储能模块、供电系统与储能模块的控制方法与流程

本发明涉及电源领域，特别涉及一种储能模块、供电系统与储能模块的控制方法。

背景技术：

1、在服务器电源供电场合下，电源模块(psu)的常见架构为两级式拓扑：前级为功率因数校正电路(pfc)，后级为直流/直流(dc/dc)变换器。

2、随着ai(人工智能)和高性能计算的发展，服务器中的图形处理器(gpu)以及中央处理器(cpu)等元件的耗电量也不断增长。随着高性能计算需求增加，服务器供电系统需应对更高的功率需求、更高的散热压力和更稳定的电压控制需求，并且需要更智慧化的电源管理系统来保证其稳定运行。由于ai(人工智能)负载经常会出现大幅跳变，导致服务器电源输出功率时高时低，交流输入波形会不连贯，而在供电网路上造成不必要的杂讯，将对输入侧电网质量有影响。

3、现有技术中，采用电容等储能模块来补偿输入电流的波动，实现削峰填谷的作用。当储能模块中储能单元(例如电容器)的电压充电至接近最高阈值时，通常采用的做法是限制其充电功率，但对放电没有做额外控制，而此时是希望储能单元在充电时能少充电，在放电时能多放一些。同理，当储能单元的电压(即电容电压)接近最低阈值时，通常限制其进一步放电，但对充电没有做额外控制，而此时是希望储能单元在放电时能少放电，充电时能多充一些。

4、为此，如何设计出一种储能模块、供电系统与储能模块的控制方法，利用储能模块来补偿输入电流的波动，同时能够实现储能单元接近最高阈值时，少充电多放电；储能单元的电压接近最低阈值时，少放电多充电，乃为本发明人所研究的重要课题。

技术实现思路

1、本发明的一目的在于提供一种储能模块的控制方法，解决现有技术的问题。

2、为实现前揭目的，本发明所提出的储能模块的控制方法，其中储能模块包括双向直流/直流变换器及储能单元。双向直流/直流变换器的第一端与储能单元连接。该控制方法包括根据补偿信号调节参考信号，并基于调节后的参考信号和连接于双向直流/直流变换器的第二端的电源模块提供的均流总线信号得到对应于双向直流/直流变换器的电流基准信号，进而控制储能模块的工作状态，其中补偿信号由储能单元的电压决定。

3、于一实施例中，该控制方法还包括当储能单元的电压大于高电压阈值时，补偿信号为正值；当储能单元的电压小于低电压阈值时，补偿信号为负值。

4、于一实施例中，该控制方法还包括将参考信号与补偿信号相减得到调节后的参考信号。

5、于一实施例中，补偿信号与储能单元的电压成正相关关系。

6、于一实施例中，当储能单元的电压介于低电压阈值与高电压阈值之间，补偿信号为零。

7、于一实施例中，当储能单元的电压介于低电压阈值与高电压阈值之间，补偿信号与储能单元的电压成正相关关系。

8、于一实施例中，储能单元的电压介于低电压阈值与高电压阈值之间时，补偿信号随储能单元的电压变化的变化率比储能单元的电压大于高电压阈值和小于低电压阈值时补偿信号随储能单元的电压变化的变化率小。

9、于一实施例中，补偿信号与储能单元的电压成线性关系。

10、于一实施例中，当储能单元的电压大于高电压阈值后还持续增大到达第二高电压阈值时，使调节后的参考信号为零，从而储能单元退出充电模式。

11、于一实施例中，当储能单元的电压小于低电压阈值后还持续减小到达第二低电压阈值时，使调节后的参考信号等于均流总线采样信号的额定值，以使储能单元退出放电模式，其中均流总线采样信号为对均流总线信号采样所得，均流总线采样信号的额定值表征电源模块输出额定功率时的输出电流。

12、于一实施例中，参考信号表征电源模块的平均功率。

13、于一实施例中，参考信号由均流总线信号决定。

14、于一实施例中，该控制方法还包括根据电流基准信号与双向直流/直流变换器的电感电流的采样信号产生控制双向直流/直流变换器的控制信号。

15、于一实施例中，该控制方法还包括采样均流总线信号以获取均流总线采样信号；当均流总线采样信号大于参考信号与补偿信号的差值时，控制储能单元工作在放电模式，以使储能单元对电源模块的负载放电；当均流总线采样信号小于参考信号与补偿信号的差值时，控制储能单元工作在充电模式，以使电源模块对储能单元存储能量，进而补偿电源模块的输入电流的波动。

16、本发明的另一目的在于提供一种储能模块，解决现有技术的问题。

17、为实现前揭目的，本发明所提出的储能模块，包括双向直流/直流变换器及储能单元。双向直流/直流变换器的第一端与储能单元连接，双向直流/直流变换器的第二端与电源模块的输出端相连。每个储能模块还包括控制器，被配置为采用前述的控制方法。

18、本发明的再另一目的在于提供一种储能模块，解决现有技术的问题。

19、为实现前揭目的，本发明所提出的供电系统，包括至少一电源模块与至少一储能模块。每个电源模块的输出端相连并连接至负载，其中每个电源模块将自身的输出电流转换为电压信号传输至均流总线上。每个储能模块的输出端相连，且每个储能模块包括双向直流/直流变换器及储能单元。双向直流/直流变换器的第一端与储能单元连接，双向直流/直流变换器的第二端与电源模块的输出端相连。每个储能模块还包括控制器，被配置为采用前述的控制方法，其中均流总线上的电压信号为均流总线信号。

20、于一实施例中，该至少一电源模块置于同一机壳中。

21、于一实施例中，该至少一储能模块置于同一机壳中。

22、通过所提出的储能模块的控制方法、储能模块与供电系统，本发明具有以下的特征与优点：根据储能模块在接近高电压阈值时，少充电、多放电，借此防止过度充电，以及储能模块在接近低电压阈值时，少放电、多充电，借此防止过度放电。

23、为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

1.一种储能模块的控制方法，其中所述储能模块包括一双向直流/直流变换器及一储能单元，所述双向直流/直流变换器的第一端与所述储能单元连接，其特征在于，所述控制方法包括：根据一补偿信号调节一参考信号，并基于调节后的参考信号和连接于所述双向直流/直流变换器的第二端的一电源模块提供的一均流总线信号得到对应于所述双向直流/直流变换器的电流基准信号，进而控制所述储能模块的工作状态，其中所述补偿信号由所述储能单元的电压决定。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：将所述参考信号与所述补偿信号相减得到所述调节后的参考信号。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述补偿信号与所述储能单元的电压成正相关关系。

5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当所述储能单元的电压介于所述低电压阈值与所述高电压阈值之间，所述补偿信号为零。

6.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当所述储能单元的电压介于所述低电压阈值与所述高电压阈值之间，所述补偿信号与所述储能单元的电压成正相关关系。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述储能单元的电压介于所述低电压阈值与所述高电压阈值之间时，所述补偿信号随所述储能单元的电压变化的变化率比所述储能单元的电压大于所述高电压阈值和小于所述低电压阈值时所述补偿信号随所述储能单元的电压变化的变化率小。

8.根据权利要求4或6所述的控制方法，其特征在于，所述补偿信号与所述储能单元的电压成线性关系。

9.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当所述储能单元的电压大于所述高电压阈值后还持续增大到达一第二高电压阈值时，使调节后的参考信号为零，从而所述储能单元退出充电模式。

10.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当所述储能单元的电压小于所述低电压阈值后还持续减小到达一第二低电压阈值时，使调节后的参考信号等于一均流总线采样信号的额定值，以使所述储能单元退出放电模式，其中所述均流总线采样信号为对所述均流总线信号采样所得，所述均流总线采样信号的额定值表征所述电源模块输出额定功率时的输出电流。

11.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述参考信号表征所述电源模块的平均功率。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述参考信号由所述均流总线信号决定。

13.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：根据所述电流基准信号与所述双向直流/直流变换器的电感电流的采样信号产生控制所述双向直流/直流变换器的控制信号。

14.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：采样所述均流总线信号以获取一均流总线采样信号；当所述均流总线采样信号大于所述参考信号与所述补偿信号的差值时，控制所述储能单元工作在放电模式，以使所述储能单元对所述电源模块的负载放电；当所述均流总线采样信号小于所述参考信号与所述补偿信号的差值时，控制所述储能单元工作在充电模式，以使所述电源模块对所述储能单元存储能量，进而补偿所述电源模块的输入电流的波动。

15.一种储能模块，其特征在于，包括：

16.一种供电系统，其特征在于，包括：

17.根据权利要求16所述的供电系统，其特征在于，其中所述至少一电源模块置于同一机壳中。

18.根据权利要求16所述的供电系统，其特征在于，其中所述至少一储能模块置于同一机壳中。