一种供电系统的制作方法

1.本技术属于电力电子技术领域，尤其涉及一种供电系统。


背景技术：

2.目前，通信数据中心或枢纽机房的供电系统一般由10千伏特(kilovolt，kv)中压系统、工频变压器、低压系统和240伏特(volt，v)直流电源等多个设备组成，中间变换环节多，容易导致系统运行效率较低。并且，这多个设备一般采用分布式部署的方案，占地面积较大。
3.同时，在将供电系统部署为双母线系统，以提高供电可靠性和灵活性时，这种供电系统也需要配置更多的相关设备。可见，这种供电系统由于架构较为复杂，已不能很好地满足通信数据中心或枢纽机房的用电需求。


技术实现要素：

4.本技术提供一种供电系统，用于解决现有供电系统的架构较为复杂的问题。
5.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
6.第一方面，提供一种供电系统，包括：第一电源设备和第一变换设备；第一电源设备包括多相输出端；第一变换设备包括多个交流ac-直流dc变换器、多个dc-dc变换器、第一直流母线和第二直流母线；至少一个ac-dc变换器的输入端串联连接在第一电源设备的第一相输出端和第二相输出端之间；第一相输出端为多相输出端中的任意一相输出端；第二相输出端为多相输出端中与第一相输出端不同的任意一相输出端；每两个dc-dc变换器的输入端并联连接在一个ac-dc变换器的输出端；每两个dc-dc变换器的输出端分别连接在第一直流母线和第二直流母线。
7.可选地，该供电系统还包括：第二电源设备和第二变换设备；第二变换设备包括第三直流母线和第四直流母线；第二电源设备的输出端和第二变换设备的输入端连接；第三直流母线和第一直流母线并联连接在第一总线；第四直流母线和第二直流母线并联连接在第二总线。
8.可选地，该供电系统，还包括：第一备用电源和第二备用电源；第一备用电源和第一总线连接；第二备用电源和第二总线连接。
9.可选地，dc-dc变换器还包括监控子单元、第一比较器、第一采集单元和电子开关；第一采集单元设置在dc-dc变换器的输出端；电子开关设置在dc-dc变换器的输入端；监控子单元分别连接有第一比较器、第一采集单元和电子开关；第一采集单元用于测量dc-dc变换器的第一电流值；第一采集单元还用于向监控子单元发送第一电流值；监控子单元用于接收来自于第一采集单元的第一电流值，并将第一电流值输入第一比较器；第一比较器用于将第一电流值和第一预设电流值进行比较，并在第一电流值大于或等于第一预设电流值时，向监控子单元输出第一高电平信号；或者，在第一电流值小于第一预设电流值时，向监控子单元输出第一低电平信号；监控子单元还用于在接收到第一低电平信号时，向电子开
关发送第一信号；电子开关用于在接收到第一信号时，调整dc-dc变换器的输入端电路处于断开状态。
10.可选地，第一变换设备还包括中心监控模块；监控子单元和中心监控模块连接；监控子单元还用于向中心监控模块发送第一消息；第一消息用于表示dc-dc变换器的输入端电路处于断开状态；中心监控模块用于接收来自于监控子单元的第一消息。
11.可选地，第一变换设备还包括第二采集单元和第二比较器；第二采集单元设置在第一直流母线；第二比较器分别连接有第二采集单元和中心监控模块；第二采集单元用于测量第一直流母线的第二电流值；第二采集单元还用于向第二比较器发送第二电流值；第二比较器用于将第二电流值和第二预设电流值进行比较，并在第二电流值大于或等于第二预设电流值时，向中心监控模块输出第二高电平信号；或者，在第二电流值小于第二预设电流值时，向中心监控模块输出第二低电平信号；中心监控模块还用于在接收到第二高电平信号时，向监控子单元发送第二消息；第二消息用于指示调整dc-dc变换器的输入端电路处于连通状态；监控子单元还用于响应于第二消息，向电子开关发送第二信号；电子开关还用于在接收到第二信号时，调整dc-dc变换器的输入端电路处于连通状态。
12.在本技术中，上述供电系统的名字对设备或功能模块本身不构成限定，在实际实现中，这些设备或功能模块可以以其他名称出现。只要各个设备或功能模块的功能和本技术类似，属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内。
13.本技术提供的技术方案至少带来以下有益效果：
14.基于上述第一方面，本技术提供的供电系统包括第一电源设备和第一变换设备。其中，第一电源设备包括多相输出端。第一变换设备包括多个ac-dc变换器、多个dc-dc变换器、第一直流母线和第二直流母线。并且，第一电源设备的每两相输出端之间，均设置有至少一个经输入端串联连接的ac-dc变换器。每两个dc-dc变换器的输入端并联连接在一个ac-dc变换器的输出端，且输出端分别连接在第一直流母线和第二直流母线。
15.这样一来，本技术提供的供电系统，可以通过调整集中设置在第一变换设备中的dc-dc变换器的工作参数，灵活的调整第一直流母线或者第二直流母线的输出电压，以满足用电设备的用电需求，从而可以简化现有供电架构涉及的中间设备，减少变换环节和占地面积，并提高系统运行效率。并且，第一变换设备可以实现双直流母线输出，提高了系统可靠性。
附图说明
16.图1为本技术实施例提供的一种供电系统的结构示意图一；
17.图2为本技术实施例提供的又一种供电系统的结构示意图二；
18.图3为本技术实施例提供的又一种供电系统的结构示意图三；
19.图4为本技术实施例提供的一种dc-dc变化器的结构示意图。
20.附图标记：
21.1-第一电源设备；2-第一变换设备；3-ac-dc变换器；4-dc-dc变换器；5-第一直流母线；6-第二直流母线；7-第一相输出端；8-第二相输出端；9-第二电源设备；10-第二变换设备；11-第三直流母线；12-第四直流母线；13-第一总线；14-第二总线；15-第一备用电源；16-第二备用电源；17-用电设备；18-监控子单元；19-第一比较器；20-第一采集单元；21-电
子开关。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.需要说明的是，本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
24.为了便于清楚描述本技术实施例的技术方案，在本技术实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。
25.此外，本技术实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”不是排他的。例如，包括了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，还可以包括没有列出的步骤或模块。
26.目前，通信数据中心或枢纽机房的供电系统一般由10kv中压系统、工频变压器、低压系统和240v直流电源等多个设备组成，中间变换环节多，容易导致系统运行效率较低。如图1所示，为现有供电系统的一种结构示意图，通常由多个分布式部署的设备组成，也容易导致占地面积较大。
27.同时，在将供电系统部署为双母线系统，以提高供电可靠性和灵活性时，这种供电系统也需要配置更多的相关设备。因此，如何优化通信数据中心或枢纽机房部署的供电系统，已成为亟待解决的问题。
28.针对上述问题，本技术实施例提供了一种供电系统，包括第一电源设备和第一变换设备。其中，第一电源设备包括多相输出端。第一变换设备包括多个交流(alternating current，ac)-直流(direct current，dc)变换器、多个dc-dc变换器、第一直流母线和第二直流母线。并且，第一电源设备的每两相输出端之间，均设置有至少一个经输入端串联连接的ac-dc变换器。每两个dc-dc变换器的输入端并联连接在一个ac-dc变换器的输出端，且输出端分别连接在第一直流母线和第二直流母线。
29.这样一来，本技术提供的供电系统，可以通过调整集中设置在第一变换设备中的dc-dc变换器的工作参数，灵活的调整第一直流母线或者第二直流母线的输出电压，以满足用电设备的用电需求，从而可以简化现有供电架构涉及的中间设备，减少变换环节和占地面积，并提高系统运行效率。并且，第一变换设备可以实现双直流母线输出，提高了系统可靠性。
30.图2示出了该供电系统的一种结构。如图2所示，该供电系统包括：第一电源设备1和第一变换设备2。其中，第一电源设备1包括多相输出端。第一变换设备2包括多个ac-dc变换器3、多个dc-dc变换器4、第一直流母线5和第二直流母线6。
31.一种可能的方式中，第一电源设备1可以是多相交流电源。ac-dc变换器3可以用于
将来自于第一电源设备1的交流电流转换为直流电流。dc-dc变换器4可以用于调整来自于ac-dc变换器3的直流电流的电压。
32.需要说明的是，在本技术提供的供电系统中，第一电源设备1的每两相输出端之间，均可以设置有至少一个ac-dc变换器3。且每一个ac-dc变换器3的输出端均可以设置有两个并联连接的dc-dc变换器3。如图2所示，在第一电源设备1的第一相输出端7和第二相输出端8之间，可以设置有至少一个ac-dc变换器3，且该至少一个ac-dc变换器3之间串联连接。其中，第一相输出端为多相输出端中的任意一相输出端。第二相输出端为多相输出端中与第一相输出端不同的任意一相输出端。并且，该至少一个ac-dc变换器3中的每个ac-dc变换器3的输出端，均连接有两个dc-dc变换器4。该两个dc-dc变换器4的输入端并联连接ac-dc变换器3的输出端，输出端分别连接在第一直流母线5和第二直流母线6。
33.一种可能的示例中，预设第一电源设备1为具有a、b和c三相输出的交流电源，且第一变换设备2包括编号为1-9的9个ac-dc变换器3，编号为1-18的18个dc-dc变换器4。则第一电源设备1的a相输出端和b相输出端之间可以串联连接有编号为1-3的3个ac-dc变换器3，且a相输出端和c相输出端之间可以串联连接有编号为4-6的3个ac-dc变换器3，且b相输出端和c相输出端之间可以串联连接有编号为7-9的3个ac-dc变换器3。并且，编号1-9的9个ac-dc变换器3的输出的分别连接有两个dc-dc变换器4。即编号为1的ac-dc变换器3的输出端可以并联连接有编号为1-2的两个dc-dc变换器4，编号为2的ac-dc变换器3的输出端可以并联连接有编号为3-4的两个dc-dc变换器4，以此类推。
34.基于此，第一直流母线5和第二直流母线6可以互为冗余，以使得第一变换设备2可以实现双直流母线并联输出，提高供电系统可靠性，且便于扩容。同时，由于第一电源设备1的每两相输出端之间，均设置有至少一个串联连接的ac-dc变换器3，因此本技术提供的供电系统可以实现对第一电源设备1的输入电压进行分压，从而有效降低了对于ac-dc变换器3的耐压等级要求，提高系统的稳定性。
35.一种可能的方式中，一个ac-dc变换器3也可以和两个dc-dc变换器4组成一个变换模块。这种情况下，单个变换模块也可以实现输出并联冗余。
36.可选地，第一电源设备1可以是10kv高压交流电源。
37.一种可以实现的方式中，并联连接在第一直流母线5上的所有dc-dc变换器4的输出电压可以被设置为240v，且并联连接在第二直流母线6上的所有dc-dc变换器4的输出电压可以被设置为750v。这种情况下，本技术提供的供电系统可以同时满足不同电压制式的用电需求。
38.一种实施例中，图3示出了本技术提供的供电系统的又一种结构。如图3所示，本技术提供的供电系统还可以包括：第二电源设备9、第二变换设备10、第三直流母线11、第四直流母线12、第一总线13、第一总线14、第一备用电源15、第二备用电源16和用电设备17。
39.需要说明的是，第二电源设备9的输出端和第二变换设备10的输入端连接。第三直流母线11和第一直流母线5并联连接在第一总线13上。第四直流母线12和第二直流母线6并联连接第二总线14上。这样，第一总线13和第二总线14可以互为冗余，以使得供电系统可以构成交叉冗余的双总线系统，有效地提高系统可靠性，且便于扩容。
40.一种可以实现的方式中，第一备用电源15可以和第一总线13连接。第二备用电源16可以和第二总线14连接。当第三直流母线11和第一直流母线5同时出现供电故障情况时，
第一备用电源15可以用于向用电设备17供电。当第四直流母线12和第二直流母线6同时出现供电故障情况时，第二备用电源16可以用于向用电设备17供电。
41.可选地，第一备用电源15和第二备用电源16可以是含有储能装置的不间断电源(uninterruptible power supply，ups)。例如铅酸蓄电池和锂电池等蓄电池。
42.一种可能的方式中，在本技术提供的供电系统中，可以由第一总线13和第二总线14同时为用电设备17供电。或者，也可以由第一总线13单独为用电设备17供电，而第二总线14作为第一总线13的备份。或者，也可以由第二总线14单独为用电设备17供电，而第一总线13作为第二总线14的备份。
43.一种实施例中，图4示出了本技术提供的一种dc-dc变换器的结构示意图。如图4所示，dc-dc变换器4还包括监控子单元18、第一比较器19、第一采集单元20和电子开关21。
44.其中，第一采集单元20设置在dc-dc变换器4的输出端。电子开关设置在dc-dc变换器4的输入端。监控子单元18分别连接有第一比较器19、第一采集单元20和电子开关21。
45.一种可以实现的方式中，第一采集单元20可以用于测量dc-dc变换器的输出端的第一电流值，并向监控子单元18发送测量得到的第一电流值。相应的，监控子单元18可以用于接收来自于第一采集单元20的第一电流值，并将第一电流值输入第一比较器19。
46.接着，第一比较器19可以用于将第一电流值和第一预设电流值进行比较。若第一电流值大于或等于第一预设电流值，则表明dc-dc变换器4承受有较高负载，不应该进入休眠状态。这种情况下，第一比较器19可以向监控子单元18输出第一高电平信号。若第一电流值小于第一预设电流值，则表明dc-dc变换器4承受的负载较低，可以进入休眠状态以降低功耗。这种情况下，第一比较器19可以向监控子单元18输出第一低电平信号。
47.基于此，监控子单元18在接收到来自于第一比较器19的第一低电平信号时，可以向电子开关21发送第一信号。相应的，电子开关21可以接收到来自于监控子单元18的第一信号，并调整dc-dc变换器4的输入端电路处于断开状态。
48.一种可能的方式中，第一预设电流值可以由工作人员根据dc-dc变换器4的额定电流合理设置在第一比较器19中。例如，在dc-dc变换器4的额定电流为50安培(ampere，a)时，第一预设电流值可以被设置为该额定电流的40％，即20a。
49.一种可能的方式中，第一采集单元20可以是电流传感器，用于检测被测电路的电流信息,且可以将检测到的信息按一定规律变换成为符合一定标准的电信号输出。
50.可选地，电子开关21可以是型号为2n2102和2n2905等的通断三极管。
51.一种实施例中，本技术提供的供电系统中，第一变换设备还可以包括中心监控模块、第二采集单元和第二比较器。第二采集单元设置在第一直流母线5。第二比较器分别连接有第二采集单元和中心监控模块。
52.一种可以实现的方式中，监控子单元18可以和中心监控模块连接。并且，监控子单元18在向电子开关21发送第一信号时，还可以同时向中心监控模块发送第一消息。其中，第一消息可以用于表示dc-dc变换器4的输入端电路处于断开状态。相应的，中心监控模块可以接受到来自于监控子单元18的第一消息，并解析第一消息以确定dc-dc变换器4的输入端电路处于断开状态。
53.一种可以实现的方式中，第二采集单元可以用于测量第一直流母线5承载的第二电流值，并向第二比较器发送第二电流值。相应的，第二比较器可以接收到来自于第二采集
单元的第二电流值，并将第二电流值和第二预设电流值进行比较。若第二电流值大于或等于第二预设电流值，则表明第一直流母线5承载的负载较大，需要启动处于休眠状态的dc-dc变换器4，以保证系统稳定运行。这种情况下，第二比较器可以向中心监控模块输出第二高电平信号。若第二电流值小于第二预设电流值，则表明第一直流母线5承载的负载较小。这种情况下，第二比较器可以向中心监控模块输出第二低电平信号。
54.基于此，中心监控模块在接收到第二高电平信号时，可以向处于休眠状态的dc-dc变换器4的监控子单元18发送第二消息。其中，第二消息用于指示调整dc-dc变换器4的输入端电路处于连通状态。相应的，监控子单元18可以接收到来自于中心监控模块的第二消息，并响应于第二消息，向电子开关21发送第二信号。相应的，电子开关21可以接收到来自于监控子单元18的第二信号，并调整dc-dc变换器4的输入端电路处于连通状态。
55.一种可能的方式中，中心监控模块和多个dc-dc变换器4的监控子单元之间，可以基于rs485接口进行连接。
56.一种可能的方式中，第二预设电流值可以由工作人员根据第一直流母线5的额定电流合理设置在第二比较器中。例如，在第一直流母线5的额定电流为100安培(ampere，a)时，第一预设电流值可以被设置为该额定电流的80％，即80a。
57.一种可能的方式中，第二采集单元可以是电流传感器，用于检测被测电路的电流信息,且可以将检测到的信息按一定规律变换成为符合一定标准的电信号输出。
58.一种可以实现的方式中，在接收到第二高电平信号时，中心监控模块还可以按照预设方式，选择需要启动的处于休眠状态的dc-dc变换器，以是使得多个dc-dc变换器周期性地轮换工作。例如，预设方式可以是每次选择休眠时长最长的两个dc-dc变换器进行启动。
59.本技术提供的供电系统，可以通过调整集中设置在第一变换设备中的dc-dc变换器的工作参数，灵活的调整第一直流母线或者第二直流母线的输出电压，以满足用电设备的用电需求，从而可以简化现有供电架构涉及的中间设备，减少变换环节和占地面积，并提高系统运行效率。并且，第一变换设备可以实现双直流母线输出，提高了系统可靠性。基于此，本技术提供的供电系统不仅可以作为大型数据中心的分布式电源，进行灵活的集中设置或安装在机房末端靠近服务器侧，也可以作为微型数据中心的独立供电系统。
60.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露供电系统的模块，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如一些特征可以忽略，或不执行。
61.所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
62.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。
63.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。