机柜供电系统

摘要

本发明提出一种机柜供电系统，包括：至少一个交流/直流转换模块，用于将输入的交流电转换为具有第一电压的直流电；电力母线，所述电力母线与所述至少一个交流/直流转换模块相连，用于汇集、分配和传输所述第一电压的直流电；多个直流/直流转换模块，所述多个直流/直流转换模块与所述电力母线相连，用于将来自所述电力母线的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电，其中，所述第一电压大于所述第二电压；和多个服务器，其中，每个所述直流/直流转换模块为一个所述服务器供电。该系统减小电力母线的传输电流以及截面积，不仅减少了损耗，提升了电力使用效率，而且利于机柜的散热。

权利要求

1.一种机柜供电系统，其特征在于，包括：至少一个交流/直流转换模块，用于将输入的交流电转换为具有第一电压的直流电；

电力母线，所述电力母线与所述至少一个交流/直流转换模块相连，用于汇集、分配和传输所述第一电压的直流电；

多个直流/直流转换模块，所述多个直流/直流转换模块与所述电力母线相连，用于将来自所述电力母线的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电，其中，所述第一电压大于所述第二电压；和多个服务器，其中，每个所述直流/直流转换模块为一个所述服务器供电；

所述第二电压约为12V；

还包括：

备份电源，所述备份电源与所述电力母线相连，在交流电输入模块故障时通过所述备份电源为所述多个服务器供电；

所述备份电源采用直流不间断电源UPS。

2.如权利要求1所述的机柜供电系统，其特征在于，所述电力母线的截面积根据以下公式确定：其中，A为所述电力母线的截面积，L为所述电力母线的长度，ρ为电阻率，I为传输电流，ΔU为所述电力母线的电压压降。

3.如权利要求1所述的机柜供电系统，其特征在于，还包括：交流电输入模块，所述交流电输入模块与所述至少一个交流/直流转换模块相连，用于将所述交流电变压至第三电压的交流电并提供至所述至少一个交流/直流转换模块。

4.如权利要求3所述的机柜供电系统，其特征在于，所述第三电压为三相380V或单相

220V。

5.如权利要求1-3任一项所述的机柜供电系统，其特征在于，所述第一电压约为48V或

240V。

说明书

机柜供电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种用于机柜的供电系统。

背景技术

[0002] 目前，大部分整机柜供电方案是采用集中电源输出12V供电，然后将集中电源输出12V提供至公共的电源母线以给各个节点(例如服务器)进行供电。按照现有的整机柜的电力供应以及根据所受电的节点情况，公共电源母线需承受很大的电流，甚至要承受达到
600A以上的电流。

[0003] 现有技术的缺点是：整机柜的电力母线Busbar承受传输的电流太大(例如600A以上)，设计上比较困难，为了减少损耗需要增大电力母线的截面积，然而设计的截面积过大不仅会增加电力母线上电压的损耗，而且还会影响整机柜的散热风阻，从而影响整机柜的散热。

发明内容

[0004] 本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

[0005] 为此，本发明的目的在于提出一种机柜供电系统，该系统减小电力母线的传输电流以及截面积，减少了损耗，提升了电力使用效率。

[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例公开了一种机柜供电系统，包括：至少一个交流/直流转换模块，用于将输入的交流电转换为具有第一电压的直流电；电力母线，所述电力母线与所述至少一个交流/直流转换模块相连，用于汇集、分配和传输所述第一电压的直流电；多个直流/直流转换模块，所述多个直流/直流转换模块与所述电力母线相连，用于将来自所述电力母线的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电，其中，所述第一电压大于所述第二电压；和多个服务器，其中，每个所述直流/直流转换模块为一个所述服务器供电。

[0007] 根据本发明实施例的机柜供电系统，减少了整机柜电力母线的电力损耗及电力母线的使用截面积，以减少电力母线的材料使用和由于电力母线带来的风阻影响。此外，由于电力母线是高压直流供电，因此采用直流备份电源，减少了逆变过程，提升电力使用效率。

[0008] 在本发明的一个实施例中，所述电力母线的截面积根据以下公式确定：

[0009]

[0010] 其中，A为所述电力母线的截面积，L为所述电力母线的长度，ρ为电阻率，I为传输电流，ΔU为所述电力母线的电压压降。

[0011] 通过改变传输电流I的大小，可以相应改变电力母线的截面积A的大小，因此，减少传输电流，电力母线的截面积的使用材料和线路功耗也随之减少，节约了成本。

[0012] 在本发明的一个实施例中，所述的机柜供电系统，还包括：交流电输入模块，所述交流电输入模块与所述至少一个交流/直流转换模块相连，用于将所述交流电变压至第三电压的交流电并提供至所述至少一个交流/直流转换模块。

[0013] 此外，所述的机柜供电系统还包括备份电源，所述备份电源与所述电力母线相连，在所述交流电输入模块故障时通过所述备份电源为所述多个服务器供电。

[0014] 其中，所述备份电源采用直流不间断电源UPS。

[0015] 在本发明的一个示例中，所述第三电压为三相380V或单相220V，所述第一电压约为48V或240V，所述第二电压约为12V。

[0016] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0017] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0018] 图1为根据本发明实施例的机柜供电系统结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0020] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下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发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。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例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

[0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

[0022] 参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

[0023] 下面参照图1描述根据本发明实施例提出的机柜供电系统。

[0024] 如图1所示，该机柜供电系统包括至少一个交流/直流转换模块101、电力母线102、多个直流/直流转换模块103和多个服务器104。其中，至少一个交流/直流转换模块101用于将输入的交流电转换为具有第一电压的直流电。在本发明的一个实施例中，交流/直流转换模块101为多个，且互为备份。电力母线102与交流/直流转换模块101相连，用于汇集、分配和传输第一电压的直流电。多个直流/直流转换模块103均与电力母线102相连，用于将来自电力母线102的第一电压的直流电转换为第二电压的直流电，其中，第一电压大于所述第二电压。每个直流/直流转换模块103为一个服务器104供电。

[0025] 此外，每个直流/直流转换模块还可以设置在对应的服务器的内部直流转换背板上，这样简化了整机柜外部服务器的电力设计。在本发明的其他实施例中，直流/直流转换模块103也可设置在服务器104的外部，在此不再赘述。每个服务器还包括主板、硬盘等单元。

[0026] 在本发明的一个示例中，第一电压约为48V或240V，第二电压约为12V。由于在电力母线上的第一电压大于现有电力母线所承载的第二电压，因此可以减小电力母线的截面积可大幅减少。当然在该实施例中，第一电压(48V或240V)仅是示意性的，在其他实施例中还可选择其他高于第二电压的任何电压。

[0027] 在本发明的一个实施例中，上述机柜供电系统还包括交流电输入模块105。交流电输入模块105与至少一个交流/直流转换模块101相连，用于将交流电变压至第三电压的交流电并提供给至少一个交流/直流转换模块101。此外，该机柜供电系统还包括备份电源106，备份电源106与电力母线102相连，并在交流电输入模块105故障时通过备份电源106为多个服务器104供电。在本发明的一个示例中，第三电压可以为三相380V或单相220V。

[0028] 其中，在本发明的一个实施例中，备份电源106采用直流UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)。

[0029] 当机柜供电系统的交流电输入模块正常供电时，备份电源连接在电力母线上充电或浮充；当当机柜供电系统的交流电输入模块故障时，备份电源直接为多个服务器供电。

[0030] 备份电源采用直流UPS，减少了传统的UPS逆变过程，提升了电力使用效率。

[0031] 在本发明的一个实施例中，电力母线的截面积根据以下公式确定：

[0032]

[0033] 其中，A为电力母线的截面积，L为电力母线的长度，ρ为电阻率，I为传输电流，ΔU为电力母线的电压压降。

[0034] 在功率不变的条件下，传输电流I通过公式U0I0＝UI确定。U0和I0为现有的整机柜供电时的电压、电流，U和I为根据本发明实施例应用时的电压、电流。例如，如果传输电压提升到48V，且现有的整机柜供电时的传输电压为12V，那么电力母线上的传输电流将减少大约4倍。依此类推，如果传输电压提升到240V，电力母线上的传输电流将减少大约20倍。

[0035] 从公式(1)可以得知，通过改变传输电流I的大小，可以相应改变电力母线的截面积A的大小。现假设电力母线的电压压降ΔU不变，截面积A与传输电流I成正比，传输电流减少20倍，则电力母线的截面积也减少20倍，电力母线的截面积的使用材料和线路功耗也随之减少，节约了成本。

[0036] 根据本发明实施例的机柜供电系统，减少了整机柜电力母线的电力损耗及电力母线的使用截面积，以减少电力母线的材料使用和由于电力母线带来的风阻影响。此外，由于电力母线是高压直流供电，因此采用直流备份电源，减少了逆变过程，提升电力使用效率。

[0037] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0038] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，″计算机可读介质″可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

[0039] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

[0040] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

[0041] 此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

[0042] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

[0043] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0044] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。