一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，包括：DC电源、AC电源、可再生能源发电电源、直流供电母线、交流供电母线、DC/DC变换器模块、AC/DC变换器模块、蓄电池组、多类型交直流变换模块、状态监测系统；采用高效模式、均衡模式、可再生能源消纳模式中任一种工作模式为数据中心供电。本发明专利技术由DC和AC两路电源同时向配电母线供电，既有直流供电也有交流供电，提高了配电效率，确保数据中心供电的可靠性，并且在DC侧增加了可再生能源发电电源，使得这一控制方式具备了可再生能源消纳能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统及控制方法


[0001]本专利技术属于配电系统控制
，具体涉及一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，还涉及此数据中心供电控制系统的控制方法。

技术介绍

[0002]传统的数据中心采用UPS交流配电方案，电能从交流电源至服务器主板，经历了多个交直流变换环节，损耗大、效率低。自2015年起，HVDC配电模式开始逐渐推广，省去了UPS电源后级逆变环节，提升了效率，在IT行业得到了越来越广泛的应用。但上述方式仍存在多个变换环节，损耗仍然较大。且通信HVDC电源，无法配置旁路支路，可靠性降低。而IT设备采用直流供电后，可逐步省去多级中间变换环节，提升效率，在如今大力推进新基建及5G建设的背景下，具有广阔的应用前景。
[0003]数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息，属于一级负荷，应不间断供电。现今对数据中心供电方式多采用交流电源主供、配置UPS应急电源作为紧急备用电源，此种方式中间变换环节较多，电能传输过程中功率损耗较大，在直流供电开始推广普及的背景之下，需提出一种新的供电控制系统以更好配合直流输电系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，实现对数据中心交直流混合供电，直流供电侧增加可再生能源发电供电，具备较高的供电可靠性和效率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案。r/>[0006]第一方面，本专利技术提供了一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，包括：DC电源、AC电源、可再生能源发电电源、直流供电母线、交流供电母线、DC/DC变换器模块、AC/DC变换器模块、蓄电池组、多类型交直流变换模块、状态监测系统；
[0007]DC电源与可再生能源电源并联接入直流供电母线，直流供电母线输出多个分支，每个分支经DC/DC变换器模块变换后接入母线；
[0008]AC电源直接接入交流供电母线，交流供电母线输出多个分支，每个分支经AC/DC变换器模块变换后接入母线；
[0009]母线处引出配电母线给数据中心供电；母线处还接入蓄电池组；
[0010]多类型交直流变换模块用于采集直流、交流供电母线每个分支的支路电流值，采用并联均流控制技术输出控制信号给每个DC/DC变换器模块、AC/DC变换器模块，使每条输入支路中的电压相等；
[0011]状态监测系统用于监测母线、配电母线各输出支路和蓄电池组输出口的运行状态。
[0012]可选地，所述DC电源为750V直流电源。
[0013]可选地，所述AC电源为380V交流电源。
[0014]可选地，所述可再生能源发电电源为450～850V直流电源。
[0015]第二方面，本专利技术还提供了上述数据中心供电控制系统的控制方法，采用三种工作模式为数据中心供电，三种工作模式包括：高效模式、均衡模式、可再生能源消纳模式；
[0016]所述高效模式为：交直流电源同时供电，其中DC电源作为主要供电电源，AC电源为辅；
[0017]所述均衡模式为：交直流电源同时供电，且两路电源无主次之分，直流交流均衡供电；
[0018]所述可再生能源消纳模式：交直流电源同时供电，其中直流电源为DC电源和可再生能源发电电源同时供电。
[0019]可选地，所述高效模式的控制过程为：
[0020]调节DC电源接入母线的出线口电压U
DC
大于AC电源接入母线的出线口电压U
AC
，以使直流源作为主供电源；
[0021]通过多类型交直流变换模块采用并联均流控制技术使DC电源每条输入支路中的电压大小相等。
[0022]可选地，所述均衡模式的控制过程为：
[0023]通过多类型交直流变换模块采用并联均流控制技术使DC电源的每条输入支路中的输入电压大小相等、AC电源的每条输入支路中的输入电压大小相等。
[0024]可选地，所述采用并联均流控制技术使DC电源的每条输入支路中的电压大小相等，包括：
[0025]采集各个DC/DC变换器模块输出电压U
DCn
，并计算平均值
[0026]计算U
DCn
与平均值之差，将此差值输入到PI调节器中，输出PWM信号给需调整的DC/DC变换器调节其所属分支输出电压，使其趋近于
[0027]可选地，所述采用并联均流控制技术使AC电源的每条输入支路中的电压大小相等，包括：
[0028]采集各个AC/DC变换器模块输出电压U
ACn
，并计算平均值
[0029]计算U
ACn
与平均值之差，将此差值输入到PI调节器中，输出PWM信号给需调整的AC/DC变换器调节其所属分支输出电压，使其趋近于
[0030]可选地，所述可再生能源消纳模式的控制过程为：
[0031]监测AC/DC变换器输出电流I
AC
的大小，当监测到I
AC
<临界值时，对光伏电源输出的功率设定限值，使得其能够稳定输出。
[0032]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术适用于数据中心、中心控制室等一级负荷的交直流混合供配电系统，或者其他需不间断供电的重要核心区域或装置的直流或交直流混合供配电系统，其优点如下：
[0033]1)本专利技术所提出的数据中心供电控制系统的高效模式，采用DC主供AC备供的方式，省去了传统AC主供电、配置UPS电源环节中设置的多级AC/DC、DC/DC变换环节，可显著提
高配电效率；
[0034]2)本专利技术所提出的数据中心供电控制系统的均衡模式，采用DC、AC双电源供电的方式，可有效提升直流配电的供电可靠性；
[0035]3)本专利技术所提出的数据中心供电控制系统的可再生能源消纳模式，在直流电源侧引入可再生能源发电，实现对新能源的高效全额消纳，增加配电系统的运行经济性；
[0036]4)本专利技术所提出的数据中心供电控制系统采用双电源供电，可实现DC、AC电源的灵活切换，在一方电源失电的情形下，另一方电源能独立向数据中心供电，有效提升了系统的供电可靠性。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例中新型交直流混合的数据中心供电控制系统拓扑结构示意图；
[0038]图2是传统供电控制方式拓扑结构；a)UPS供电方案；b)HVDC供电方案；其中PFC指功率因数校正；
[0039]图3是本专利技术实施例中新型交直流混合的数据中心供电控制系统高效模式和均衡模式下系统拓扑示意图；
[0040]图4是本专利技术实施例中新型交直流混合的数据中心供电控制系统可再生能源消纳模式下系统拓扑示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，其特征在于，包括：DC电源、AC电源、可再生能源发电电源、直流供电母线、交流供电母线、DC/DC变换器模块、AC/DC变换器模块、蓄电池组、多类型交直流变换模块、状态监测系统；DC电源与可再生能源电源并联接入直流供电母线，直流供电母线输出多个分支，每个分支经DC/DC变换器模块变换后接入母线；AC电源直接接入交流供电母线，交流供电母线输出多个分支，每个分支经AC/DC变换器模块变换后接入母线；母线处引出配电母线给数据中心供电；母线处还接入蓄电池组；多类型交直流变换模块用于采集直流、交流供电母线每个分支的支路电流值，采用并联均流控制技术输出控制信号给每个DC/DC变换器模块、AC/DC变换器模块，使每条输入支路中的电压相等；状态监测系统用于监测母线、配电母线各输出支路和蓄电池组输出口的运行状态。2.根据权利要求1所述的一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，其特征在于，所述DC电源为750V直流电源。3.根据权利要求1所述的一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，其特征在于，所述AC电源为380V交流电源。4.根据权利要求1所述的一种新型交直流混合的数据中心供电控制系统，其特征在于，所述可再生能源发电电源为450～850V直流电源。5.基于权利要求1
‑
4任一项所述数据中心供电控制系统的控制方法，其特征在于，采用高效模式、均衡模式、可再生能源消纳模式中任一种工作模式为数据中心供电，其中：所述高效模式为：交直流电源同时供电，其中DC电源作为主要供电电源，AC电源为辅；所述均衡模式为：交直流电源同时供电，且两路电源无主次之分，直流交流均衡供电；所述可再生能源消纳模式：交直流电源同时供电，其中直流电源为DC电源和可再生能源发电电源同时供电。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞煌，史明明，袁宇波，姜云龙，张宸宇，张炜，葛雪峰，肖小龙，苏伟，缪惠宇，郭佳豪，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：