本發(fā)明涉及一種直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)及供電方法，屬于數(shù)據(jù)中心供電。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是在可再生能源集成、電動(dòng)汽車充電站以及數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，對電力分配方式的要求逐步提升。傳統(tǒng)的交流配電系統(tǒng)由于涉及多級(jí)交直流轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率較低，系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，且設(shè)備維護(hù)和運(yùn)營成本較高，難以滿足高效、可靠的供電需求。為了應(yīng)對這些問題，直流配電技術(shù)作為一種新型的電力分配方式，正在越來越多的應(yīng)用場景中得到重視和應(yīng)用。

2、數(shù)據(jù)中心作為直流配電技術(shù)的典型應(yīng)用場景，主要負(fù)載包括it設(shè)備負(fù)載和空調(diào)負(fù)載。由于it設(shè)備大多使用直流供電，采用直流配電技術(shù)能夠減少多級(jí)交直流轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，從而提高電力傳輸效率并降低系統(tǒng)的整體電能損耗?，F(xiàn)有的直流數(shù)據(jù)中心高壓直流供電拓?fù)?，如圖1所示，主要以高壓直流電源為核心，系統(tǒng)包括直流電源、位于供電主回路的dc/dc變換器以及后備電源蓄電池。在現(xiàn)有的高壓直流供電拓?fù)渲校琩c/dc變換器需同時(shí)為服務(wù)器和后備蓄電池供電，這對變換器的容量提出了較高的要求。而且，由于直流電源通過dc/dc變換器為服務(wù)器供電，增加了電能轉(zhuǎn)換過程中的損耗，降低了系統(tǒng)整體供電效率。因此，如何優(yōu)化現(xiàn)有的直流供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低dc/dc變換器的容量要求、減少電能損耗、簡化系統(tǒng)的運(yùn)維過程，已成為亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)及供電方法，通過合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和供電方法控制，提高了電源轉(zhuǎn)換效率，減少了不必要的能量損耗，降低了對變換器容量的需求，有效提高了系統(tǒng)整體的供電效率和供電可靠性，降低了設(shè)備成本。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

3、第一方面，本發(fā)明提供一種直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，包括直流電源、后備電源、服務(wù)器、供電主路和供電旁路；

4、所述供電旁路設(shè)有第一dc/dc變換器，所述第一dc/dc變換器的一端與所述直流電源連接，另一端與所述后備電源連接；

5、所述直流電源通過供電主路連接所述服務(wù)器，所述直流電源用于在正常供電模式下，通過供電主路為服務(wù)器供電，并通過第一dc/dc變換器為后備電源充電；

6、所述后備電源通過供電旁路連接所述服務(wù)器，所述后備電源用于在后備供電模式下，通過供電旁路為服務(wù)器供電。

7、進(jìn)一步的，所述供電主路設(shè)有位于所述直流電源與所述服務(wù)器之間的第一止逆二極管。第一止逆二極管用于防止后備電源的電流回流至直流電網(wǎng)，避免電力反灌引發(fā)的系統(tǒng)不穩(wěn)定或能量浪費(fèi)，確保直流電源為服務(wù)器持續(xù)穩(wěn)定供電。

8、進(jìn)一步的，所述供電旁路設(shè)有位于所述后備電源與所述服務(wù)器之間的第二止逆二極管。第二止逆二極管用于防止在供電主路電壓高于后備電源電壓時(shí)，直流電源通過供電旁路對后備電源進(jìn)行不必要的充電，從而優(yōu)化供電效率。

9、進(jìn)一步的，所述供電主路靠近所述直流電源的一端設(shè)有第一開關(guān)，所述供電主路靠近所述服務(wù)器的一端設(shè)有第二開關(guān)。

10、進(jìn)一步的，所述服務(wù)器包括與所述供電主路連接的服務(wù)器電源，所述服務(wù)器電源內(nèi)設(shè)有第二dc/dc變換器。

11、進(jìn)一步的，所述服務(wù)器還包括服務(wù)器主板，所述第二dc/dc變換器的一端與所述供電主路連接，另一端與所述服務(wù)器主板連接。

12、進(jìn)一步的，所述后備電源為蓄電池，所述蓄電池的均充電壓小于所述直流電源的電壓，所述蓄電池的終止電壓大于所述服務(wù)器的最低電壓，所述直流電源的電壓小于所述服務(wù)器的最高耐受電壓。

13、第二方面，提供一種直流數(shù)據(jù)中心柔性供電方法，包括：

14、當(dāng)直流電源可供電且供電電壓高于后備電源的浮充電壓時(shí)，進(jìn)入正常供電模式，所述直流電源通過供電主路為服務(wù)器供電，并通過供電旁路中的第一dc/dc變換器為后備電源充電；

15、當(dāng)直流電源的供電電壓低于后備電源的浮充電壓或直流電源失效時(shí)，切換至后備供電模式，所述后備電源通過供電旁路為服務(wù)器供電。

16、進(jìn)一步的，所述供電主路設(shè)有位于所述直流電源與所述服務(wù)器之間的第一止逆二極管；正常供電模式下，所述直流電源通過供電主路以及供電主路中的第一止逆二極管為服務(wù)器供電。

17、進(jìn)一步的，所述供電旁路設(shè)有位于所述后備電源與所述服務(wù)器之間的第二止逆二極管；后備供電模式下，所述后備電源通過供電旁路以及供電旁路中的第二止逆二極管為服務(wù)器供電。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

19、本發(fā)明提供的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)包括直流電源、后備電源、服務(wù)器、供電主路和供電旁路，供電旁路設(shè)有第一dc/dc變換器，第一dc/dc變換器的一端與直流電源連接，另一端與后備電源連接；在正常供電模式下，直流電源通過供電主路直接為服務(wù)器供電，并通過第一dc/dc變換器為后備電源充電以維持后備電源的滿容量狀態(tài)，供電主路中省略了現(xiàn)有技術(shù)中的dc/dc變換器設(shè)計(jì)，提高了電源轉(zhuǎn)換效率并減少了不必要的能量損耗，同時(shí)，位于旁路的dc/dc變換器僅為后備電源供電，因此對變換器容量的需求大幅降低，有效降低了設(shè)備成本；當(dāng)直流電源的供電電壓低于后備電源的浮充電壓或直流電源失效時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換至后備供電模式，后備電源通過供電旁路為服務(wù)器供電，確保服務(wù)器供電不中斷，提高了系統(tǒng)整體的供電效率和供電可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，其特征在于，包括直流電源、后備電源、服務(wù)器、供電主路和供電旁路；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電主路設(shè)有位于所述直流電源與所述服務(wù)器之間的第一止逆二極管。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電旁路設(shè)有位于所述后備電源與所述服務(wù)器之間的第二止逆二極管。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電主路靠近所述直流電源的一端設(shè)有第一開關(guān)，所述供電主路靠近所述服務(wù)器的一端設(shè)有第二開關(guān)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器包括與所述供電主路連接的服務(wù)器電源，所述服務(wù)器電源內(nèi)設(shè)有第二dc/dc變換器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器還包括服務(wù)器主板，所述第二dc/dc變換器的一端與所述供電主路連接，另一端與所述服務(wù)器主板連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)，其特征在于，所述后備電源為蓄電池，所述蓄電池的均充電壓小于所述直流電源的電壓，所述蓄電池的終止電壓大于所述服務(wù)器的最低電壓，所述直流電源的電壓小于所述服務(wù)器的最高耐受電壓。

8.一種直流數(shù)據(jù)中心柔性供電方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電方法，其特征在于，所述供電主路設(shè)有位于所述直流電源與所述服務(wù)器之間的第一止逆二極管；正常供電模式下，所述直流電源通過供電主路以及供電主路中的第一止逆二極管為服務(wù)器供電。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流數(shù)據(jù)中心柔性供電方法，其特征在于，所述供電旁路設(shè)有位于所述后備電源與所述服務(wù)器之間的第二止逆二極管；后備供電模式下，所述后備電源通過供電旁路以及供電旁路中的第二止逆二極管為服務(wù)器供電。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種直流數(shù)據(jù)中心柔性供電系統(tǒng)及供電方法，屬于數(shù)據(jù)中心供電技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)包括直流電源、后備電源、服務(wù)器、供電主路和供電旁路；供電旁路設(shè)有第一DC/DC變換器，第一DC/DC變換器的一端與直流電源連接，另一端與后備電源連接；直流電源通過供電主路連接服務(wù)器，用于在正常供電模式下，通過供電主路為服務(wù)器供電，并通過第一DC/DC變換器為后備電源充電；后備電源通過供電旁路連接服務(wù)器，用于在后備供電模式下，通過供電旁路為服務(wù)器供電。本發(fā)明通過合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了電源轉(zhuǎn)換效率，減少了不必要的能量損耗，降低了對變換器容量的需求，有效提高了系統(tǒng)整體的供電效率和供電可靠性，降低了設(shè)備成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉瑞煌,袁宇波,周琦,劉建,張宸宇,楊毅,史明明,楊曉嵐,葛雪峰,王鑫達(dá),陳實(shí),彭湃
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9