一种服务器供电系统及数据机房论文和设计-耿云飞

全文摘要

本公开是关于一种服务器供电系统及数据机房，包括：第一电源组件、第二电源组件、电压检测组件以及蓄电池，第一电源组件设置在服务器内部，输入端接入市电电压，输出端与服务器的负载连接，用于利用市电电压向负载供电；电压检测组件设置在服务器内部，输入端接入市电电压，第一输出端与第二电源组件的第一输入端连接，用于在未检测到市电电压的情况下，控制第二电源组件向负载供电；第二电源组件设置在服务器内部，第二输入端与蓄电池的输出端连接，输出端与负载连接，用于利用蓄电池的电压向负载供电；蓄电池设置在放置服务器的机房之内，且设置在服务器的外部，用于向第二电源组件输出电压。这样，电压不需要经过多次转换，转换效率较高。

设计方案

1.一种服务器供电系统，其特征在于，包括：第一电源组件、第二电源组件、电压检测组件以及蓄电池，其中：

所述第一电源组件设置在服务器内部，输入端接入市电电压，输出端与服务器的负载连接，用于利用市电电压向所述负载供电；

所述电压检测组件设置在服务器内部，输入端接入市电电压，第一输出端与所述第二电源组件的第一输入端连接，用于在未检测到市电电压的情况下，控制所述第二电源组件向所述负载供电；

所述第二电源组件设置在服务器内部，第二输入端与所述蓄电池的输出端连接，输出端与所述负载连接，用于利用所述蓄电池的电压向所述负载供电；

所述蓄电池设置在放置所述服务器的机房之内，且设置在所述服务器的外部，用于向所述第二电源组件输出电压。

2.根据权利要求1所述的服务器供电系统，其特征在于，所述第一电源组件包括：整流电路、第一变压电路和第一控制电路，其中：

所述整流电路的输入端接入所述市电电压，输出端与所述第一变压电路的输入端连接，用于将对所述市电电压整流得到的第一直流电压输出至所述第一变压电路；

所述第一变压电路的输出端与所述第一控制电路的输入端连接，用于对所述第一直流电压进行变压处理，向所述第一控制电路输出多个预设电压值的电压，所述多个预设电压值为多个所述负载分别所需的电压值；

所述第一控制电路的输出端与所述负载连接，用于向所述负载分别输出所述多个预设电压值的电压。

3.根据权利要求1所述的服务器供电系统，其特征在于，所述第二电源组件包括：第二变压电路和第二控制电路，其中：

所述第二变压电路的输入端与所述蓄电池连接，输出端与所述第二控制电路的输入端连接，用于对所述蓄电池的电压进行变压处理，向所述第二控制电路输出多个预设电压值的电压；

所述第二控制电路的输出端与所述负载连接，用于向所述负载分别输出所述多个预设电压值的电压。

4.根据权利要求1所述的服务器供电系统，其特征在于，所述第二电源组件还包括充电电路；

所述电压检测组件的第二输出端与所述充电电路的输入端连接，用于在检测到所述市电电压的情况下，将所述市电电压输出至所述充电电路，控制所述充电电路向所述蓄电池充电；

所述充电电路的输出端与所述蓄电池的输入端连接，用于利用所述市电电压向所述蓄电池充电。

5.根据权利要求1所述的服务器供电系统，其特征在于，所述蓄电池还包括：

蓄电池监测组件，与所述蓄电池的各蓄电单元连接，用于监测所述蓄电池的物理状态；

通信组件，与所述蓄电池监测组件连接，用于将所述蓄电池的物理状态传输至总控组件。

6.根据权利要求5所述的服务器供电系统，其特征在于，所述通信组件通过工业总线或者无线网络与所述总控组件进行通信。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的服务器供电系统，其特征在于，

所述服务器位于数据机房的机柜内，所述蓄电池与所述服务器位于同一机柜；

所述蓄电池平置在所述服务器的上一层或下一层，或，所述蓄电池立置在所述服务器所处机柜的侧板。

8.一种数据机房，其特征在于，包括：

多个服务器；以及

用于为各所述服务器供电的权利要求1-7中任意一项所述的服务器供电系统。

9.根据权利要求8所述的数据机房，其特征在于，所述服务器供电系统的蓄电池与所述多个服务器的第二电源组件连接，用于向所述多个服务器的第二电源组件输出电压。

10.根据权利要求8或9所述的数据机房，其特征在于，所述数据机房还包括：

总控组件，与所述服务器供电系统的各蓄电池监测控组件通过通信模块进行通信，用于基于接收到的所述蓄电池的物理状态集中控制所述数据机房内的多个蓄电池。

设计说明书

技术领域

本公开涉及供电系统技术领域，尤其涉及一种服务器供电系统及数据机房。

背景技术

通常，服务器承担着许多关键业务，一旦服务器断电，将导致许多业务停止，带来不可估量的损失。因此，服务器供电系统需要全天不间断的为服务器供电，以维持服务器的正常运行。

相关技术中，服务器供电系统利用UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)设备为服务器供电。市电电压正常时，由UPS设备接入电网，对市电电压进行整流、逆变换等处理，为服务器提供较为稳定的净化电压。当市电电压中断时，UPS设备可以通过内置的蓄电池为服务器供电。

但是，在上述过程中，UPS设备对市电电压或蓄电池提供的电压进行了多次变换，能源消耗较为严重，转换效率低。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种服务器供电系统，包括：第一电源组件、第二电源组件、电压检测组件以及蓄电池，所述第一电源组件、所述第二电源组件及所述电压检测组件设置在服务器内部，其中：

所述第一电源组件设置在服务器内部，输入端接入市电电压，输出端与服务器的负载连接，用于利用市电电压向所述负载供电；

所述第二电源组件设置在服务器内部，第二输入端与所述蓄电池的输出端连接，输出端与所述负载连接，用于利用所述蓄电池的电压向所述负载供电；

所述蓄电池设置在放置所述服务器的机房之内，且设置在所述服务器的外部，用于向所述第二电源组件输出电压。

可选的，所述第一电源组件包括：整流电路、第一变压电路和第一控制电路，其中：

所述第一控制电路的输出端与所述负载连接，用于向所述负载分别输出所述多个预设电压值的电压。

可选的，所述第二电源组件包括：第二变压电路和第二控制电路，其中：

所述第二控制电路的输出端与所述负载连接，用于向所述负载分别输出所述多个预设电压值的电压。

可选的，所述第二电源组件还包括充电电路；

所述充电电路的输出端与所述蓄电池的输入端连接，用于利用所述市电电压向所述蓄电池充电。

可选的，所述蓄电池还包括：

蓄电池监测组件，与所述蓄电池的各蓄电单元连接，用于监测所述蓄电池的物理状态；

通信组件，与所述蓄电池监测组件连接，用于将所述蓄电池的物理状态传输至总控组件。

可选的，所述通信组件通过工业总线或者无线网络与所述总控组件进行通信。

可选的，所述服务器位于数据机房的机柜内，所述蓄电池与所述服务器位于同一机柜；

所述蓄电池平置在所述服务器的上一层或下一层，或，所述蓄电池立置在所述服务器所处机柜的侧板。

本公开实施例还提供了一种数据机房，包括：

多个服务器；以及

用于为各所述服务器供电的上述任一所述的服务器供电系统。

可选的，所述服务器供电系统的蓄电池与所述多个服务器的第二电源组件连接，用于向所述多个服务器的第二电源组件输出电压。

可选的，所述数据机房还包括：

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：一方面，服务器内部的第一电源组件可以直接接入市电电压进行，为服务器的负载供电，市电电压不需要经过多次转换。而且，当未检测到市电电压的情况下，服务器内部的第二电源组件可以利用蓄电池对服务器供电，也就是说，由蓄电池为服务器的负载供电时，蓄电池提供的电压也不需要经过多次转换。因此，本公开实施例提供的技术方案能源消耗较小，转换效率较高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的服务器供电系统的一种框图。

图2是根据一示例性实施例示出的服务器供电系统的第二种框图。

图3是根据一示例性实施例示出的服务器供电系统的第三种框图。

图4是根据一示例性实施例示出的服务器供电系统的第四种框图。

图5是根据一示例性实施例示出的服务器供电系统的第五种框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种服务器供电系统框图。参照图1，该系统包括第一电源组件110、电压检测组件120、第二电源组件130以及蓄电池140，其中，第一电源组件110、电压检测组件120及第二电源组件130设置在服务器100内部，蓄电池140设置在放置服务器100的机房之内，且设置在服务器100的外部。

一种实现方式中，服务器100位于数据机房的机柜内。其中，机柜是指数据机房内用来放置服务器的柜子，每个数据机房可以放置一个或多个机柜。举例而言，机柜的规格可以为42U(Unit，单位)，其中，1U是指45.5毫米，42U是指机柜的高为2米、宽为0.6米和深为0.8米。或者，机柜的规格也可以为37U、32U、20U、12U或6U，等等，具体不做限定。

在本公开实施例提供的服务器供电系统中，第一电源组件110、第二电源组件120及电压监控组件130设置在服务器100内部，而蓄电池140可以在服务器100的外部。

一种实现方式中，在数据机房中，蓄电池140可以与服务器100位于同一机柜，且平置在服务器100的上一层或下一层。或者，蓄电池140也可以立置在服务器100所处机柜的侧板。具体的，可以根据数据机房的空间或服务器数量决定，对此不做限定。

第一电源组件110的输入端接入市电电压，输出端与服务器100的负载连接，用于利用市电电压，向服务器100的负载供电。

其中，市电电压是指城市电网所提供的电压，通常，数据机房内服务器引用的市电电压为220V(伏特)。服务器100的负载即为服务器内部需要电源供电，才能够运行的部件，比如，服务器的负载可以为主板、硬盘或散热组件等等。

可以理解，城市电网中，连接着不计其数各式各样的负载，这些负载不仅可以从城市电网中获取电能，也会对城市电网本身造成影响，造成市电电压波形畸变或频率漂移等现象，也就是说，市电电压不够稳定。在这种情况下，第一电源组件110可以对市电电压进行整流，得到净化的电压，然后对净化的电压进行变压，得到服务器100的负载所需要的电压，从而向服务器100的负载供电，以使服务器100的负载能够工作。

在一种实现方式中，如图2所示，该第一电源组件110中包括：整流电路111、第一变压电路112以及第一控制电路113。

其中，整流电路111的输入端接入市电电压，输出端与第一变压电路112的输入端连接，用于将对市电电压整流得到的第一直流电压输出至第一变压电路112。

可以理解，市电电压为交流电压，而服务器100的负载所需的电压为直流电压。在这种情况下，可以利用整流电路111，对市电电压进行整流处理，将交流电压转换为直流电压，得到第一直流电压。

其中，整流电路111中可以包括硅整流二极管和晶闸管。另外，一种实现方式中，在整流电路111与服务器100的负载之间，可以设置滤波器，滤波器可以滤除整流电路111输出的直流电压中的交流成分，以使服务器100的负载得到的直流电压更稳定。以及，在市电电压经过整流电路111之前，还可以利用变压器对市电电压进行处理，以使输入整流电路111的电压与整流电路111中的硅整流二极管更匹配。

第一变压电路112的输出端与第一控制电路113的输入端连接，用于对第一直流电进行变压处理，向第一控制电路113输出多个预设电压值的电压，其中，多个预设电压值为服务器100的负载分别所需的电压值。

可以理解，服务器100的负载有多种，不同的负载需要的电压值也是不同的，而城市电网只提供一种电压值的电压。基于此，可以利用第一变压电路112，对整流电路111输出的第一直流电进行变压处理，将第一直流电转换为多个不同电压值的电压，从而为服务器100的不同的负载提供对应电压值的电压。

其中，第一变压电路112中可以包括控制芯片、电感线圈、二极管、三极管和电容器。

另外，在一种实现方式中，第一变压电路112的输出电压还可以利用可变电阻器进行进一步调整，从而使得输出的电压更符合服务器100的不同的负载的需求。

第一控制电路113的输出端与服务器100的负载连接，用于向不同的负载分别输出多个预设电压值的电压。

电压检测组件120的输入端接入市电电压，第一输出端与第二电源组件130的第一输入端连接，用于在未检测到市电电压的情况下，控制第二电源组件130向服务器100的负载供电。

可以理解，服务器承担着许多关键业务，一旦服务器断电，将导致许多业务停止，带来不可估量的损失。因此，服务器供电系统需要全天不间断的为服务器供电，以维持服务器的正常运行。而市电电压是不稳定的，当市电电压过低甚至中断时，服务器供电系统仍然需要向服务器100的负载供电。

在本公开实施例中，电压检测组件120可以对市电电压进行检测，在未检测到市电电压的情况下，控制第二电源组件130向服务器100的负载供电。其中，在对市电电压进行检测时，可以在所获取的市电电压的电压值为0时，判断未检测到市电电压；或者，也可以获取市电电压的电压值，将市电电压的电压值与预设阈值进行比较，预设阈值是一个较小的阈值，也就是说，当市电电压低于预设阈值时，可以认为未检测到市电电压。

第二电源组件130的第二输入端与蓄电池140的输出端连接，输出端与服务器100的负载连接，用于利用蓄电池140的电压，向服务器100的负载供电。

这样，在电压检测组件120未检测到市电电压时，服务器供电系统可以通过第二电源组件130，利用蓄电池140的电压为服务器100的负载供电，从而维持服务器100的运行，减少服务器100断电导致的损失。

一种实现方式中，如图3所示，第二电源组件130中包括：第二变压电路131以及第二控制电路132。

其中，第二变压电路131的输入端与蓄电池140连接，输出端与第二控制电路132的输入端连接，用于对蓄电池140的电压进行变压处理，向第二控制电路132输出多个预设电压值的电压。

可以理解，蓄电池140也只提供一种电压值的电压。基于此，可以利用第二变压电路131，对蓄电池140输出的电压进行变压处理，将蓄电池140输出的电压转换为多个不同电压值的电压，从而为服务器100的不同的负载提供对应电压值的电压。

其中，第二变压电路131中可以包括控制芯片、电感线圈、二极管、三极管和电容器。

另外，在一种实现方式中，第二变压电路131的输出电压还可以利用可变电阻器进行进一步调整，从而使得电压更符合服务器100的不同的负载的需求。

其中，第一变压电路112的输出电压和第二变压电路131的输出电压可以利用同一套可变电阻器进行进一步调整。

第二控制电路132的输出端与服务器100的负载连接，用于向服务器100的不同负载分别输出多个预设电压值的电压。

另外，一种实现方式中，如图4所示，第二电源组件130中还可以包括充电电路133。

其中，电压检测组件120的第二输出端与充电电路133的输入端连接，用于在检测到市电电压的情况下，将市电电压输出至充电电路133，并控制充电电路133向蓄电池140充电。

充电电路133的输出端与蓄电池140的输入端连接，用于利用市电电压，向蓄电池140充电。

当电压检测组件120检测到市电电压时，可以理解，此时，市电电压可以为服务器100的负载供电，而不需要由蓄电池140为服务器100的负载供电。在这种情况下，可以通过充电电路133利用市电电压对蓄电池140充电。这样，可以更有效的利用市电电压，及时为蓄电池140补充电源，从而在市电电压中断时，及时切换为由蓄电池140为服务器100供电，从而进一步减少服务器100断电的可能性，提高服务器供电系统的稳定性。

蓄电池140用于向第二电源组件130输出电压。

其中，蓄电池140是一种储能电池，可以重复进行充电和放电。举例而言，蓄电池140可以为铅酸蓄电池或磷酸铁锂电池，具体不做限定。蓄电池140可以为一块也可以为多块，可以根据数据机房的空间以及服务器100的数量和耗电量确定，具体不做限定。

一种实现方式中，如图5所示，蓄电池140中还可以包括蓄电池监测组件141和通信组件142。

蓄电池监测组件141与蓄电池140的各蓄电单元连接，用于监测蓄电池140的物理状态。其中，蓄电池140的物理状态包括以下一项或多项：蓄电池的电压、工作状态、内阻及温度。可以理解，蓄电池140的物理状态能够体现蓄电池140的性能及使用情况。

这样，通过蓄电池监测组件141对蓄电池140的监控，有利于管理人员对蓄电池140的了解，及时对蓄电池140进行更换或维修，进一步提高服务器供电系统的稳定性。

控制组件142与蓄电池监测组件141连接，用于将蓄电池140的物理状态传输至总控组件150。

其中，通信组件142可以通过工业总线，向总控组件150传输蓄电池140的物理状态。比如，工业总线可以为外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等，具体不做限定。

或者，通信组件142也可以通过无线网络，向总控组件150传输蓄电池140的物理状态。

另外，一种实现方式中，总控组件150可以与第二电源组件130中的第二变压电路131、第二控制电路132和充电电路133连接，并根据蓄电池140的物理状态，触发第二变压电路131和第二控制电路132向服务器100的负载供电，或，触发充电电路133向服务器100的负载供电。也就是说，总控组件150获取到蓄电池140的物理状态之后，可以根据蓄电池140的物理状态，对蓄电池140的充电、放电状态进行调整。

举例而言，若当前服务器100由蓄电池140供电，那么，总控组件150可以根据蓄电池140的物理状态，确定蓄电池140还能继续为服务器100供电的时间。若供电时间低于预设时间，则触发充电电路133对蓄电池140进行充电。同时，还可以发出报警信号，提示管理人员及时更换蓄电池或为服务器100进行备份。或者，若供电时间高于预设时间，则触发第二电源组件130利用蓄电池140的电压为服务器100供电，从而减少由于蓄电池140长期闲置导致的老化等问题。

另外，总控组件150还可以结合城市电网的峰谷分时电价规则以及蓄电池140的物理状态，对蓄电池140的充电、放电状态进行调整。

举例而言，若当前时间为峰电时间，即电价较高的时间，且蓄电池140的供电时间超过预设最低时间，那么，总控组件150可以触发第二电源组件130利用蓄电池140的电压为服务器100供电，直至到达谷电时间，或蓄电池140的供电时间低过预设最低时间，再触发充电电路133对蓄电池140进行充电。从而降低数据机房的用电成本。

由以上可见，在本公开的实施例提供的服务器供电系统中，一方面，服务器内部的第一电源组件可以直接接入市电电压进行，为服务器的负载供电，市电电压不需要经过多次转换。而且，当未检测到市电电压的情况下，服务器内部的第二电源组件可以利用蓄电池对服务器供电，也就是说，由蓄电池为服务器的负载供电时，蓄电池提供的电压也不需要经过多次转换。因此，本公开的实施例提供的技术方案能源消耗较小，转换效率较高。

而且，由于数据机房中不需要再放置UPS，因此，可以提升数据机房的空间利用率，并减少热量排放，从而提升数据机房的制冷系统效率，提高数据机房中设备的性能和使用寿命。另外，不需要使用UPS内置的蓄电池为服务器供电，因此，可以采用更大体积的外置蓄电池，即可以加大蓄电池的储电量，进一步提高服务器供电系统的稳定性。

另外，本公开实施例还提供了一种数据机房，在该数据机房中，包括多个服务器以及用于为各服务器供电的服务器供电系统，服务器供电系统可以为本公开实施例提供的任一种服务器供电系统。

其中，服务器供电系统的蓄电池可以与多个服务器的第二电源组件连接，用于向多个服务器的第二电源组件输出电压。

另外，数据机房中还包括总控组件，总控组件可以与服务器供电系统的各蓄电池监测控组件通过通信模块进行通信，用于基于接收到的蓄电池的物理状态集中控制数据机房内的多个蓄电池。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

设计图

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