使用可变配置模块的ups系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明主题涉及电力转换设备和方法，并且更特别地涉及不间断电源(UPS)设备和方法。
【背景技术】
[0002]UPS系统通常在诸如数据中心、医疗中心和工业设施的装置中使用。UPS系统可在这种装置中使用以提供备用电力，以在主公用电源故障情况下保持操作。UPS系统可具有包括两个或更多UPS模块的模块化结构，该UPS模块中的每一个可包括例如整流器、逆变器以及用于以接口连接到电池或其它DC电源的DC/DC转换器。模块通常被设计成并联操作以提供可扩展电力容量，例如模块可共同耦接到AC源、DC源(例如电池)和/或负载。这种模块化UPS系统的示例是伊顿公司的Power Xpert 9395UPS系统，其可被配置成包括两个或更多个不间断电力模块(UPM)，该不间断电力模块中的每一个包括具有耦接到公共DC总线的整流器、逆变器和电池转换器的双转换UPS电路。
[0003]随着web服务和云计算的出现，大型数据中心已经激增。一些更新的大型数据中心占用数百万平方英尺并且容纳数十万的服务器。通常由本地电网供电，这些中心可包括备用电源系统，该备用电源系统包括UPS和柴油电气备用发电机，以在失去公用电力时支持继续操作。对于这种设施，能量消耗是主要关注点，因为一些设施接近100MW的水平。对于这种设施，甚至几个百分点的效率可转变成显著的费用。
[0004]用于改善UPS效率的技术已被开发。例如，一些双转换UPS系统支持高效率或“经济”模式，其中当输入AC源满足某些标准时旁通整流器和逆变器。增加数据中心能量效率(诸如例如在Krieger等人的美国专利N0.7，886，173、ffhitted等人的美国专利N0.7，560, 831以及Sarti的美国专利N0.8，344，546中描述的那些)的其它解决方案包括避免传统UPS架构的使用的冗余电力分配技术。
【发明内容】
[0005]本发明主题的一些实施例提供一种系统，该系统包括:多个模块位置，其被配置用于不间断电源(UPS)模块的安装；以及控制电路，其被配置成选择性支持在多个模块位置处安装的模块的待机UPS和在线UPS的操作。系统可包括多个UPS模块，该多个UPS模块安装在多个模块位置并且包括被配置成操作为待机UPS的至少一个UPS模块。多个UPS模块可进一步包括被配置成操作为在线UPS的至少一个UPS模块。
[0006]在一些实施例中，多个UPS模块可共享公共架构，该公共架构包括可安装子模块的子模块位置，以及被配置成支持将子模块位置的子模块操作为用于在线UPS操作的整流器或作为用于待机UPS操作的旁路开关的电路。UPS模块每一个可包括电感器组件，该电感器组件耦接到子模块位置，并且被配置成当将在子模块位置安装的子模块操作为整流器时操作为能量存储装置以及被配置成当将在子模块位置安装的子模块操作为旁路开关时操作为电流限制器。
[0007]进一步的实施例提供了 UPS系统，该UPS系统包括:多个UPS模块位置；以及至少一个UPS模块，其安装在多个UPS模块位置的相应至少一个UPS模块位置处。该至少一个UPS模块包括逆变器子模块和被配置成选择性旁通逆变器子模块的开关子模块。该至少一个UPS模块可被配置成支持待机模式的UPS操作，其中电力经由在第一状态的开关子模块从外部AC源提供给耦接到至少一个UPS模块的负载，并且电力经由在第二状态的逆变器子模块从电池提供给负载。
[0008]开关子模块可安装在被配置成可互换支持各种类型子模块的子模块位置中，该各种类型子模块提供与开关子模块相比至少一个不同的功能。各种子模块可包括整流器子模块。
[0009]在一些实施例中，至少一个UPS模块可包括第一 UPS模块，该第一 UPS模块安装在UPS模块位置的第一 UPS模块位置处并且包括逆变器子模块和开关子模块，并且系统可进一步包括第二 UPS模块，该第二 UPS模块安装在UPS模块位置的第二 UPS模块位置处并且包括逆变器子模块和整流器子模块。开关子模块和整流器子模块可安装在相应的第一和第二 UPS模块中的公共子模块位置中。
[0010]在一些实施例中，至少一个UPS模块可包括:第一 UPS模块，其处于UPS模块位置的第一 UPS模块位置处并且被配置成耦接到第一 AC源；以及第二 UPS模块，其处于UPS模块位置的第二 UPS模块位置处并且被配置成耦接到第二 AC源。第一和第二 UPS模块可被配置成耦接到相应的第一和第二负载。
[0011]在一些实施例中，系统包括:多个UPS模块位置；以及第一和第二 UPS模块，其安装在多个UPS模块位置的相应第一和第二 UPS模块位置处，并且具有被配置成耦接到数据中心设备机架的相应第一和第二电源输入的相应第一和第二电力输出。第一和第二 UPS模块中的至少一个UPS模块包括逆变器子模块和被配置成选择性旁通逆变器模块的开关子模块。
[0012]在一些实施例中，第一和第二 UPS模块两者可被配置成提供待机模式的UPS操作，以及第一和第二 UPS模块可被配置成从相应的第一和第二 AC源接收电力。系统可进一步包括至少一个计算机设备机架，该至少一个计算机设备机架具有连接到第一和第二 UPS模块的第一和第二电力输出中的相应电力输出的第一和第二电力输入。
[0013]在进一步的实施例中，第一 UPS模块可被配置成支持待机模式的操作，以及其中第二 UPS模块可别配置成支持在线模式的UPS操作。系统可进一步包括耦接到第一 UPS模块的至少一个第一计算机设备机架和耦接到第二 UPS模块的至少一个第二计算机机架。
【附图说明】
[0014]图1是示出根据一些实施例的UPS系统的示意图。
[0015]图2是根据一些实施例的模块UPS系统的正视图。
[0016]图3是示出根据一些实施例的具有被配置为旁通开关的桥接电路子模块的UPS模块的不意图。
[0017]图4是示出根据进一步实施例的具有被配置为旁通开关的SCR开关子模块的UPS丰旲块的不意图。
[0018]图5是示出根据一些实施例的具有被配置成支持整流器操作的桥接电路子模块的UPS t旲块的不意图。
[0019]图6是示出根据一些实施例具有被配置成提供电力给公共负载的待机UPS模块的UPS系统的示意图。
[0020]图7是示出根据一些实施例具有在A/B配置中设置的待机UPS模块的UPS系统的示意图。
[0021]图8是示出根据进一步实施例的具有待机和在线UPS模块的UPS系统的示意图。
[0022]图9是示出根据一些实施例的从在A/B配置的模块化UPS系统到一排服务器机架的电力提供的不意图。
[0023]图10是示出根据进一步实施例的从模块化UPS的待机和在线模块到一排服务器机架的选择性电力提供的示意图。
[0024]图11是示出根据进一步实施例的UPS系统的示意图。
【具体实施方式】
[0025]现将参考附图描述本发明主题的具体示例性实施例。然而该发明主题可以许多不同形式体现并且不应当解释为限于在此阐述的实施例；而是提供这些实施例以使得该公开将充分和完整并且将向本领域的技术人员全面传达本发明主题的范围。在附图中，相同的标记指相同的元件。将理解的是，当元件指“连接”或“耦接”到另一个元件时，其可以直接连接或耦接到另一个元件，或可存在中间元件。如在此所用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联列表项目的任何和全部组合。
[0026]在此所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明主题。如在此所用，单数形式“一个”、“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非另外明确陈述。应进一步理解，当术语“包括”、“包含”、“包括了”和/或“包含了”在本说明书中使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
[0027]除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与该发明主题所属的本领域技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释