr分配至第七电力输出端口107，并将另外两个冗余电力pr分配至第八电力输出端口107，以在第八受电设备#8出现供电异常时，通过第七电力输出端口107和第八电力输出端口107供给第八受电设备#8所需电力。
图4为本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统第四实施方式的示意图。
在第四实施方式中，受电设备20与扩充和冗余电源装置10的电连接与上述实施方式相同。所不同的是，2个供电单元101出现供电异常，无法对外供电。
在电力整合阶段，总的电源功率则为2个供电单元101功率的总和。总的电源功率为1840瓦。为了避免扩充和冗余电源装置10中的电源功率全部用完，电力整合电路102整合的供电电源总功率为1740瓦。其中，1500瓦作为第一电力peps，240瓦作为第二电力prps。
在分切电力阶段，处理器104控制扩充电源分切模块1031将第一电力peps平均分切为4个375瓦的扩充电力pe，处理器104控制冗余电源分切模块1032将第二电力prps平均分切为4个60瓦的冗余电力pr。
在本实施方式中，受电设备20均为正常使用状态，处理器104根据受电设备20正常的用电需求分配扩充电力pe。但由于分切的扩充电力pe只有四个，处理器104根据受电设备20的优先级分配扩充电力pe。优先级第一受电设备#1最高，第八受电设备#8最低。如图4所示，仅有第一受电设备#1接收到两个扩充电力pe，第二受电设备#2和第三受电设备#3皆接收到一个扩充电力pe。至此扩充电力pe已分配完毕，第四受电设备#4和第五受电设备#5皆接收不到扩充电力pe。由于受电设备20均为正常使用状态，冗余电力pr并未分配使用，当其他受电设备20出现供电异常时，仍可以分配使用。
图5为本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统第五实施方式的示意图。
在第五实施方式中，受电设备20与扩充和冗余电源装置10的电连接与上述实施方式相同。也有2个供电单元101出现供电异常，无法对外供电。
在电力整合阶段，总的电源功率则为2个供电单元101功率的总和。总的电源功率为1840瓦。为了避免扩充和冗余电源装置10中的电源功率全部用完，电力整合电路102整合的供电电源总功率为1740瓦。其中，1500瓦作为第一电力peps，240瓦作为第二电力prps。
在分切电力阶段，处理器104控制扩充电源分切模块1031将第一电力peps平均分切为4个375瓦的扩充电力pe，处理器104控制冗余电源分切模块1032将第二电力prps平均分切为4个60瓦的冗余电力pr。
在本实施方式中，第一至第八受电设备#8自身运行所需的功率依次为：120瓦，60瓦，60瓦，120瓦，120瓦，60瓦，60瓦，240瓦。在本实施方式中，除第五受电设备#5和第六受电设备#6自身的供电电源不能正常供电外，其他受电设备均为正常使用状态。处理器104根据受电设备的用电需求分配扩充电力pe和冗余电力pr。但由于分切的扩充电力pe只有四个，处理器104依然根据受电设备20的优先级分配扩充电力pe。如图5所示，仅有第一受电设备#1接收到两个扩充电力pe，第二受电设备#2和第三受电设备#3皆接收到一个扩充电力pe。至此扩充电力pe已分配完毕，第四受电设备#4和第五受电设备#5皆接收不到扩充电力pe。
由于第五受电设备#5和第六受电设备#6自身的供电电源不能正常供电，处理器104将两个冗余电力pr分配至第五受电设备#5，处理器104将一个冗余电力pr分配至第六受电设备#6。至此，电源系统剩余一个冗余电力pr未分配使用，当其他受电设备出现供电异常时，仍可以分配使用。
图6为本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统第六实施方式的示意图。
在第六实施方式中，受电设备20与扩充和冗余电源装置10的电连接与上述实施方式相同。不同的是，所有的供电单元101已恢复正常供电。除第五受电设备#5和第六受电设备#6自身的供电电源不能正常供电外，其他受电设备均为正常使用状态。
在电力整合阶段，总的电源功率则为4个供电单元101功率的总和。总的电源功率为3680瓦。为了避免扩充和冗余电源装置10中的电源功率全部用完，电力整合电路102整合的供电电源总功率为3480瓦。其中，3000瓦作为第一电力peps，480瓦作为第二电力prps。
在分切电力阶段，处理器104控制扩充电源分切模块1031将第一电力peps平均分切为8个375瓦的扩充电力pe，处理器104控制冗余电源分切模块1032将第二电力prps平均分切为8个60瓦的冗余电力pr。
在本实施方式中，第一至第八受电设备#8自身运行所需的功率依次为：120瓦，60瓦，60瓦，120瓦，120瓦，60瓦，60瓦，240瓦。由于第五受电设备#5和第六受电设备#6自身的供电电源不能正常供电，处理器104将两个冗余电力pr分配至第五受电设备#5，处理器104将一个冗余电力pr分配至第六受电设备#6。至此，电源系统剩余五个冗余电力pr未分配使用，当其他受电设备出现供电异常时，仍可以分配使用。
在本实施方式中，处理器104根据受电设备的用电需求分配扩充电力pe和冗余电力pr。由于扩充电力pe已恢复至8个，如图6所示，第一受电设备#1、第四受电设备#4和第五受电设备#5皆接收到两个扩充电力pe，第二受电设备#2和第三受电设备#3皆接收到一个扩充电力pe。
本发明的有益效果是明显的，本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统将多个供电单元101整合为统一的供电电源，经过后续的处理阶段，本发明扩充和冗余电源装置10及电源系统可以根据供电单元101和受电设备的异常，相应调整不同的供电方式，避免了先前技术中分区供电而无法提供更多保障的弊端。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。