具有模块化架构的ups系统的制作方法
【专利说明】具有模块化架构的UPS系统
【背景技术】
[0001]本发明涉及不间断电源（UPS)系统，并尤其特殊地，涉及模块化UPS系统。
[0002] UPS系统通常在诸如数据中心、医疗中心和工业设施之类的设施中使用。UPS系统 可用于此类设施中以在主公用电源故障时提供备用电力，从而维持运行。这些UPS系统通 常具有"在线"配置，其包括通过直流链路耦接的整流器和逆变器，该直流链路也耦接到辅 助电源，例如电池、燃料电池和其他能量存储设备。其他UPS系统可以使用待机、在线交互 或其他电路拓扑。
[0003] UPS系统可以包括一个或多个模块化UPS组件。每个组件可以包括多个UPS模块， 每个UPS模块可以例如包括用于连接到电池的整流器、逆变器和直流/直流转换器。UPS模 块可以与控制和接口电路（例如旁路开关等）一起安装在共同的机箱内。UPS模块通常被 设计成并行操作，以提供可伸缩的功率容量，例如，各模块可以被共同耦接到交流电源、直 流电源（例如电池）和/或负载。模块化UPS组件的一个实例是http ://powerquality. eaton.com 中所描述的Eaton?Power XPert 9395UPS。
[0004]在诸如数据中心的大规模应用中，多个这种UPS组件通常单独地安装，并使用外 部导管或布线桥架连接到中央并联系统。这种设置对于安装可能是昂贵和费时的，并且难 以扩展。
【发明内容】
[0005]本发明主题的一些实施例提供了一种UPS系统，包括：配电组件，其具有多个侧面 并且包括交流输入端和交流输出端；以及至少两个UPS组件，其具有与所述配电组件的所 述侧面中的相应侧面相面对的相应侧面，所述至少两个UPS组件中的每个UPS组件包括多 个转换器模块以及互连模块，所述互连模块被配置为通过穿过相面对的侧面的导体，将所 述转换器模块的交流输入端和交流输出端可切换地耦接到所述配电组件的所述交流输入 端和所述交流输出端中的相应交流输入端和交流输出端。所述导体可以将所述配电组件耦 接到所述至少两个UPS模块，而无需使用外部接线，如导管和/或电缆桥架。
[0006]在一些实施例中，所述至少两个UPS组件可以从所述配电组件的相对侧垂直地延 伸。所述至少两个UPS组件可以包括从所述配电组件的相对侧延伸的至少两对UPS组件。
[0007]在一些实施例中，每个转换器模块可以包括分别耦接到所述转换器模块的所述交 流输入端和交流输出端的整流器电路和逆变器电路。每个互连模块可以包括相应第一和第 二断路器，其配置为将所关联的转换器模块的交流输入端和交流输出端可切换地耦接到所 述配电组件的所述交流输入端和交流输出端中的相应交流输入端和交流输出端。所述互连 模块还可以均包括静态旁路开关。
[0008]其他实施例提供一种装置，包括：立方形配电组件，其包括交流输入端、交流输出 端和至少两个侧面，所述配电组件被配置为与至少两个UPS组件中的相应UPS组件的侧面 相面对，并且被配置为通过相面对的面将所述交流输入端和所述交流输出端耦接到所述至 少两个UPS模块。所述配电组件可以被配置为使用穿过所述相面对的面的导体将所述交流 输入端和所述交流输出端耦接到所述至少两个UPS模块。所述配电组件的所述至少两个侧 面可以被配置为使得所述至少两个UPS组件从所述配电组件的相对侧垂直延伸。所述配电 组件的所述至少两个侧面可以包括至少两对侧面，所述至少两对侧面被配置为在所述配电 组件的相对侧上面对至少两对UPS组件。
[0009] 其他实施例提供一种UPS系统，包括：配电组件，其包括具有多个侧面的至少一个 立方形外壳；以及至少两个UPS组件，每个UPS组件包括至少一个立方形外壳，所述立方形 外壳具有配置为面对所述配电组件的侧面的侧面。所述至少两个UPS组件中的每个UPS组 件包括多个转换器模块和互连模块，所述互连模块被配置为通过穿过相面对的侧面的导体 将所述转换器模块的交流输入端和交流输出端可切换地耦接到所述配电组件的交流输入 端和交流输出端中的相应交流输入端和交流输出端。所述配电组件和所述至少两个UPS组 件可以被配置为支持所述配电组件到所述至少两个UPS组件的交流连接，而无需使用外部 交流布线，如导管和/或电缆桥架中的布线。
【附图说明】
[0010] 图1是示出了根据本发明主题的某些实施例的UPS系统的示意图；
[0011] 图2是图1所不的UPS系统的俯视图；
[0012] 图3是图1所示的UPS系统的配电组件的侧视图；
[0013] 图4是图3所示的配电部分的俯视图；
[0014] 图5是是图1所示的UPS系统的UPS组件的侧视图；
[0015] 图6是是图1所示的UPS系统的UPS组件的侧视图；
[0016] 图7是示出了根据本发明主题的其他实施例的UPS系统的示意图；
[0017] 图8是图7所示的UPS系统的俯视图；
[0018] 图9是图7所示的UPS系统的配电组件的侧视图；
[0019] 图10是是图7所示的UPS系统的UPS组件的侧视图；
[0020] 图11是是图7所示的UPS系统的UPS组件的侧视图。
【具体实施方式】
[0021] 现在，将参照【附图说明】本发明主题的特定示例性实施例。但是，本发明的主题可以 体现为许多不同形式，并且不应被解释为限于这里阐述的实施例；更确切地说，提供这些实 施例使得本公开是彻底的和完整的，并且将本发明主题的范围充分地传达给本领域技术人 员。在附图中，相同的数字指代相同的元件。应该理解的是，当元件被称为"连接"或"耦接" 到另一元件时，它可以直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。如本文所用的 术语"和/或"包括一个或多个相关所列项目的任意和所有组合。
[0022] 这里使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本发明的主题。除非另有 说明，如本文所使用的单数形式"一"、"一个"和"该"也意图包括复数形式。还将进一步理 解，术语"包括"、"包含"、"具有"和/或"含有"在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、整 数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加其他一个或多个特征、整数、 步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
[0023] 除非另有定义，否则这里使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有通常对于 此发明的主题所属的普通技术人员所理解的相同的含义。将进一步理解，除非在此明确定 义，诸如在常用词典中定义的术语，应被解释为具有在本说明书和相关领域的上下文中一 致的含义，并且不会以理想化的或过度形式的意义地被解释。
[0024] 图1是示出了根据本发明主题的某些实施例的UPS系统的示意图。UPS系统包括 一个或多个UPS组件110,其被配置为耦接到配电组件120。配电组件120包括：连接到导 体116的交流输入端120,导体116耦接到功率UPS组件110的交流输入端；以及连接到导 体118的交流输出端121，导体118耦接到功率UPS组件110的交流输出端。
[0025] UPS组件110被配置为耦接到交流电源和直流电源（例如电池），并选择性地从其 产生交流输出。每个UPS组件110包括多个转换器模块114,在这里示出为均具有包括整流 器、逆变器和电池接口电路的在线拓扑，由接触器Kl、K2、K3控制到所述整流器、逆变器和 电池接口电路的的连接。应该理解的是，所示出的用于转换器模块114的转换器配置被提 供用于说明的目的，而在一些实施例中可使用其他配置。
[0026] -个或多个转换器模块114的交流输入端、交流输出端和直流端口被并联连接到 互连模块112。互连模块112被配置为控制转换器模块114到配电组件120的交流输入端 121和交流输出端122的连接。在所示出的实施例中，互连模块112包括分别用于交流输入 端和交流输出端的相应断路器CB1、CB3。例如，断路器CB1、CB3可用于在转换器模块114 故障和/或用于调度维护和/或更换的情况下而断开转换器模块114。
[0027] 图2是图1所示的UPS系统的物理布置的俯视图。每个UPS组件110和配电组件 120都具有大致立方形的形状，并且可以包括一个或多个机柜或类似外壳。配电组件120具 有细长的矩形占用空间（rectangular footprint)，并且多个UPS组件110被相对于配电组 件120的侧面布置，并从该处在配电组件120的相对侧上垂直延伸。配电组件120和UPS 组件110的侧面被配置为物理上彼此邻近，并且互连导体穿过配电组件120和单独UPS组 件110的相面对的侧面。例如，UPS组件110可以使用例如螺栓或其他紧固件被附接到配 电组件120。在一些实施例中，UPS组件110和配电组件120可以通过固定的地面固定件或 类似装置保持彼此接近。
[0028] 在图2中所示的配置使能配电组件120和UPS组件110的互连，而无需使用由配 电组件和UPS组件110、120限定的体积之外的交流布线，例如互连管道线路、电缆桥架线路 等，因为导体可以被保持在由UPS组件110和配电组件120的组合所包围的体积内。穿过 配电组件120和UPS组件110之间的导体116、118可以采取例如电缆和/或刚性导体（如 母线）的形式。
[0029] 参照图3和6,配电组件120包括侧面126,其被配置为面对UPS组件110的匹配侧 面116,以使得互连导体（例如，电缆和/或汇流条）可以穿过相面对的面，例如，穿过位于 UPS组件110的侧面116的开口 115、117和位于配电组件120的匹配侧面126的开口 128。 如图4所示，配电组件120可以包括位于其顶面和/或底面上的一个或多个开口 124,并被 配置为提供用于输入的通路，和从交流电源（例如，公用设施电源或发电机）的交流导体用 于连接到交流输入端121，以及用于负载（例如，配电板）的交流导体连接到配电组件120 的交流输出122端的通道。
[0030] 图5是UPS组件110的侧视图，示出了转换器模块114和互连模块112的示例性 布置。在所示出的实施例中，UPS组件110被配置为在接近互连模块112的一侧邻接配电 组件120。然而，应该理解的是，在一些实施例中，可以使用互连模块112和转换器模块114 的不同布置。还应当理解的是，虽然图1、2和5示出了具有三个转换器模块114的UPS模 块110,其他实施例可以使用具有更少或更多数量转换器模块114的UPS组件110。在其他 实施例中，UPS组件110可以包括其他类型的模块或部件，例如一个或多个通信模块。
[0031] 如上所述，在