一种数据中心空调应急电源系统与控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数据中心空调应急电源系统，包括交流电源、整流单元、变频单元、空调控制单元、应急电源单元；所述整流单元的输入端与交流电源连接，输出端通过DC BUS直流公共母线与变频模块连接，变频模块与压缩机电源端连接；所述整流单元的还通过DC BUS直流公共母线与应急电源单元连接，所述空调控制单元分别与整流单元、变频单元和应急电源单元连接。还公开了一种数据中心空调应急供电控制方法。将变频压缩机驱动模块于应急电源系统充分融合，解决了市电停电及电源切换造成的空调停机问题，大大降低了数据中心IT设备的宕机风险，在数据中心领域有广阔的应用前景。

A Data Center Air-conditioning Emergency Power Supply System and Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心空调应急电源系统与控制方法
本专利技术涉及空调供电
，尤其是一种数据中心空调应急电源系统与控制方法。
技术介绍
目前数据中心建设规模越来越大，服务器的集成度越来越高，数据设备的功率提升和其部署方式带来了新的冷却问题，IDC机房内的制冷空调问题，已经超越电源，成为电信运营IDC的首要问题。在常规方案中，IDC机房的空调配电屏，一般采用一路市电供电，最多进线电源采用两路电源供电，两路电源间可以手动切换或者采用ATS自动倒换，空调使用市电，一旦一路停电，就会造成机房温度迅速窜升。即使快速切换到备用发电机或备用电源，因压缩机的工作特性，空调再次制冷也需要3分钟以后，在一般的通信机房，由于功率密度低，柴油发电机启动延迟和常规的电源倒闸操作可能没有问题的，但是对IDC机房来说，在电源中断的这段时间内是难以接受的，有可能就会演变成为一场灾难。据测试和计算，一个普通平均机架功率密度小于2kW的机房，市电掉电制冷设备停止运行后，经60秒钟机房温度就上升到机房允许最高温度25℃，3.5分钟后就上升到IT设备允许最高进风温度32℃；一个17个3KW机柜总发热量51KW的机房，空调停运后，大约35－40秒机柜进风口温度达到32度；一个17个6KW机柜总发热量102KW的机房，空调停运后，大约15秒机柜进风口温度达到32度。所即使由两路电源切换或者切换到油机供电所导致的3分钟制冷间隔，仍会引起机房温度上升，IT设备会有宕机风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种数据中心空调应急电源系统与控制方法，解决空调供电电源中断，引起空调停机的问题。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术第一方面提供了一种数据中心空调应急电源系统，包括交流电源、整流单元、变频单元、空调控制单元、应急电源单元；所述整流单元的输入端与交流电源连接，输出端通过DCBUS直流公共母线与变频模块连接，变频模块与压缩机电源端连接；所述整流单元的还通过DCBUS直流公共母线与应急电源单元连接，所述空调控制单元分别与整流单元、变频单元和应急电源单元连接。结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述应急电源单元包括充放电控制模块、电池模块和电压转换模块，所述充放电控制模块通过DCBUS直流公共母线与整流模块连接，充放电模块还与电池模块连接，所述电池模块还与电压转换模块的输入端连接，电压转换模块的输出端与空调控制单元的电源端连接。结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述电源模块包括锂电池和BMS电池管理子模块，所述BMS电池管理子模块的输入端与锂电池连接，输出端与空调控制单元的输入端连接。本专利技术第二方面提供了一种数据中心空调应急供电控制方法，包括以下步骤：外部供电正常时，交流电源一路为压缩机进行供电，另一路为应急电源单元供电；外部供电异常时，应急电源单元通过DCBUS直流公共母线为整流模块提供电能。结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述另一路为应急电源单元供电，具体包括：BMS电池管理子模块检测到锂电池电量低于额定电压值时，发送充电请求至空调控制单元，空调控制单元发送充电命令至充放电模块，锂电池通过充放电模块连接至DCBUS直流公共母线取电；BMS电池管理子模块检测到锂电池电量达到额定电压值时，发送停止充电请求至空调控制单元，空调控制单元发送停止充电命令至充放电模块，锂电池与DCBUS直流公共母线的充电回路断开。结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述应急电源单元通过DCBUS直流公共母线为整流模块提供电能，具体包括：BMS电池管理子模块发送放电请求至空调控制单元，空调控制单元发送放电命令至充放电模块，锂电池通过DCBUS直流公共母线释放电能。结合第二方面，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述应急电源单元通过DCBUS直流公共母线为整流模块提供电能，还包括：BMS电池管理子模块检测到锂电池电量低于设定阈值时，发送停止放电请求至空调控制单元，空调控制单元发送停止放电命令至充放电模块，锂电池与DCBUS直流公共母线的放电回路断开。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术充分分析数据中心空调电源系统，针对目前存在的问题进行分析论证，结合电力电子技术的特点和整体系统架构，将变频压缩机驱动模块于应急电源系统充分融合，解决了市电停电及电源切换造成的空调停机问题，大大降低了数据中心IT设备的宕机风险，在数据中心领域有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术系统结构示意图；图2是本专利技术方法流程图。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。如图1所示，本专利技术的一种数据中心空调应急电源系统，融合了变频压缩机驱动单元和应急电源单元。变频压缩机驱动单元包含整流模块、DCbus直流公共母线、变频模块三部分组成，其中整流模块将交流输入转换为直流，通过直流母线连接到变频模块，变频模块内的半导体元件将直流转换为频率可控的交流，实现压缩机的变频启动；应急电源单元包含充放电模块、电池模块、电压转换模块及周边电路模块。空调控制单元通过接口和检测部件，将各模块信息进行汇总处理，为空调的总控制系统，用于检测、协调和控制变频压缩机驱动模块、应急电源系统等各部分的整体运行。充放电模块，连接于变频压缩机驱动模块的DCbus直流公共母线及电池模块之间，当市场正常时，给电池模块进行充电，市电异常时，通过该模块将电池模块能量传递给整流模块，实现电池系统放电。电池模块由锂电池和BMS电池管理系统组成，电池容量可根据客户和负载情况，满足不同时的应急时间需求，BMS电池管理系统，实时监测电池状态，并将电池电压、电流、内阻等情况反馈给空调监控系统。确保电池系统安全。电压转换模块实现将电池系统电压进行转换，为周边电路模块提供电源，保证市电停电时，整个空调系统运行正常平稳。如图2所示，一种数据中心空调应急供电控制方法，包括以下步骤：S1、外部供电正常时，交流电源一路为压缩机进行供电，另一路为应急电源单元供电；S2、外部供电异常时，应急电源单元通过DCBUS直流公共母线为整流模块提供电能。步骤S1中外部供电正常时，交流电源另一路为应急电源单元供电，具体包括：S11、BMS电池管理子模块检测到锂电池电量低于额定电压值时，发送充电请求至空调控制单元，空调控制单元发送充电命令至充放电模块，锂电池通过充放电模块连接至DCBUS直流公共母线取电；S12、BMS电池管理子模块检测到锂电池电量达到额定电压值时，发送停止充电请求至空调控制单元，空调控制单元发送停止充电命令至充放电模块，锂电池与DCBUS直流公共母线的充电回路断开。步骤S2中，应急电源单元通过DCBUS直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据中心空调应急电源系统，其特征是，包括交流电源、整流单元、变频单元、空调控制单元、应急电源单元；所述整流单元的输入端与交流电源连接，输出端通过DC BUS直流公共母线与变频模块连接，变频模块与压缩机电源端连接；所述整流单元的还通过DC BUS直流公共母线与应急电源单元连接，所述空调控制单元分别与整流单元、变频单元和应急电源单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种数据中心空调应急电源系统，其特征是，包括交流电源、整流单元、变频单元、空调控制单元、应急电源单元；所述整流单元的输入端与交流电源连接，输出端通过DCBUS直流公共母线与变频模块连接，变频模块与压缩机电源端连接；所述整流单元的还通过DCBUS直流公共母线与应急电源单元连接，所述空调控制单元分别与整流单元、变频单元和应急电源单元连接。2.如权利要求1所述的数据中心空调应急电源系统，其特征是，所述应急电源单元包括充放电控制模块、电池模块和电压转换模块，所述充放电控制模块通过DCBUS直流公共母线与整流模块连接，充放电模块还与电池模块连接，所述电池模块还与电压转换模块的输入端连接，电压转换模块的输出端与空调控制单元的电源端连接。3.如权利要求2所述的数据中心空调应急电源系统，其特征是，所述电源模块包括锂电池和BMS电池管理子模块，所述BMS电池管理子模块的输入端与锂电池连接，输出端与空调控制单元的输入端连接。4.一种数据中心空调应急供电控制方法，采用权利要求1至3任一权利要求所述的系统，其特征是，包括以下步骤：外部供电正常时，交流电源一路为压缩机进行供电，另一路为应急电源单元供电；外部供电异常时，应急电源单元通过DCBUS直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：范长征，
申请(专利权)人：苏州浪潮智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32