使用可變配置模塊的ups系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主題涉及電力轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法，并且更特別地涉及不間斷電源(UPS)設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]UPS系統(tǒng)通常在諸如數(shù)據(jù)中心、醫(yī)療中心和工業(yè)設(shè)施的裝置中使用。UPS系統(tǒng)可在這種裝置中使用以提供備用電力，以在主公用電源故障情況下保持操作。UPS系統(tǒng)可具有包括兩個(gè)或更多UPS模塊的模塊化結(jié)構(gòu)，該UPS模塊中的每一個(gè)可包括例如整流器、逆變器以及用于以接口連接到電池或其它DC電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器。模塊通常被設(shè)計(jì)成并聯(lián)操作以提供可擴(kuò)展電力容量，例如模塊可共同耦接到AC源、DC源(例如電池)和/或負(fù)載。這種模塊化UPS系統(tǒng)的示例是伊頓公司的Power Xpert 9395UPS系統(tǒng)，其可被配置成包括兩個(gè)或更多個(gè)不間斷電力模塊(UPM)，該不間斷電力模塊中的每一個(gè)包括具有耦接到公共DC總線的整流器、逆變器和電池轉(zhuǎn)換器的雙轉(zhuǎn)換UPS電路。
[0003]隨著web服務(wù)和云計(jì)算的出現(xiàn)，大型數(shù)據(jù)中心已經(jīng)激增。一些更新的大型數(shù)據(jù)中心占用數(shù)百萬(wàn)平方英尺并且容納數(shù)十萬(wàn)的服務(wù)器。通常由本地電網(wǎng)供電，這些中心可包括備用電源系統(tǒng)，該備用電源系統(tǒng)包括UPS和柴油電氣備用發(fā)電機(jī)，以在失去公用電力時(shí)支持繼續(xù)操作。對(duì)于這種設(shè)施，能量消耗是主要關(guān)注點(diǎn)，因?yàn)橐恍┰O(shè)施接近100MW的水平。對(duì)于這種設(shè)施，甚至幾個(gè)百分點(diǎn)的效率可轉(zhuǎn)變成顯著的費(fèi)用。
[0004]用于改善UPS效率的技術(shù)已被開(kāi)發(fā)。例如，一些雙轉(zhuǎn)換UPS系統(tǒng)支持高效率或“經(jīng)濟(jì)”模式，其中當(dāng)輸入AC源滿足某些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)旁通整流器和逆變器。增加數(shù)據(jù)中心能量效率(諸如例如在Krieger等人的美國(guó)專利N0.7，886，173、ffhitted等人的美國(guó)專利N0.7，560, 831以及Sarti的美國(guó)專利N0.8，344，546中描述的那些)的其它解決方案包括避免傳統(tǒng)UPS架構(gòu)的使用的冗余電力分配技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主題的一些實(shí)施例提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:多個(gè)模塊位置，其被配置用于不間斷電源(UPS)模塊的安裝；以及控制電路，其被配置成選擇性支持在多個(gè)模塊位置處安裝的模塊的待機(jī)UPS和在線UPS的操作。系統(tǒng)可包括多個(gè)UPS模塊，該多個(gè)UPS模塊安裝在多個(gè)模塊位置并且包括被配置成操作為待機(jī)UPS的至少一個(gè)UPS模塊。多個(gè)UPS模塊可進(jìn)一步包括被配置成操作為在線UPS的至少一個(gè)UPS模塊。
[0006]在一些實(shí)施例中，多個(gè)UPS模塊可共享公共架構(gòu)，該公共架構(gòu)包括可安裝子模塊的子模塊位置，以及被配置成支持將子模塊位置的子模塊操作為用于在線UPS操作的整流器或作為用于待機(jī)UPS操作的旁路開(kāi)關(guān)的電路。UPS模塊每一個(gè)可包括電感器組件，該電感器組件耦接到子模塊位置，并且被配置成當(dāng)將在子模塊位置安裝的子模塊操作為整流器時(shí)操作為能量存儲(chǔ)裝置以及被配置成當(dāng)將在子模塊位置安裝的子模塊操作為旁路開(kāi)關(guān)時(shí)操作為電流限制器。
[0007]進(jìn)一步的實(shí)施例提供了 UPS系統(tǒng)，該UPS系統(tǒng)包括:多個(gè)UPS模塊位置；以及至少一個(gè)UPS模塊，其安裝在多個(gè)UPS模塊位置的相應(yīng)至少一個(gè)UPS模塊位置處。該至少一個(gè)UPS模塊包括逆變器子模塊和被配置成選擇性旁通逆變器子模塊的開(kāi)關(guān)子模塊。該至少一個(gè)UPS模塊可被配置成支持待機(jī)模式的UPS操作，其中電力經(jīng)由在第一狀態(tài)的開(kāi)關(guān)子模塊從外部AC源提供給耦接到至少一個(gè)UPS模塊的負(fù)載，并且電力經(jīng)由在第二狀態(tài)的逆變器子模塊從電池提供給負(fù)載。
[0008]開(kāi)關(guān)子模塊可安裝在被配置成可互換支持各種類型子模塊的子模塊位置中，該各種類型子模塊提供與開(kāi)關(guān)子模塊相比至少一個(gè)不同的功能。各種子模塊可包括整流器子模塊。
[0009]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)UPS模塊可包括第一 UPS模塊，該第一 UPS模塊安裝在UPS模塊位置的第一 UPS模塊位置處并且包括逆變器子模塊和開(kāi)關(guān)子模塊，并且系統(tǒng)可進(jìn)一步包括第二 UPS模塊，該第二 UPS模塊安裝在UPS模塊位置的第二 UPS模塊位置處并且包括逆變器子模塊和整流器子模塊。開(kāi)關(guān)子模塊和整流器子模塊可安裝在相應(yīng)的第一和第二 UPS模塊中的公共子模塊位置中。
[0010]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)UPS模塊可包括:第一 UPS模塊，其處于UPS模塊位置的第一 UPS模塊位置處并且被配置成耦接到第一 AC源；以及第二 UPS模塊，其處于UPS模塊位置的第二 UPS模塊位置處并且被配置成耦接到第二 AC源。第一和第二 UPS模塊可被配置成耦接到相應(yīng)的第一和第二負(fù)載。
[0011]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)包括:多個(gè)UPS模塊位置；以及第一和第二 UPS模塊，其安裝在多個(gè)UPS模塊位置的相應(yīng)第一和第二 UPS模塊位置處，并且具有被配置成耦接到數(shù)據(jù)中心設(shè)備機(jī)架的相應(yīng)第一和第二電源輸入的相應(yīng)第一和第二電力輸出。第一和第二 UPS模塊中的至少一個(gè)UPS模塊包括逆變器子模塊和被配置成選擇性旁通逆變器模塊的開(kāi)關(guān)子模塊。
[0012]在一些實(shí)施例中，第一和第二 UPS模塊兩者可被配置成提供待機(jī)模式的UPS操作，以及第一和第二 UPS模塊可被配置成從相應(yīng)的第一和第二 AC源接收電力。系統(tǒng)可進(jìn)一步包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備機(jī)架，該至少一個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備機(jī)架具有連接到第一和第二 UPS模塊的第一和第二電力輸出中的相應(yīng)電力輸出的第一和第二電力輸入。
[0013]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，第一 UPS模塊可被配置成支持待機(jī)模式的操作，以及其中第二 UPS模塊可別配置成支持在線模式的UPS操作。系統(tǒng)可進(jìn)一步包括耦接到第一 UPS模塊的至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)設(shè)備機(jī)架和耦接到第二 UPS模塊的至少一個(gè)第二計(jì)算機(jī)機(jī)架。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出根據(jù)一些實(shí)施例的UPS系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的模塊UPS系統(tǒng)的正視圖。
[0016]圖3是示出根據(jù)一些實(shí)施例的具有被配置為旁通開(kāi)關(guān)的橋接電路子模塊的UPS模塊的不意圖。
[0017]圖4是示出根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例的具有被配置為旁通開(kāi)關(guān)的SCR開(kāi)關(guān)子模塊的UPS豐旲塊的不意圖。
[0018]圖5是示出根據(jù)一些實(shí)施例的具有被配置成支持整流器操作的橋接電路子模塊的UPS t旲塊的不意圖。
[0019]圖6是示出根據(jù)一些實(shí)施例具有被配置成提供電力給公共負(fù)載的待機(jī)UPS模塊的UPS系統(tǒng)的示意圖。
[0020]圖7是示出根據(jù)一些實(shí)施例具有在A/B配置中設(shè)置的待機(jī)UPS模塊的UPS系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖8是示出根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例的具有待機(jī)和在線UPS模塊的UPS系統(tǒng)的示意圖。
[0022]圖9是示出根據(jù)一些實(shí)施例的從在A/B配置的模塊化UPS系統(tǒng)到一排服務(wù)器機(jī)架的電力提供的不意圖。
[0023]圖10是示出根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例的從模塊化UPS的待機(jī)和在線模塊到一排服務(wù)器機(jī)架的選擇性電力提供的示意圖。
[0024]圖11是示出根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例的UPS系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)將參考附圖描述本發(fā)明主題的具體示例性實(shí)施例。然而該發(fā)明主題可以許多不同形式體現(xiàn)并且不應(yīng)當(dāng)解釋為限于在此闡述的實(shí)施例；而是提供這些實(shí)施例以使得該公開(kāi)將充分和完整并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)本發(fā)明主題的范圍。在附圖中，相同的標(biāo)記指相同的元件。將理解的是，當(dāng)元件指“連接”或“耦接”到另一個(gè)元件時(shí)，其可以直接連接或耦接到另一個(gè)元件，或可存在中間元件。如在此所用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)列表項(xiàng)目的任何和全部組合。
[0026]在此所用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，并不旨在限制本發(fā)明主題。如在此所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非另外明確陳述。應(yīng)進(jìn)一步理解，當(dāng)術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“包括了”和/或“包含了”在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，指定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。
[0027]除非另外定義，否則在此使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與該發(fā)明主題所屬的本領(lǐng)域技術(shù)人員所通常理解的相同含義。進(jìn)一步將理解的是，諸如在通常使用的詞典中定義的那些的術(shù)語(yǔ)應(yīng)解釋