一种服务器和数据中心的供电系统的制作方法

本技术例涉服务器，尤其涉及一种服务器和数据中心的供电系统。

背景技术：

1、随着数字经济的快速发展，各行业对信息的传递、共享需求越来越大，为信息传递和存储提供基础设施的数据中心的规模和数量不断扩大，服务器作为数据中心的核心信息处理单元，其工作负荷受业务影响呈现大幅波动的情况，当短期服务器的供电需求超过数据中心的供电能力时会造成过流保护，影响服务器的正常运行。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种服务器和数据中心的供电系统，用于在降低运营成本的同时满足服务器任意时刻的供电需求。

2、为达到上述目的，本技术实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种服务器。该服务器包括m个第一开关电源、n个第二开关电源、k个第三开关电源、负载电路和第一控制器；其中，m个第一开关电源并联连接，m为大于等于1的正整数；该n个第二开关电源并联，其中n为大于等于1的正整数，k个第一开关电源并联连接，其中k为大于等于1的正整数；每个第一开关电源包括交流输入端、输出端和控制端，每个第一开关电源的交流输入端与交流配电柜的第一输出端电连接，第一开关电源的输出端与负载电路电连接；每个第一开关电源的控制端与第一控制器对应的控制信号输出端电连接；每个第二开关电源包括直流输入端、输出端和控制端，每个第二开关电源的直流输入端与直流配电柜的第一输出端电连接，每个第二开关电源的输出端与负载电路电连接；每个第二开关电源的控制端与第一控制器对应的控制信号输出端电连接；每个第三开关电源包括直流输入端、输出端和控制端，每个第三开关电源的直流输入端与直流配电柜的第二输出端电连接，每个第三开关电源的输出端与负载电路电连接；每个第三开关电源的控制端与第一控制器对应的控制信号输出端电连接。例如：第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源均为供电单元psu(power supply unit，psu)，其中，第一开关电源可以将交流配电柜输出的第一交流电转换为直流电后为负载电路供电；第二开关电源可以将直流配电柜输出的第一直流电进行电压转换后为负载电路供电；第三开关电源可以将直流配电柜输出的第二直流电进行电压转换后为负载电路供电。

4、交流配电柜的输入端与不间断供电电源的交流输出端电连接，交流配电柜用于向每个第一开关电源输出第一交流电；直流配电柜的第一输入端与不间断供电电源的直流输出端电连接，直流配电柜的第二输入端与第一供电装置的输出端电连接，直流配电柜用于向每个第二开关电源输出第一直流电，以及向每个第三开关电源输出第二直流电；第一供电装置的第一输入端用于接入第二交流电，第二交流电的幅值大于第一交流电的幅值，第一供电装置的第二输入端与新能源发电模块电连接，第一供电装置的控制端与第一控制器的控制端连接，第一供电装置的控制端用于将第一供电装置的供电量发送给第一控制器；新能源发电模块的控制端与第一控制器电连接，新能源发电模块的控制端用于将新能源发电模块的供电量发送给第一控制器。

5、第一控制器被配置为：确定新能源发电模块的供电量满足负载电路的供电需求，控制k个第三开关电源为负载电路供电。

6、在该实施例中，通过第一控制器获取新能源发电模块的供电量和负载电路的供电需求，并由第一控制器确定新能源发电模块的供电量是否可以满足负载电路的供电需求，若可以满足则控制k个第三开关电源为负载电路供电，即新能源发电模块为负载电路提供电能。同时每个第一开关电源和每个第二开关电源处于热备份状态，即第一开关电源和作为第二开关电源为负载电路供电的冗余模块以保证服务器正常工作，避免业务中断。

7、在一些实施例中，确定新能源发电模块的供电量满足负载电路的供电需求，控制k个第三开关电源为负载电路供电，包括：第一控制器被配置为：确定新能源发电模块的供电量满足负载电路的供电需求，向第一供电装置的控制端发送第一输入电压控制信号，第一输入电压控制信号用于控制第一供电装置的第二输入端和第一供电装置的输出端之间导通；控制第一开关电源输出第一直流电压，控制第二开关电源输出第二直流电压，控制第三开关电源输出第三直流电压；第一直流电压和第二直流电压小于第三直流电压。

8、在该实施例中，由于第三开关电源输出的第三直流电压大于第一直流电压和第二直流电压，因此在确定新能源发电模块的供电量满足负载电路的供电需求时，由第三开关电源提供负载电路所需电能，即新能源发电模块作为服务器的用电能源，从而在降低了运营成本的同时，保证了服务器的正常运行。

9、在一些实施例中，第一控制器被配置为：若确定新能源发电模块的供电量无法满足负载电路的供电需求，获取第一供电装置的供电量；确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量满足负载电路的供电需求，向第一供电装置的控制端发送第二输入电压控制信号；控制第一开关电源输出第一直流电压，控制第二开关电源输出第二直流电压，控制第三开关电源输出第三直流电压；第一直流电压和第二直流电压均小于第三直流电压。

10、在该实施例中，由于第一开关电源输出的第一直流电压和第二开关电源输出的第二直流电压均低于第三开关电源输出的第三直流电压，因此，在确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量满足负载电路的供电需求时，由第三开关电源提供负载电路所需电能，即第一供电装置作为服务器电能源，以保证了服务器的正常运行。

11、在一些实施例中，第一控制器被配置为：若确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量无法满足负载电路的供电需求，控制第三开关电源和第一开关电源或第三开关电源和第二开关电源中为负载电路供电。

12、在该实施例中，若第一供电装置和新能源发电模块的总供电量小于负载电路需求供电量，则第一控制器确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量无法满足负载电路的供电需求，于是控制第三开关电源和第一开关电源或第三开关电源和第二开关电源为负载电路供电，以保证服务器的正常运行。

13、在一些实施例中，第一控制器被配置为：若确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量无法满足负载电路的供电需求，控制第三开关电源和第一开关电源为负载电路供电，包括：第一控制器，被配置为：若确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量与负载电路的供电需求差值小于或等于第一阈值，则控制第一开关电源输出第四直流电压，控制第二开关电源输出第五直流电压，控制第三开关电源输出第六直流电压，其中，第五直流电压和第六直流电压相等，且第五直流电压大于第四直流电压。

14、在该实施例中，若第一控制器检测到第一供电装置和新能源发电模块的总供电量与负载电路的需求供电量的差值小于或等于第一阈值，则说明第一供电装置、新能源发电模块与不间断供电电源提供的总供电量有可能满足服务器的供电需求，从而通过进一步提高第二开关电源和第三开关电源的输出电压，将新能源发电模块提供的电能、第一供电装置存储的电能以及不间断供电电源存储的电能全部通过直流配电柜提供给服务器，从而利用已经配备的不间断供电电源保证了服务器的正常运行，同时避免了为满足服务器的供电需求而增加数据中心的供电系统的配电功率，或者向申请电力公司提供电力扩容，在降低了运营成本的同时，提高了服务器的可靠性。

15、在一些实施例中，第一控制器被配置为：若确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量无法满足负载电路的供电需求，控制第三开关电源和第二开关电源为负载电路供电，包括：若确定第一供电装置和新能源发电模块的总供电量与负载电路的供电需求的差值大于第一阈值，则控制第一开关电源输出第四直流电压，控制第二开关电源输出第五直流电压，控制第三开关电源输出第六直流电压，其中，第四直流电压和第六直流电压相等，且第四直流电压大于第五直流电压。

16、在该实施例中，若第一控制器检测到第一供电装置和新能源发电模块的总供电量与负载电路的需求供电量的差值大于第一阈值，则说明服务器的供电需求较大，则控制第一开关电源和第三开关电源为负载电路供电，即新能源发电模块提供的电能和第一供电装置自身存储的电能一起通过直流配电柜提供给服务器，第二交流电提供的电能通过不间断供电电源以及交流配电柜提供给服务器，从而保证服务器的正常运行，避免了为满足服务器的供电需求而增加数据中心的供电系统的配电功率，或者向申请电力公司提供电力扩容，在降低了服务器的运营成本的同时，提高了服务器的可靠性。

17、在一些实施例中，第一控制器，被配置为响应于来自第一供电装置的电量指示信号，控制第一开关电源输出第七直流电压，控制第二开关电源输出第八直流电压，控制第三开关电源输出第九直流电压，其中，第七直流电压大于第八直流电压和第九直流电压。

18、在该实施例中，第一供电装置当检测到自身的第一电池模块存储电量降低至充电阈值时，新能源发电模块提供的电能主要用于为第一电池模块充电，所以第一供电装置向第一控制器发送电量指示信号。为了满足负载电路的供电需求，第一控制器控制第一开关电源为负载电路供电，从而保证服务器的正常运行，避免了为满足服务器的供电需求而增加数据中心的供电系统的配电功率，或者向申请电力公司提供电力扩容，在降低了服务器的运营成本的同时，提高了服务器的可靠性。

19、在一些实施例中，第一控制器还被配置为，确定新能源发电模块的供电量小于供电阈值，向第一供电装置的控制端发送第三输入电压控制信号，第三输入电压控制信号用于控制第一供电装置的第一输入端和第一供电装置的输出端之间导通。

20、考虑到新能源发电模块提供的电能易受外界环境影响，例如新能源发电模块可以为太阳能、风能、水能等可再生能源转换成电能的设备，如光伏、风车、小型水电站等等，若新能源发电模块为光伏发电模块，则容易受太阳光照强度的影响，即太阳光强度越强，光伏发电的功率越高；太阳光强度越弱，光伏发电的功率越低。所以为了保证服务器正常工作，第一控制器可以在服务器运行前或服务器运行中，对新能源供电模块进行监测，当新能源发电模块的供电量小于供电阈值时，向第一供电装置的控制端发送第三输入电压控制信号，从而使第一供电装置接入第二交流电，使第一供电装置的供电量可以满足负载电路的供电量需求。

21、在一些实施例中，每个第一开关电源还包括直流输入端，每个第一开关电源的直流输入端与直流配电柜的第三输出端电连接；每个第二开关电源还包括交流输入端，每个第二开关电源的交流输入端与交流配电柜的第二输出端电连接；每个第三开关电源还包括交流输入端，每个第三开关电源的交流输入端与交流配电柜的第三输出端电连接；直流配电柜还用于向第一开关电源输出第一直流电或第二直流电，向第二开关电源提供第二直流电，向第三开关电源提供第一直流电；交流配电柜还用于向第二开关电源和第三开关电源输出第一交流电。例如：第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源均为供电单元psu(power supply unit，psu)，服务器共有(m+n+k)个psu。其中，psu1-psum为第一开关电源，psu_1-psu_n为第二开关电源，psu1′-psuk′为第三开关电源。每个第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源均可以将交流配电柜输出的第一交流电转换为直流电后为负载电路供电、将直流配电柜输出的第一直流电进行电压转换后为负载电路供电以及将直流配电柜输出的第二直流电进行电压转换后为负载电路供电。

22、第一控制器，被配置为向第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源中的至少一个发送第一接入指令，第一接入指令用于控制第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源中的至少一个的交流输入端输入第一交流电；第一控制器，被配置为向第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源中的至少一个发送第二接入指令，第二接入指令用于第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源中的至少一个的直流输入端输入第一直流电；第一控制器，被配置为向第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源中的至少一个发送第三接入指令，第三接入指令用于第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源中的至少一个的直流输入端输入第二直流电；其中，第一接入指令、第二接入指令和第三接入指令分别发送给不同的第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源。

23、在本实施例中，第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源均为双输入开关电源，即每个开关电源既通过交流输入端接入第一交流电，又通过直流输入端接入第一直流电或第二直流电，所以需要第一控制器根据负载电路实际情况对每个供电装置的输入电压进行选择，例如确定新能源发电模块的供电量满足负载电路的供电需求时，第一控制器控制m个psu作为第一开关电源在第一接入指令的控制下接入第一交流电控制x个psu作为第二开关电源在第二接入指令的控制下接入第一直流电；控制(n-x+k)个psu作为第三开关电源在第三接入指令的控制下接入第二直流电。

24、在一些实施例中，第一开关电源包括第一开关和第一子变换电路；第二开关电源包括第二开关和第二子变换电路；第三开关电源包括第三开关和第三子变换电路；第一开关的第一端与第一开关电源的交流输出端电连接；第一开关的第二端与第一开关电源的直流输出端电连接；第一开关的第三端与第一子变换电路的输入端电连接；第一子变换电路的输出端与第一开关电源的输出端电连接；第二开关的第一端与第二开关电源的交流输出端电连接；第二开关的第二端与第二开关电源的直流输出端电连接；第二开关的第三端与第二子变换电路的输入端电连接；第二子变换电路的输出端与第二开关电源的输出端负载电路电连接；第三开关的第一端与第三开关电源的交流输出端电连接；第三开关的第二端与第三开关电源的直流输出端电连接；第三开关的第三端与第三子变换电路的输入端电连接；第三子变换电路的输出端与第三开关电源的输出端电连接。

25、第一控制器被配置为：控制第一开关的第三端与第一开关的第一端或第二端导通，将第一子变换电路与交流配电柜和直流配电柜中的一者电连接；控制第二开关的第三端与第二开关的第一端或第二端导通，将第二子变换电路与交流配电柜和直流配电柜中的一者电连接；控制第三开关的第三端与第三开关的第一端或第二端导通，将第三子变换电路与交流配电柜和直流配电柜中的一者电连接。

26、在该实施例中，第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源均为双输入开关电源，即每个开关电源既通过交流输入端接入交流电，又通过直流输入端接入直流电，所以需要通过第一控制器控制第一开关、第二开关和第三开关以实现对第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源的输入电压进行选择，从而为负载电路提供所需电能，保证服务器的正常运行。

27、第二方面，提供一种数据中心的供电系统。该数据中心的供电系统包括：服务器、不间断供电电源、第一供电装置、交流配电柜和直流配电柜；不间断供电电源的输入端接收第二交流电，第二交流电的幅值大于第一交流电的幅值；不间断供电电源的交流输出端与交流配电柜的输入端电连接；不间断供电电源的直流输出端与直流配电柜的第一输入端电连接；第一供电装置的第一输入端用于接入第二交流电，第一供电装置的第二输入端用于接入新能源发电模块提供的电信号，第一供电装置的控制端分别与第一控制器和新能源发电模块的控制端连接，第一供电装置的输出端与直流配电柜的第二输出端连接。

28、在一些实施例中，第一供电装置包括：切换开关、第一变换电路和第二控制器，其中切换开关的第一输入端与第一供电装置的第一输入端连接，切换开关的第二输入端与第一供电装置的第二输入端连接，切换开关的输出端与第一变换电路的输入端连接；第一变换电路的输出端与第一供电装置的输出端连接，第一变换电路用于将新能源发电模块提供的电信号变换为第十直流电压输出至第一供电装置的输出端或将第二交流电变换为第十一直流电压输出至第一供电装置的输出端，第一供电装置的输出端用于将第十直流电压或第十一直流电压输出至直流配电柜的第二输入端；第二控制器分别与切换开关的控制端和第一供电装置的控制端电连接；第二控制器，被配置为响应于来自服务器的第一输入电压控制信号，控制切换开关的第二输入端与切换开关的输出端之间导通。

29、在该实施例中，考虑到新能源发电模块容易受外界环境影响，其功率是随时变化的，如果将该电能直接输出，会造成整个供电系统的供电不稳定，因此在切换开关和直流配电柜之间设置第一转换电路，当第二控制器响应于来自服务器的第一输入电压控制信号，控制切换开关的第二输入端与切换开关的输出端之间导通时，将新能源发电模块提供的电信号稳压处理成满足输出设定功率的第十直流电压并通过第一供电装置的输出端输出至直流配电柜，直流配电柜将第十直流电压转换为第二直流电，并通过第二输出端提供给对应的第三开关电源，该第三开关电源提供负载电路所需电能，从而在保证服务器正常工作的同时，提高了第一供电装置的供电稳定性。

30、在一些实施例中，第一供电装置还包括第一电池模块，第一电池模块的输入端与第一变换电路的输出端连接，第一电池模块的输出端与第一供电装置的输出端连接，第一电池模块的的控制端与第二控制器连接；第二控制器，还被配置为响应于来自第一控制器的第二输入电压控制信号，控制第一电池模块输出第十二直流电压至第一供电装置的输出端。

31、在该实施例中，当服务器的第一控制器监测到第一供电装置和新能源发电模块提供的总供电量可以满足服务器的供电需求时，会向第一供电装置发送第二输入电压控制信号，第一供电装置的第二控制器响应于来自服务器的第二输入电压控制信号，控制第一电池模块输出第十二直流电压至第一供电装置的输出端，以保证服务器的正常工作。

32、在一些实施例中，第二控制器，还被配置为若检测到第一电池模块的存储电量降低至充电阈值时，向供电装置的控制端发送电量指示信号，并控制第一变换电路将新能源发电模块提供的电信号变换为第十直流电压输出至第一电池模块的输入端。

33、在该实施例中，第二控制器若检测到当第一电池模块的存储电量降低至充电阈值时，向第一供电装置的控制端发送电量指示信号，通过电量指示信号调整服务器每个开关电源的输出电压以保证服务器正常运行，并控制第一电池模块充电。例如控制第一变换电路将新能源发电模块提供的电信号变换为第十直流电压输出至第一电池模块的输入端，从而保证第一电池模块可以一直在新能源发电模块提供的供电量或第二交流电提供的供电量不足时，为服务器提供额外的电能。

34、在一些实施例中，第二控制器，被配置为响应于来自服务器的第三输入电压控制信号，控制切换开关的第一输入端与切换开关的输出端之间导通，其中，服务器若确定新能源发电模块的供电量小于供电阈值，向第一供电装置的控制端发送第三输入电压控制信号。

35、在该实施例中，第二控制器响应于来自服务器的第三输入电压控制信号，控制切换开关的第一输入端与切换开关的输出端之间导通，从而第一变换电路将第二交流电稳压处理成满足输出设定功率的第十一直流电压输出至直流配电柜，直流配电柜将第十一直流电压转换为第二直流电，并提供给与直流配电柜第二输出端连接的第三开关电源，从而在保证服务器正常工作的同时，提高了第一供电装置的供电稳定性。

36、在一些实施例中，不间断供电电源包括：整流电路、旁路电路、逆变电路、第二变换电路和第二电池模块；整流电路的输入端分别与旁路电路的输入端和不间断供电电源的输入端电连接；整流电路就的输出端与逆变电路的输入端电连接；逆变电路的输出端分别与旁路电路的输出端和不间断供电电源的交流输出端电连接；第二变换电路的第一端与整流电路的输出端电连接，第二变换电路的第二端与第二电池模块的第一端电连接，第二电池模块的第二端与不间断供电电源的直流输出端电连接。

37、在该实施例中，考虑到不间断供电电源的输入端接入的第二交流电存在闪断、波动、瞬变等问题，不适合直接提供给服务器，所以该不间断供电电源通过设置整流电路和逆变电路将第二交流电提供给不间断供电电源的交流输出端以便于通过交流配电柜为第一开关电源提供第一交流电。同时该不间断供电电源的第二电池模块将自身存储的电能通过直流配电柜提供给第二开关电源，从而保证第一开关电源和第二开关电源可以为负载电路提供足够电能，以保证服务器正常工作；当整流电路或逆变电路异常时，可以通过旁路电路将第二交流电传输至不间断供电电源交流输出端，从而保证交流配电柜可以一直提供第一交流电以维持服务器正常工作；同时该不间断供电电源还在整流电路和第二电池模块之间设置第二变换电路，通过整流电路和第二变换电路为第二电池模块进行充电，以保证第二电池模块可以一直通过直流配电柜为第二开关电源提供第一直流电，以保证服务器正常工作，避免业务中断。