用于从电源向电能消耗设备提供电能的多模分配系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开一般地涉及用于从电源向电能消耗设备提供电能的多模分配系统和方法。
【背景技术】
[0002]数据中心是容纳电信装备(比如，计算机、服务器、电信设备、存储系统、安全设备、和供电电源)的设施。数据中心可以占用一个房间、一层楼、甚至整个建筑。通常，数据中心中的大多数装备包括被放置在机架上的服务器。人们可以在机架之间存取服务器。在数据中心中，存在从各种电源到电信装备的电能供应。然而，获取用于支持数据中心的电源是非常昂贵的。
[0003]本发明的各种实施例正是在这种情况下出现的。
【发明内容】
[0004]以下结合附图的详细描述将提供对本发明的各个实施例的本质和优点的更好的理解。
[0005]在实施例中，描述了这样一种多模分配系统，其中矩阵允许一个或多个电源耦合到电能消耗设备系统，并且另一矩阵允许不同的一个或多个电源与另一电能消耗设备系统耦合。通过在多模分配系统中使用不同或相同的矩阵来允许不同的电能消耗设备系统与不同电源相耦合，提供了将各种电能消耗设备系统与各种电源耦合的灵活性。例如，当第一电源和第一电能消耗设备系统被获取时，第一电源经由多模配电箱的第一矩阵被耦合到第一电能消耗设备系统。在该示例中，当第二电源和第二电能消耗设备系统被获取时，第二电能消耗设备系统经由多模配电箱的第二矩阵被耦合到第一电源或第二电源。此外，在该示例中，当第一电源中存在故障(例如，第一电源失灵或者不能操作)时，第二电能消耗设备系统被耦合到第二电源。
[0006]在一个实施例中，多模分配系统包括用于耦合到第一电源的第一源接口、用于耦合到第二电源的第二源接口、以及经由第一连接矩阵和第一源接口与第一电源相耦合以向一个或多个电能消耗设备提供主电能的第一选择设备。电能消耗设备可操作以从第一电源接收主电能。多模分配系统包括经由第二连接矩阵和第一源接口与第一电源相耦合以向一个或多个附加的电能消耗设备提供主电能的第二选择设备。第二选择设备经由第二连接矩阵和第二源接口与第二电源相耦合以向附加的电能消耗设备提供替代电能。附加的电能消耗设备可操作以从第一电源接收主电能或从第二电源接收替代电能。
[0007]在一些实施例中，当电能消耗设备可操作以从第一电源接收主电能时，附加的电能消耗设备可操作以从第二电源接收替代电能。
[0008]在实施例中，描述了用于将电能从多个电源提供至多个电能消耗设备的系统。该系统包括第一电源、作为第一电源的替代的第二电源、以及用于从第一电源或第二电源接收电能的多个电能消耗设备。该系统还包括外壳，该外壳包围第一源接口、第二源接口、第一连接矩阵、第二连接矩阵、第一选择设备、以及第二选择设备。第一选择设备经由第一连接矩阵和第一源接口与第一电源相耦合，以向一个或多个电能消耗设备提供电能。电能消耗设备可操作以从第一电源接收电能。第二选择设备经由第二连接矩阵和第一源接口与第一电源相耦合，以向一个或多个附加的电能消耗设备提供电能。第二选择设备还经由第二连接矩阵和第二源接口与第二电源相耦合，以向附加的电能消耗设备提供替代电能。附加的电能消耗设备可操作以从第一电源接收电能或从第二电源接收替代电能。
[0009]在一个实施例中，描述了用于将电能从多个电源提供至多个电能消耗设备的方法。该方法包括:经由第一源接口从第一电源接收主电能；经由第二源接口从第二电源接收替代电能；以及接收将第一电源经由第一源接口耦合到一个或多个电能消耗设备的选择。该方法还包括，响应于接收到选择，将经由第一源接口接收的主电能提供给电能消耗设备。电能消耗设备可操作以从第一电源接收主电能。该方法包括接收将第一电源经由第一源接口耦合到一个或多个附加的电能消耗设备的选择、或将第二电源经由第二源接口耦合到附加的电能消耗设备的选择。附加的电能消耗设备可操作以从第一电源接收主电能、或从第二电源接收替代电能。该方法包括:响应于接收到将第一电源经由第一源接口耦合到附加的电能消耗设备的选择，将经由第一源接口接收的电能提供给附加的电能消耗设备。该方法包括:响应于接收到将第二电源经由第二源接口耦合到附加的电能消耗设备的选择，将经由第二源接口接收的电能提供给附加的电能消耗设备。
[0010]在实施例中，描述了一种方法。该方法包括提供多模分配系统。该多模分配系统包括被耦合到第一选择设备的第一连接矩阵、和被耦合到第二选择设备的第二连接矩阵。该方法还包括:将第一连接矩阵经由第一源接口耦合到主电源；将第一选择设备经由电能分配单元耦合到第一电能消耗设备；以及将第二选择设备经由电能分配单元耦合到第二电能消耗设备。该方法包括将第二连接矩阵经由第一源接口与主电源相耦合、或将第二连接矩阵经由第二源接口与替代电源相耦合。第一连接矩阵缺少将替代电源耦合到第一电能消耗设备的连接。
【附图说明】
[0011]图1是根据本发明的一个实施例的用于从电源系统向电能消耗设备系统(PCDS)提供电能的系统的框图。
[0012]图2是示出根据本发明实施例的多模配电箱(MMDB)的各种模式的系统的示意图。
[0013]图3是示出根据本发明的一个实施例的MMDB的旁路模式的系统的框图。
[0014]图4是示出根据本发明实施例的MMDB的各种模式的使用的真值表的示意图。
[0015]图5A是根据本发明的一个实施例的使用MMDB的五种操作模式向PCDS提供电能的系统的不意图。
[0016]图5B是根据本发明实施例的其中选择设备除了被安置在MMDB的外壳内还被安置在外壳中的系统的示意图。
[0017]图5C是根据本发明的一个实施例的用于从一个或多个电源向相应的PCDS提供电能的、比图5A的系统使用更少基板面(real estate)的系统的示意图。
[0018]图是根据本发明的一个实施例的其中选择设备除了被安置在MMDB的外壳内还被安置在外壳中的、比图5A的系统使用更少基板面的系统的示意图。
[0019]图6A是根据本发明的一个实施例的用于在不使用MMDB的情况下从电源提供电能的系统的不意图。
[0020]图6B是根据本发明实施例的用于在不使用MMDB的情况下从电源提供电能、并且其中的选择设备除了被安置在MMDB的外壳内还被安置在外壳中的系统的示意图。
[0021]图6C是根据本发明的一个实施例的用于在不使用MMDB的情况下从电源提供电能、并且比图6A的MMDB使用更少基板面的系统的示意图。
[0022]图6D是根据本发明实施例的用于在不使用MMDB的情况下从电源提供电能、比图6A的MMDB使用更少基板面、并且其中的选择设备被安置在不同于MMDB的外壳的单独外壳中的系统的示意图。
[0023]图7A是根据本发明实施例的在图5A、5B、6A、和6B的MMDB中使用的选择的示意图。
[0024]图7B是根据本发明的一个实施例的被用作图5A、5B、6A、和6B的MMDB中的选择的多路复用器的示意图。
[0025]图7C是根据本发明实施例的在图5C、、6C、和6D的MMDB中使用的多个可互换硬连线选择的示意图。
[0026]图7D是根据本发明实施例的在图5A和5B的MMDB中使用的多个可互换硬连线选择的示意图
[0027]图8示出了根据本发明实施例的说明使用上述各种模式和没有使用各种模式之间的比较的各种曲线图。
[0028]图9是根据本发明的一个实施例的电源系统的实施例的框图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合作为说明性实施例而不用于限制范围的装置、方法、和系统，描述并说明下面的示例实施例和它们的多个方面。
[0030]图1是用于从电源系统(PSS) 1-Y向电能消耗设备系统(PCDS) 1-Y提供电能的系统100的实施例的框图，其中Y是大于O的整数。PSS包括一个或多个电源。电源的示例包括不间断供电电源(UPS)、主供电电源、任意数量的公共事业供电电源、和发电机。PSS可以是发电机场(generator farm)或UPS场(UPS farm)。UPS场的示例包括电池或旋转电能存储设备(rotatary power storage)。
[0031]每个P⑶S包括一个或多个电能消耗设备(P⑶)。例如，P⑶S包括一个机架的服务器和/或联网装备。电能消耗设备的示例包括服务器(比如，电子邮件服务器、代理服务器、域名系统(DNS)服务器、文件服务器、应用服务器、防火墙、虚拟专用网(VPN)网关、入侵检测系统)、联网装置(比如，路由器、中继器、交换机、集线器)、大型计算机、和存储设备。存储设备包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、或它们的组合。存储设备的示例包括闪速存储器、独立磁盘的冗余阵列、硬盘、或它们的组合。
[0032]在实施例中，每个P⑶S包括200千瓦的负载。在一个实施例中，每个P⑶S包括范围在5千瓦和5兆瓦之间的负载。
[0033]PSS经由连接链路被耦合到源接口(SI)。例如，PSS Y经由连接链路Y被连接到源接口 Y。在一个实施例中，连接链路包括用于供应处于三个不同相位的三个信号的三条相位线、用于传导接地信号的地线、以及用于在三条相位线向不平衡负载供应三个信号的情况下接收信号的中线。在三条相位线向平衡负载供应三个信号的实施例中，连接链路包括用于供应处于三个不同相位的三个信号的三条相位线，并且包括地线。
[0034]源接口 Y包括一个或多个电路组件，以帮助经由连接矩阵(CM)Y传递信号，从而提供对与源接口 Y相耦合的P⑶S的兼容性。例如，源接口 Y包括一个或多个变压器、一个或多个电开关、一个或多个断路器、一个或多个反相器、或者它们的组合，以帮助电能的转换。作为示例，经由连接链路I接收的电能被从第一电压电平转换到第二电压电平。第二电压电平与P⑶S I兼容。
[0035]在实施例中，当电压电平不超过PCDS中的每个PCD上所提及的电压电平时，该电压电平与PCDS兼容。在一个实施例中，当电压是交流(AC)电压时电压电平与PCDS兼容，并且PCDS中的每个PCD基于AC电压进行操作。在一个实施例中，当电压是DC电压时电压电平与P⑶S兼容，并且P⑶S中的每个P⑶基于DC电压进行操作。在这个实施例中，P⑶S中的P⑶不能基于AC电压进行操作。
[0036]在实施例中，P⑶S中的每个P⑶被设计为在不同于被用于操作另一 P⑶S中的每个PCD的电能水平的电能水平上进行操作。例如，PCDS I中的每个PCD被设计或被标记为在比PCDS 2中的每个PCD被设计或被标记为进行操作的电能水平更高的电能水平上进行操作。应当注意的是，PCD上标记的电压是峰-峰电压、最大电压、平均电压、均方根(RMS)电压等。作为另一个示例，PCDS中的每个PCD被设计为在不同于被用于操作另一 PCDS中的每个P⑶的电能类型的电能类型(例如，AC或DC)上进行操作。例如，P⑶S I中的每个P⑶被设计为在AC电能上进行操作，并且P⑶S 2中的每个P⑶被设计为在DC电能上进行操作。
[0037]在一个实施例中，每个源接口具有与另一个源接口不同的功能和/或结构。例如，当源接口 I被耦合到主供电电源并且PCDS I与AC电压相兼容时，源接口 I缺少将AC电压转换到DC电压的反相器。作为另一个示例，当源接口 4被耦合到UPS(例如，电池)并且P⑶S 4与AC电压相兼容时，源接口 I包括将DC电压转换到AC电压的反相器。作为又一个示例，当PCDS I相比PCDS 2与更高的电压兼容时，源接口 I包括将由供电电源I提供的电压转换到更高的电压的变压器，并且源接口 2包括将由供电电源2提供的电压转换到与PCDS2中的每个PCD相兼容的更低的电压的变压器。
[0038]源接口与连接矩阵相耦合。例如，源接口 Y与链接矩阵Y相耦合。连接矩阵包括多条连接线和多个连接。连接矩阵的一条连接线可以经由连接与该连接矩