[发明专利]一种12V直流不间断电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源供电装置，特别是一种可应用于数据中心、通信机房、IT机房的12V直流不间断电源系统。

背景技术

给数据中心服务器供电，本质上就是将220V交流市电变换成稳定可靠的12V基准直流电，再给服务器内部的CPU、内存、存储设备、网络通信芯片等“真正的负载”供电。UPS、高压直流、服务器PSU等电源设备都是手段，不是目的。当前的数据中心电源建设方案，市电经过多次变换才生成直流12V给服务器内部芯片供电，电能利用率很低。

关于ＵＰＳ负载率－效率曲线，各个厂家的数据不尽相同，但是基本上均遵守以下的曲线图，图3为某厂家的UPS负载率－效率曲线图。

由图3分析可以得出以下几点结论：

1)ＵＰＳ的运行效率与负载率相关，负载率低于某种程度后，效率将大幅下降；

2)负载率为40％到80％的区间，效率曲线刚性较强，ＵＰＳ运行效率最高；

3)系统的负载率决定了系统的运行效率。

以目前数据中心最常用的1+1并联供电方式为例：此种供电方式要求单台UPS负载不超过额定容量的70%，正常工作时两台UPS负荷均担，即每台UPS工作在额定容量的35%，每台UPS是长期工作在额定容量35%以下的状态，实际使用中的UPS大多运行在额定负荷的15%-30%之间，导致花大量资金购买的设备处于低负荷运行状态，且系统效率较低。

此外，UPS蓄电池组均按UPS满载的容量及放电时间来配置，由于负载较轻，蓄电池组实际配置容量远超负载实际运行所需最低容量。额外的蓄电池组充电功率，对前端配电线路及开关、变压器容量提出了更高的容量要求，额外的电能损耗最终转化为热能，又增加了空调的负担。

由图4可见，现有技术中交流输入经过多次转换才能给服务器芯片供电，每经历一次转换，就伴随着开关元器件的导通及关断损耗，以负载为30%时候分析可见，此时的电能实际利用率η为81.9%。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种12V直流不间断电源系统。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种直流12V不间断电源系统，其特征在于，包括依次串联的交流输入配电单元、高频整流电路以及直流输出配电单元，所述直流输出配电单元的输入端旁路连接有12V蓄电池组充电稳压电路和12V铁锂电池组。

本发明中，所述交流输入配电单元连接三相380V交流电用于将输入的三相380V交流电分配成多路小容量的220V分路，便于高频整流电路接入单相220V交流电。

本发明中高频整流电路：由高频整流模块组成，将220V交流电变换成稳定不间断的12V直流电，其允许的输入电压范围为：220V*(1-15%,1+10%),输出电压精度为12V(1±4%)，单模块输出容量为25A、40A、50A、75A、100A等。配置显示仪表，同时实现对蓄电池组的充电、放电管理。当市电正常时，高频整流电路输出12V直流电给负载供电，同时通过稳压电路给蓄电池组进行浮充。

本发明中稳压电路为直流双向稳压电路，稳压精度为±4%之内。当高频整流电路对负载进行充电时，稳压电路输出稳定的12V直流电给蓄电池充电；当蓄电池组放电时，给负载提供稳定的12V直流电。

本发明中12V铁锂电池组作用为：当高频整流电路没有输出时，蓄电池组实现对负载的供电，蓄电池组容量根据放电时间灵活配置。

本发明中直流输出配电单元作用为：将整流电路或蓄电池组通过稳压电路输出的12V直流电分配给服务器供电，实现方式通过熔丝或者直流断路器给服务器供电。

本发明用高频整流电路，代替传统的UPS或者高压直流电源系统及服务器输入端电源模块，产生12V直流电，给服务器供电；12V的铁锂电池组并接在高频整流电路的输出端，作为备用电源。

本发明解决现有数据中心现有电源系统负载率低、电能利用率低、远期出现的电源容量与负载功率不匹配的状况等一系列问题，提出了一种新型、节能的不间断电源系统，为服务器供电。

本发明可应用于数据中心、通信机房、IT机房，可取代目前普遍使用的UPS或高压直流电源系统为服务器供电，降低电源转换次数、蓄电池组按实际负载配置，解决数据中心电源容量与服务器负载功率不匹配、输入谐波含量高、电源利用率低等问题，降低数据中心运行成本。新建数据中心、IT机房、通信机房：将直流12V不间断电源系统和服务器机架集成，直流12V不间断电源系统内置于服务器机架内，服务器无需配置输入电源模块，直接接入直流12V不间断电源系统。