用于数据中心的供电系统以及数据中心的制作方法

1.本公开涉及数据中心技术领域，尤其涉及数据中心供电技术领域，具体涉及用于数据中心的供电系统以及数据中心。


背景技术：

2.相关技术中，数据中心采用的备用电池组一般为铅酸电池或锂电池，备用电池组通常采用新旧程度统一的多个电池组配，到期后需要全部更换，无法实现电池的新旧混用，导致设备成本高，并且不能满足扩容等复杂多变的需求。


技术实现要素：

3.本公开提供了用于数据中心的供电系统以及数据中心。
4.根据本公开的一方面，提供了一种用于数据中心的供电系统，包括：
5.高压直流电源模块，用于将输入的交流电转化为第一预设电压的直流电并输送至直流母线；
6.备用电源模块，包括接入直流母线且并联设置的多个备用电源子模块，备用电源子模块包括电池组和变换单元，变换单元在输入流向和输出流向之间切换，以使电池组在充电状态和放电状态之间切换；其中，变换单元常处于输出流向，且将各电池组的输出电压变换为第二预设电压。
7.在一种实施方式中，第二预设电压小于第一预设电压。
8.在一种实施方式中，备用电源模块还包括协议转换单元，协议转换单元用于将电池组中各电池的默认通信协议转换为预设通信协议。
9.在一种实施方式中，供电系统还包括：
10.管理模块，与电池组和变换单元通讯，管理模块被配置为：采集电池组的工作参数，并根据电池组的工作参数控制对应的变换单元由输出流向切换为输入流向。
11.在一种实施方式中，电池组的工作参数包括容量参数；管理模块还被配置为：
12.在任一个处于放电状态的电池组的容量参数符合第一阈值条件的情况下，控制电池组对应的变换单元由输出流向切换为输入流向。
13.在一种实施方式中，电池组的工作参数包括电压参数；管理模块还被配置为：
14.在任一个处于放电状态的电池组的电压参数符合第二阈值条件的情况下，控制电池组对应的变换单元由输出流向切换为输入流向。
15.在一种实施方式中，电池组的工作参数包括温度参数；管理模块还被配置为：
16.在任一个处于充电状态的电池组的温度参数符合预设温度范围的情况下，根据温度参数控制电池组对应的变换单元在输入流向下的输出电流值。
17.在一种实施方式中，管理模块还被配置为：
18.在任一个处于充电状态的电池组的温度参数不符合预设温度范围的情况下，控制电池组对应的变换单元停止工作。
19.在一种实施方式中，变换单元与直流母线之间设置有通断开关，通断开关用于切换备用电源子模块与直流母线之间的通断状态。
20.在一种实施方式中，各备用电源子模块还包括与管理模块通信的子管理模块，子管理模块用于采集电池组的工作参数，并将电池组的工作参数传输至子管理模块。
21.根据本公开的另一方面，提供了一种数据中心，包括根据本公开上述实施例的用于数据中心的供电系统。
22.根据本公开的技术，提高了供电系统的供电可靠性，并且实现了对旧电池的再利用，满足了扩容等复杂多变的需求，从而降低了设备成本，有利于建设低碳环保数据中心。
23.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
24.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
25.图1示出根据本公开实施例的用于数据中心的供电系统的示意图。
26.附图标记说明：
27.供电系统1；
28.直流母线1a；
29.高压直流电源模块10；
30.备用电源模块20；备用电源子模块20a；电池组21；变换单元22；
31.管理模块30；
32.通断开关40。
具体实施方式
33.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
34.下面参照图1描述根据本公开实施例的用于数据中心的供电系统1。
35.如图1所示，根据本公开实施例的用于数据中心的供电系统1包括高压直流电源模块10和备用电源模块20。
36.具体而言，高压直流电源模块10用于将输入的交流电转化为第一预设电压的直流电并输送至直流母线1a。备用电源模块20包括接入直流母线1a且并联设置的多个备用电源子模块20a，备用电源子模块20a包括电池组21和变换单元22，变换单元22在输入流向和输出流向之间切换，以使电池组21在充电状态和放电状态之间切换。其中，变换单元22常处于输出流向，且将各电池组21的输出电压变换为第二预设电压。
37.示例性地，高压直流电源模块10具有交流输入端和直流输出端，交流输入端与市电供电连接，直流输出端与直流母线1a相连。高压直流电源模块10将交流电转化为第一预
设电压的直流电后，输出至直流母线1a。其中，直流母线1a与负载设备相连，以使第一预设电压的直流电通过直流母线1a为负载设备供电。
38.在一个具体示例中，高压直流电源模块10可以包括串联设置的交流变压器和交流/直流变换器(ac/dc converter)。交流变压器用于将输入的220v的交流电转化为380v的交流电，并输送至交流/直流变换器；交流/直流变换器用于将380v的交流电变换为第一预设电压的直流电，并输送至直流母线1a。其中，第一预设电压具体可以为270v。
39.备用电源模块20用于在市电断电或者高压直流电源模块10发生故障的情况下，通过备用电源模块20的一个或多个备用电源子模块20a向负载设备供电，以起到应急供电的作用，确保供电系统1的供电可靠性，从而确保数据中心的工作稳定性。
40.在本公开实施例中，各电池组21的数量可以根据系统需求、电池的新旧程度进行灵活组配，只要电池组21的电压等级满足要求，均可通过变换单元22接入直流母线1a。
41.其中，电池组21可以包括串联设置的多个电池，多个电池的新旧程度或者规格可以相同或者不同。例如，电池组21可以由新铅酸电池、旧铅酸电池、新锂电池、旧锂电池等混用组成。
42.可以理解的是，在变换单元22处于输入流向的情况下，高压直流电源模块10输送至直流母线1a的直流电经过变换单元22输送至电池组21，以使电池组21处于充电状态。在变换单元22处于输出流向的情况下，电池组21输出的直流电经过变换单元22输送至直流母线1a并对负载设备供电，以使电池组21处于放电状态。
43.在一个具体示例中，变换单元22可以为双向直流/直流变换器(dc/dc converter)。双向直流/直流变换器可以实现直流电能双向流动，并对输出的直流电的电流和/或电压进行调节。更为具体地，在双向直流/直流变换器处于输出流向即在电池组21处于放电状态的情况下，双向直流/直流变换器可以将电池组21输出的直流电的电压调节为第二预设电压。例如，将电池组21输出的电压为200v至300v之间的直流电，调节为260v的恒压直流电。在双向直流/直流变换器处于输入流向即在电池组21处于充电状态的情况下，双向直流/直流变换器可以对输入至电池组21的直流电进行限流，即调节电池组21的输入电流，从而对电池组21的充电电流进行调控。
44.根据本公开实施例的用于数据中心的供电系统1，通过设置接入直流母线1a的备用电源模块20，在市电断电或者高压直流电源模块10发生故障的情况下，可以通过备用电源模块20的多个备用电源子模块20a向负载设备供电，从而提高了供电系统1的供电可靠性，进而提高了应用该供电系统1的数据中心的工作稳定性。
45.再者，通过在备用电源子模块20a中设置变换单元22，可以将各电池组21在放电状态下的输出电压统一调配为第二预设电压，由此，电池组21可以由新旧程度不同的多个电池组成，例如全部采用旧电池或者新旧混搭的电池，只要保证电池组21的输出电压在变换单元22的电压调节范围内即可。因此，本公开实施例的供电系统1实现了对旧电池的再利用，满足了扩容等复杂多变的需求，从而降低了设备成本，有利于建设低碳环保数据中心。
46.在一种实施方式中，第二预设电压小于第一预设电压。
47.在一个具体示例中，第一预设电压可以为270v，第二预设电压可以为260v。
48.可以理解的是，通过将各备用电源子模块20a的输出电压设置为小于高压直流电源模块10的输出电压，在市电正常供电以及高压直流电源模块10正常工作的情况下，虽然
变换单元22处于输出流向，但电池组21并不会通过直流母线1a向负载设备供电，也就是说，电池组21并不处于放电状态。在市电供电异常或者高压直流电源模块10工作异常的情况下，高压直流电源模块10的输出电压无法达到第一预设电压，在高压直流电源模块10的输出电压小于或等于第二预设电压的情况下，备用电源子模块20a通过直流母线1a向负载设备供电，也就是说，此时电池组21处于放电状态。
49.通过上述实施方式，在市电断电或者高压直流电源模块10工作异常的情况下，备用电源模块20的电池组21可以自动向负载设备供电，由此，简化了备用电源模块20放电的控制逻辑，并且提高了备用电源模块20的放电即时性，实现了主用电源供电和备用电源供电的无缝衔接，确保了数据中心用电设备持续稳定的运行。
50.在一种实施方式中，备用电源模块20还包括协议转换单元，协议转换单元用于将电池组21中各电池的默认通信协议转换为预设通信协议。
51.需要说明的是，在电池组21采用不同规格电池的情况下，不同规格的电池由于厂家的不同，电池的默认通信协议也不同，因此难以确保电池组21中的各电池均能与管理模块30实现通信。
52.在一个具体示例中，电池组21中的某个电池的默认通信协议为can总线(controller area network，控制器局域网总线)协议，管理模块30所采用的预设通信协议可以为modbus通信协议(一种串行通信协议)，协议转换单元用于将can总线协议转化为modbus通信协议，以实现电池组21与管理模块30的通信。
53.通过上述实施方式，电池组21可以采用不同规格的多种电池，并实现电池组21与管理模块30的通信。由此，提高了电池组21的配置灵活性，从而提高了供电系统1的兼容性，有利于进一步降低供电系统1的设备成本。
54.在一种实施方式中，供电系统1还包括管理模块30，管理模块30与电池组21和变换单元22通讯。管理模块30被配置为：采集电池组21的工作参数，并根据电池组21的工作参数控制对应的变换单元22由输出流向切换为输入流向。
55.管理模块30可以采用电池管理系统(battery management system，bms)。管理模块30与备用电源子模块20a的各个电池组21以及各个变换单元22通信，以接收各个电池组21的工作参数，并根据电池组21的工作参数向变换单元22发送控制信号，以控制变换单元22切换至输入流向或输出流向，和/或控制变换单元22的输出电流和输出电压。
56.其中，电池组21的工作参数可以包括电流参数、电压参数、内阻参数、温度参数以及容量参数中的至少之一。
57.在一个具体示例中，在任一个电池组21处于放电状态的情况下，管理模块30根据采集到的该电池组21的电压参数，在电压参数小于或等于预设电压阈值的情况下，控制该电池组21对应的变换单元22由输出流向切换为输入流向，以对该电池组21进行充电。
58.在本公开的其他示例中，管理模块30还可以根据任一电池组21的电流参数、内阻参数、温度参数或容量参数，控制该电池组21对应的变换单元22切换至输入流向或者输出流向，或者控制变换单元22在输入流向下的输出电流。
59.根据本公开的上述实施方式，通过设置与各电池组21以及变换单元22通信的管理模块30，且管理模块30可以根据电池组21的工作参数控制对应的变换单元22的电流流向，从而实现对电池组21充电或放电的控制。由此，实现了对多个电池组21工作参数的实时监
控，并且通过对电池组21对应的变换单元22的控制即可实现对电池组21工作状态的切换，从而提高了对多个备用电源子模块20a工作模式的可控性，进一步提升了供电系统1的供电可靠性。
60.在一种实施方式中，电池组21的工作参数包括容量参数。管理模块30还被配置为：
61.在任一个处于放电状态的电池组21的容量参数符合第一阈值条件的情况下，控制电池组21对应的变换单元22由输出流向切换为输入流向。
62.示例性地，第一阈值条件可以为电池组21标定容量的95％。在任一个处于放电状态下的电池组21的容量参数小于或等于电池组21标定容量的95％的情况下，管理模块30向该电池组21对应的变换单元22发送切换控制信号，以使变换单元22从输出流向切换为输入流向，从而使高压直流电源模块10通过直流母线1a向该电池组21供电，以使该电池组21进入充电状态。
63.通过上述实施方式，可以在电池组21的容量参数符合预设条件的情况下，通过控制变换单元22的电流流向，实现对电池组21的充电，由此，确保了电池组21的容量维持在可用状态，从而提升了备用电源模块20的供电稳定性。
64.在一种实施方式中，在任一个处于充电状态的电池组21的容量参数符合预设容量值的情况下，管理模块30控制该电池组21对应的变换单元22由输入流向切换至输出流向，以停止对电池组21的充电，避免电池组21过充。
65.在一种实施方式中，电池组21的工作参数包括电压参数。管理模块30还被配置为：
66.在任一个处于放电状态的电池组21的电压参数符合第二阈值条件的情况下，控制电池组21对应的变换单元22由输出流向切换为输入流向。
67.示例性地，电池组21的标定电压参数可以为200v至300v，第二阈值条件可以为180v。在任一个处于放电状态下的电池组21的电压参数小于或等于180v的情况下，管理模块30向该电池组21对应的变换单元22发送切换控制信号，以使变换单元22从输出流向切换为输入流向，从而使高压直流电源模块10通过直流母线1a向该电池组21供电，以使该电池组21进入充电状态。
68.通过上述实施方式，可以在电池组21的电压参数符合预设条件的情况下，通过控制变换单元22的电流流向，实现对电池组21的充电，由此，确保了电池组21的容量维持在可用状态，从而提升了备用电源模块20的供电稳定性。
69.在一种实施方式中，电池组21的工作参数包括温度参数。管理模块30还被配置为：
70.在任一个处于充电状态的电池组21的温度参数符合预设温度范围的情况下，根据温度参数控制电池组21对应的变换单元22在输入流向下的输出电流值。
71.示例性地，预设温度范围可以为-10℃至60℃。在任一个处于充电状态的电池组21的温度过高，即温度参数接近预设温度范围的上限值60℃的情况下，则控制变换单元22输送至电池组21的电流值减小，以缓解电池组21的充电电流过大导致电池组21温升过高的情况，并使电池组21的温度趋近于预设温度范围的中间值。在任一个处于充电状态的电池组21的温度参数温度过低，即温度参数接近预设温度范围的下限值-10℃的情况下，则控制变换单元22输送至电池组21的电流值增大，以增大电池组21的充电电流并增大电池组21的温升，并使电池组21的温度趋近于预设温度范围的中间值。
72.其中，预设温度范围可以根据电池组21实际的正常工作温度范围进行设置，本公
开实施例对此不作具体限定。
73.通过上述实施方式，可以在对电池组21进行充电的同时，对电池组21的温度参数进行实时的监控，并将电池组21的温度控制在合理范围内，有利于提升电池组21的充电稳定性，延长了电池组21的工作寿命。
74.在一种实施方式中，管理模块30还被配置为：
75.在任一个处于充电状态的电池组21的温度参数不符合预设温度范围的情况下，控制电池组21对应的变换单元22停止工作。
76.示例性地，在任一个处于充电状态的电池组21的温度参数小于预设温度范围的下限值或者大于预设温度范围的上限值的情况下，则控制电池组21对应的变换单元22停止工作，从而停止对该电池组21进行充电。
77.由此，在电池组21的温度异常的情况下，通过控制电池组21对应的变换单元22停止工作，可以及时地停止对电池组21充电，从而避免因温度过高或过低对电池组21造成损害，有利于延长电池组21的使用寿命。
78.在一种实施方式中，变换单元22与直流母线1a之间设置有通断开关40，通断开关40用于切换备用电源子模块20a与直流母线1a之间的通断状态。
79.其中，通断开关40可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，只要能够实现变换单元22与直流母线1a的连通或者断开即可，本公开实施例对此不作具体限定。
80.在本公开的其他示例中，变换单元22与电池组21之间也可设有通断开关40，以切换变换单元22与电池组21之间的通断状态。
81.通过上述实施方式，可以通过通断开关40断开备用电源子模块20a与直流母线1a的接通状态，以便于对电池组21进行检修、安装或者维护等操作。
82.在一种实施方式中，各备用电源子模块20a还包括与管理模块30通信的子管理模块30，子管理模块30用于采集电池组21的工作参数，并将电池组21的工作参数传输至子管理模块30。
83.示例性地，子管理模块30所采集的电池组21的工作参数可以包括电流参数、电压参数、内阻参数、温度参数以及容量参数中的至少之一。
84.进一步地，子管理模块30还与电池组21对应的变换单元22通信，并根据采集到的电池组21的工作参数，控制对应的变换单元22的电流流向，从而对电池组21的充电状态和放电状态进行切换。
85.通过上述实施方式，利用子管理模块30可以实现对变换单元22的相应控制，从而通过管理模块30和子管理模块30的双重控制，进一步确保备用电源子模块20a的工作稳定性和可靠性。
86.根据本公开的另一方面，提供了一种数据中心，包括根据本公开上述实施例的用于数据中心的供电系统1。
87.根据本公开实施例的数据中心，通过利用根据本公开上述实施例的用于数据中心的供电系统1，提高了数据中心的工作稳定性，并且降低了数据中心的设备成本，有利于建设低碳环保的数据中心。
88.需要说明的是，本公开实施例的数据中心的其他构成可以采用于本领域普通技术
人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。
89.在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
90.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
91.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
92.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
93.上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
94.上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。