專利名稱：用于貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)，尤其涉及一種用于貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
貨柜式數(shù)據(jù)中心(Container Data Center)是一種可對大量的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)存儲的設(shè)備。在貨柜式數(shù)據(jù)中心的設(shè)計過程中，其電源的能量利用效率 (Power Utilization Efficiency, PUE)是人們經(jīng)常關(guān)注的一個問題。貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)通常包括一個不間斷電源模組(Uninterruptible Power Supply, UPS)、電源分配單元(Power Distribution Unit, PDU)以及電源供應(yīng)裝置 (Power Supply Unit，PSU)。在電源供應(yīng)裝置內(nèi)部通常包括一個直流-直流轉(zhuǎn)換器和一個較大的儲能電容。在電壓轉(zhuǎn)換的過程中存在能量的損耗，該能量的損耗以熱能的方式散發(fā)到外界環(huán)境。在一般情況下，需要在電源供應(yīng)裝置上加裝一個風(fēng)扇以提高其散熱性能。但由于儲能電容的容量及體積較大，會對電源供應(yīng)裝置的風(fēng)阻有一定的影響，影響電源供應(yīng)裝置散熱效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種具有較好散熱性能的電源系統(tǒng)。一種用于貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)，包括不間斷電源模組，不間斷電源模組包括交流-直流轉(zhuǎn)換器和電池模組，交流-直流轉(zhuǎn)換器將外界交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號；電源供應(yīng)裝置，電源供應(yīng)裝置包括直流-直流轉(zhuǎn)換器，直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端與不間斷電源模組的輸出端連接，直流-直流轉(zhuǎn)換器將電源供應(yīng)裝置輸入端的電壓信號轉(zhuǎn)換為后續(xù)負(fù)載元件工作所需的電壓信號；以及儲能電容，儲能電容連接在電源供應(yīng)裝置的輸入端與接地端之間，且設(shè)置在電源供應(yīng)裝置的外部。由于儲能電容的容量及體積較大，將其移出電源供應(yīng)裝置內(nèi)部有助于改善電源供應(yīng)裝置內(nèi)部的通風(fēng)性能，提高電源供應(yīng)裝置的散熱效率。同時，由于電源供應(yīng)裝置外部的溫度要低于電源供應(yīng)裝置內(nèi)部的溫度，所述儲能電容可采用耐熱溫度較低的電容，從而節(jié)省了成本。下面參照附圖，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1是本發(fā)明實施例的電源系統(tǒng)的功能模塊圖。主要元件符號說明電源系統(tǒng)10不間斷電源模組110
交流-直流轉(zhuǎn)換器111
電池模組112
電源分配單元120
開關(guān)裝置121
電源供應(yīng)裝置130
直流-直流轉(zhuǎn)換器131
濾波電容132
儲能電容140
負(fù)載150
具體實施例方式請參見圖1，本發(fā)明實施例的用于貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)10包括不間斷電源模組110、電源分配單元120、電源供應(yīng)裝置130、儲能電容140以及負(fù)載150。不間斷電源模組110包括交流-直流轉(zhuǎn)換器111和電池模組112，交流-直流轉(zhuǎn)換器111的輸入端與將外界交流電壓信號相連，用于將外界交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號。所述外界交流電壓信號的大小為400V到480V之間，其可來至供電設(shè)施中的發(fā)電機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)或者燃料驅(qū)動的發(fā)電機(jī)。所述交流-直流轉(zhuǎn)換器111的輸出電壓為320V到400V 之間。所述電池模組112與交流-直流轉(zhuǎn)換器111的輸出端電學(xué)連接。當(dāng)外界電源發(fā)生故障時，所述電池模組112可繼續(xù)為不間斷電源模組110的后續(xù)電路提供電能。根據(jù)需要，所述電池模組112為一蓄電池模組，在不間斷電源模組110正常工作時，所述交流-直流轉(zhuǎn)換器111可在輸出直流電壓信號的同時為該蓄電池模組112充電。電源分配單元120包括開關(guān)裝置121。開關(guān)裝置121的輸入端與交流-直流轉(zhuǎn)換器111的輸出端連接。通過控制開關(guān)裝置121的開啟和關(guān)閉狀態(tài)來選擇性地為后續(xù)的電源供應(yīng)裝置130供電。開關(guān)裝置121可包括多組開關(guān)單元，每個開關(guān)單元單獨控制一個電源供應(yīng)裝置130。根據(jù)需要，不間斷電源模組110亦可不通過電源分配單元120直接與電源供應(yīng)裝置130相連接從而為電源供應(yīng)裝置130供電。在本實施例中，儲能電容140設(shè)置在該電源分配單元120的內(nèi)部。在不設(shè)置電源分配單元120時，儲能電容140可設(shè)置在不間斷電源模組110之中。電源供應(yīng)裝置130包括直流-直流轉(zhuǎn)換器131以及濾波電容132。直流-直流轉(zhuǎn)換器131的輸入端與開關(guān)裝置121的輸出端連接，該直流-直流轉(zhuǎn)換器131用于將開關(guān)裝置 121輸出端的電壓信號轉(zhuǎn)換成后續(xù)負(fù)載150正常工作所需的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，如5V或者12V 的電壓信號。負(fù)載150可以是貨柜式數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的存儲器或處理器等單元。在本實施例中，直流-直流轉(zhuǎn)換器131將開關(guān)裝置121輸出端的400V的電壓信號轉(zhuǎn)換成直流-直流轉(zhuǎn)換器131輸出端的12V的電壓信號。所述濾波電容132的一端連接在電源分配單元120的輸出端上，其另一端與接地端相連接。該濾波電容132的作用在于將輸入電壓的偏差值維持在一定的范圍之內(nèi)。對于一般的電源系統(tǒng)，其紋波電壓(RippleVoltage)通常規(guī)定為輸入電壓的左右。即對于標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓為400V的情況下，一般需要利用濾波電容132將輸入電壓維持在400V士4V的電壓范圍內(nèi)。儲能電容140的一端與電源供應(yīng)裝置130的輸入端相連，其另一端與接地端連接。所述儲能電容140的作用在于在系統(tǒng)斷電后，儲能電容140仍然能夠在一段時間內(nèi)(如 20ms)為后續(xù)電路提供電能，從而為后續(xù)電路的正常關(guān)閉提供一定的緩沖時間。需要說明的是，儲能電容140和電池模組112的作用并不一致。電池模組112的作用在于當(dāng)遇見突然停電的情況時，電池模組112內(nèi)部所儲存的電能可以繼續(xù)供應(yīng)給電源供應(yīng)裝置130，使其維持正常工作，其持續(xù)時間通常長達(dá)幾十分鐘或者幾個小時以上。而儲能電容140的作用主要在于在系統(tǒng)正常關(guān)閉的情況下，使后續(xù)電路可以有一定的關(guān)閉緩沖時間(如20ms)，以在該關(guān)閉緩沖時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)保存或者執(zhí)行關(guān)閉動作等。具體地，所述直流-直流轉(zhuǎn)換器131為全橋直流轉(zhuǎn)換電路，其通常包括將將直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流電壓的開關(guān)，對高頻交流電壓進(jìn)行降壓的變壓器線圈以及后續(xù)的整流穩(wěn)壓電路。通過選擇變壓器線圈的主線圈和副線圈的匝數(shù)比來控制電壓改變的比例。在本實施例中，所述變壓器線圈的匝數(shù)比為Np Ns = 40 2，其中Np代表主線圈的匝數(shù)，Ns代表副線圈的匝數(shù)。在上述的用于貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)10中，將儲能電容140從電源供應(yīng)裝置 130的內(nèi)部轉(zhuǎn)移到電源分配單元120的內(nèi)部。由于儲能電容140的容量及體積較大，將儲能電容140移出電源供應(yīng)裝置130后，可有效改善電源供應(yīng)裝置130內(nèi)部的通風(fēng)性能，從而提高其散熱效率。對于利用風(fēng)扇對電源供應(yīng)裝置130進(jìn)行散熱的情況下，使用較低的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速仍然能夠起到較好的散熱效果。下面將以儲能電容140和濾波電容132的實際計算值來說明本發(fā)明實施方式的技術(shù)效果。 對于儲能電容140來說，其電容值Ch。ld通常滿足以下公式
權(quán)利要求
1.一種用于貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)，包括不間斷電源模組，所述不間斷電源模組包括交流-直流轉(zhuǎn)換器和電池模組，所述交流-直流轉(zhuǎn)換器將外界交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號；電源供應(yīng)裝置，所述電源供應(yīng)裝置包括直流-直流轉(zhuǎn)換器，所述直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端與不間斷電源模組的輸出端連接，所述直流-直流轉(zhuǎn)換器將電源供應(yīng)裝置輸入端的電壓信號轉(zhuǎn)換為后續(xù)負(fù)載元件工作所需的電壓信號；以及儲能電容，所述儲能電容連接在該電源供應(yīng)裝置的輸入端與接地端之間，且設(shè)置在電源供應(yīng)裝置的外部。
2.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述不間斷電源模組進(jìn)一步包括一電池模組，所述電池模組連接在直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出端，用于在外界電源故障期間為后續(xù)電路提供電能。
3.如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模組為蓄電池模組，在正常工作期間所述交流-直流轉(zhuǎn)換器在輸出直流電壓信號的同時為電池模組充電。
4.如權(quán)利要求2或3所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模組包括多個以并聯(lián)方式電連接的電池單元。
5.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括一電源分配單元，所述電源分配單元連接在不間斷電源模組與電源供應(yīng)裝置之間，從而選擇性地為電源供應(yīng)裝置供電。
6.如權(quán)利要求5所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電容設(shè)置在電源分配單元的內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求6所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電源分配單元包括串聯(lián)在不間斷電源模組的輸出端與電源供應(yīng)裝置的輸入端之間的開關(guān)裝置，所述儲能電容連接在開關(guān)裝置的輸出端與接地端之間。
8.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電源供應(yīng)裝置進(jìn)一步包括濾波電容，所述濾波電容連接在直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端和接地端之間。
全文摘要
一種用于貨柜式數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)，包括不間斷電源模組、電源供應(yīng)裝置以及儲能電容。所述不間斷電源模組將外界交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源而為電源供應(yīng)裝置供電。所述電源供應(yīng)裝置包括直流-直流轉(zhuǎn)換器，所述直流-直流轉(zhuǎn)換器將電源供應(yīng)裝置輸入端的電壓信號轉(zhuǎn)換為后續(xù)元件工作所需的電壓信號。儲能電容連接在電源供應(yīng)裝置的輸入端與接地端之間。通過將體積較大的儲能電容移出至電源供應(yīng)裝置的外部，電源供應(yīng)裝置內(nèi)部的風(fēng)阻降低，散熱效率提高。
文檔編號H02J15/00GK102570521SQ201010600670
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者張國祥, 張德銘 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司