向服务器集群提供电力的模块和电源系统以及数据中心技术方案

向服务器集群提供电力的模块和电源系统以及数据中心。服务器分为服务器集群，每个服务器集群由具有来自电源模块的多个输入的多个电源提供服务。每个电源模块包括局部总线和局部控制器，局部控制器控制局部总线上的连接，以将公用电力传递到其分配的服务器集群，或将备用电力输送到任何服务器集群。每个电源模块具有电池存储系统和PV系统，电池存储系统具有到局部总线和系统间总线的可切换连接，以及PV系统具有到局部总线和系统间总线的可切换连接。电池存储系统可以通过公用电力或PV系统充电。系统间总线连接到所有服务器集群，使得可以传递和调度系统间总线中流动的电力以为任何服务器集群供电。为任何服务器集群供电。为任何服务器集群供电。

【技术实现步骤摘要】
向服务器集群提供电力的模块和电源系统以及数据中心


[0001]本公开的实施例总体上涉及用于向数据中心供电的架构，并且更具体地，涉及在数据中心的集群中实现对电力分配的控制的多功能性的模块化架构。

技术介绍

[0002]通常，数据中心将冗余电源合并到服务器和各种辅助设备(例如冷却、照明等)，以确保不间断的服务。电源可以包括公用电力(由公用事业公司提供)、柴油发电机和备用电池。在现代数据中心中，公用电力可以通过不间断电源(uninterruptible power supplies,UPS)输送到服务器，UPS执行所需的电源调节并为备用电池组充电。因此，当公用电源为交流(alternating current，AC)时，公用电力向UPS储能单元，诸如铅酸电池，提供直流(direct current，DC)电。UPS还通过这些铅酸电池为短时公用电力中断提供备用电力；但是，如果发生较长时间的中断，则柴油发电机将提供备用电力。当提供给机架电源单元(power supply unit，PSU)或服务器PSU时，公用电力为单相或三相AC。然后，PSU将AC转换为DC，然后交付给电路板。在一些最近的解决方案中，PSU可能直接吸收DC输入。
[0003]为了确保不间断运行而需要的电源冗余增加了数据中心的成本和复杂性。而且，许多专用于冗余的设备大部分时间都处于空闲状态，从而导致资源利用效率低下。备用设备即使不使用也需要定期维护，这一事实使情况更加恶化。
[0004]数据中心通常由数百或数千个服务器和相关的操作设备组成。这些服务器相互连接，以为订户提供计算和存储功能。这些服务器中的每一个容纳指定数量的CPU、GPU、ASIC、DIMM、SSD或HHD等。当需要增加容量时，可以添加其他服务器单元，每个服务器单元具有自己的预定数量的CPU、GPU、ASIC、DIMM、SSD或HHD。添加服务器还需要添加设施设备，诸如电源和冗余备用设备。但是，这种容量扩展方法效率低下。
[0005]此外，持续更新的环境法规，诸如不同地区的CO2排放限制，可能会限制柴油发电系统的使用和安装。新的能源形式可能会有用，并通过适当的安装和用例设计为数据中心供电提供新的可能的解决方案。

技术实现思路

[0006]公开的实施例提供了用于使用模块以有效的方式向数据中心供电的架构，其中每个模块耦接到分配的服务器集群。扩展后，可以轻松添加附加的模块。在正常操作中，每个服务器集群由公用电力从其自己分配的模块供电。相反，可以使用系统间DC总线在模块之间共享备用电力，从而可以有效地利用备用系统。
[0007]公开的实施例提供了一种用于向服务器集群提供电力的模块，包括：直流(DC)总线；将公用电源连接到DC总线的公用开关；将DC总线连接到服务器集群的电力线；电池存储和将电池存储连接到DC总线的存储开关；光伏(photovoltaic，PV)系统和将PV系统连接到DC总线的PV开关；以及控制向服务器集群的电力传递的局部控制器。
[0008]公开的方面进一步提供了一种用于具有多个服务器集群的数据中心的电源系统，
每个服务器集群具有多个服务器，系统包括：具有多个备用可切换连接的系统间总线，每个备用可切换连接将系统间总线连接到多个服务器集群中的一个；主控制器，耦接到系统间总线并激活多个备用可切换连接；多个电源模块，每个电源模块向指定的一个服务器集群提供公用电力，并向所有服务器集群提供备用电力，每个电源模块包括：连接到指定的一个服务器的可切换公用电力；耦接到可切换公用电力连接的模块总线；与系统间总线耦接的电池存储系统；与系统间总线耦接的可再生能源系统；连接到模块总线并激活可切换公用电力连接的局部控制器。
[0009]进一步公开的方面还提供了数据中心，包括：系统间总线；多个服务器集群，每个服务器集群具有到公用电源的可切换公用电力连接和到系统间总线的可切换备用电力连接；多个电池存储系统，每个电池存储系统具有到系统间总线的可切换连接；多个太阳能面板系统，每个太阳能面板系统具有到系统间总线的可切换连接；主控制器，激活电池存储系统的可切换连接和太阳能面板系统的可切换连接以提供备用电力。
附图说明
[0010]在附图中，通过示例而非限制的方式示出了本专利技术的实施例。在附图中，相似的附图标记指示相似的元件。
[0011]图1A是示出根据实施例的系统架构的示例的框图，而图1B示出根据另一实施例的架构。
[0012]图2示出了根据实施例的两层控制装置的框图。
[0013]图3示出了根据所公开的实施例的用于维护的系统的设置的示例。
[0014]图4示出了根据所公开的实施例的设置的示例，其中公用电力1发生故障。
[0015]图5示出了根据实施例的控制逻辑设计的示例。
[0016]图6示出了根据实施例的控制流程的示例。
[0017]图7示出了根据另一实施例的控制流程的示例。
具体实施方式
[0018]将参考下面讨论的细节描述本专利技术的各种实施例和方面，并且附图将示出各种实施例。以下描述和附图是本专利技术的说明，并且不应解释为限制本专利技术。描述了许多具体细节以提供对本专利技术的各种实施例的透彻理解。但是，在某些情况下，为了提供对本专利技术的实施例的简要讨论，没有描述众所周知的或常规的细节。
[0019]在说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本专利技术的至少一个实施例中。说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”不一定全指同一实施例。
[0020]以下详细描述提供了突出本文所要求保护的创新电源和备用装置的某些特征和方面的示例。不同的实施例或其组合可以用于不同的应用或实现不同的结果或益处。取决于寻求实现的结果，可以单独地或与其他特征组合地，部分地或最大程度地利用本文公开的不同特征，以平衡优点与要求和约束。因此，将参考不同的实施例强调某些益处，但是不限于所公开的实施例。即，本文公开的特征不限于在其中描述它们的实施例，而是可以与其他特征“混合和匹配”并结合在其他实施例中。
[0021]当前公开内容引入了模块化设计和架构，此模块化设计和架构使得能够灵活地配置数据中心中的服务器的冗余电源。公开的实施例提供了“绿色”或可持续的解决方案，其减少了资本和运营成本，并最大化了配电网络的利用率和效率。
[0022]公开的实施例包括分布在数据中心中的不同子系统之间的电力系统的设计。设计包括两个级别：系统级别和控制级别。实施例旨在通过动态地控制子系统之间的潮流来提高在不同运行条件期间的电力使用的效率。
[0023]公开的实施例在配电系统中结合了多个电源，包括公用电力、存储系统(电池)和可再生电源(PV面板)。公用电力是一种稳定的电源，用于直接为服务器供电，即不通过UPS。存储系统由电池组成，这些电池可以存储来自公用或可再生资源的电力。当公用电力不可用或没有来自其他资源的足够电力时，可以使用存储系统为同一子系统的集群提供服务。调度可再生能源以在不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于向服务器集群提供电力的模块，包括：直流(DC)总线；将公用电源连接到DC总线的公用开关；将DC总线连接到服务器集群的电力线；电池存储和将电池存储连接到DC总线的存储开关；光伏(PV)系统和将PV系统连接到DC总线的PV开关；以及连接到DC总线的局部控制器。2.根据权利要求1所述的模块，进一步包括具有与外部模块的连接的系统间总线，并且其中，所述模块还包括：电池存储和系统间DC总线之间的第一可切换连接；PV系统和系统间DC总线之间的第二可切换连接；以及连接在系统间DC总线和服务器集群之间的可切换电力线。3.根据权利要求2所述的模块，进一步包括连接在电池存储和系统间DC总线之间的用于充电和放电的可切换线。4.根据权利要求1所述的模块，进一步包括连接到系统间DC总线和局部控制器的主控制器。5.根据权利要求4所述的模块，其中，局部控制器被配置为控制在DC总线中流动的公用电力，并且主控制器被配置为控制在系统间DC总线中流动的电力。6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块，其中，PV系统包括多个PV面板，调节从PV面板输出的电力的第一转换器，以及接收第一转换器的输出电力并调节用于DC总线和系统间DC总线的输出电力的第二转换器。7.一种用于具有多个服务器集群的数据中心的电源系统，每个服务器集群具有多个服务器，系统包括：具有多个备用可切换连接的系统间总线，每个备用可切换连接将系统间总线连接到多个服务器集群中的一个；主控制器，耦接到系统间总线并激活多个备用可切换连接；多个电源模块，每个电源模块向服务器集群中的指定一个提供公用电力，并向所有服务器集群提供备用电力，每个电源模块包括：与指定的一个服务器的可切换公用电力连接；耦接到可切换公用电力连接的模块总线；与系统间总线耦接的电池存储系统；与系统间总线耦接的可再生能源系统；耦接到模块总线并激活可切换公用电力连接的局部控制器。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述电池存储系统进一步耦接至模块总线。9.根据权利要求8所述的系统，其中，可再生能源系统进一步耦接至模块总线。10.根据权利要求9所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高天翼，
申请(专利权)人：百度美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：