专利名称：被配置用以向不间断供电电源提供有选择的电能的输入和输出功率模块的制作方法
技术领域：
本发明的实施方案涉及的是在电源系统中使用的电能输入和输出。更具体的是，
可选择地被配置用以适应不间断供电电源中电能需求变化的电能输入和电能输出。
背景技术：
不间断供电电源或"UPS"的使用可以向重要的负载提供电能，这在本领域内是已知的。UPS被设计成保护电子设备防止万能电能中断、熄火、下跌和电涌。UPS也保护电子设备防止小的万能性的波动和大的干扰。在多数配置中，UPS提供电池备份，直到万能电能回到安全的水平或者电池被完全的放电。已知的不间断供电电源包括联机UPS和脱机UPS。联机UPS提供了有条件的AC电能以及一旦AC电能初级来源发生中断时的备份AC电能。脱机UPS典型的是不提供输入AC电能的状况，但是在主AC电能中断时提供备份AC电能。上面所描述类型的脱机UPS可以从West Kingston, Rhode Island的美国能量变换公司(American Power Conversion Corporation)获得，其是以不同的商标命名的。在一些配置中，UPS可以包括输入电路断路器/过滤器，整流器、控制开关、控制器、电池、变换器和旁路开关。UPS也包括与AC电源耦合的输入端和与负载耦合的输出端。
所描述的联机UPS被配置成进行如下运行电路断路器/过滤器通过输入端从AC电源接收AC电能，过滤所述的输入AC电能并将过滤过的AC电能提供给整流器。整流器对输入的电压进行整流。控制开关接收整流的电能，而且还从电池接收DC电能。控制器判定来自整流器的电能是否是在预先确定的容限内，如果是，则对控制开关进行控制以将电能从整流器提供给变换器。如果来自整流器的电能不是在预先确定的容限内(例如，这种情况发生在管制或中断状况下，或者是由于电能高峰)，这时控制器控制对控制开关进行控制以将DC电能从电池提供给变换器。UPS的变换器接收DC电能并将DC电能转换成AC电能，并且将AC电能调整到预先确定的规格。根据电池的性能以及负载所要求的电能，UPS能够在短暂的电源退出期间向负载提供电能，或者为了延长的电能断电。旁路开关被用来提供UPS电路的旁路以向输出端直接提供输入电能。旁路开关可以由控制器来控制以在UPS发生故障的情况下提供UPS电路的旁路。 为了提供进一步的电能冗余，已知的是使用第二电源来向UPS的旁路开关提供来自AC电能的第二来源的电能。这种类型的系统通常是指双重主系统，除了它包括与第二电源耦合的第二输入端之外，其与上面所描述的UPS相类似。所述的双重主UPS包括可以选择性地将第二输入端直接地耦合到UPS的输出端上的旁路开关。在这种双重主系统中，典型的是，万能电源被耦合到系统的第一电能输入端上，以及备份电源，比如发电机或者来自不同栅格的万能电能，被耦合到系统的第二电能输入端上。 一旦万能电源发生故障，电能系统能够使用UPS的电池运行模式来为负载继续提供电能，并同时发电机可以被供以电能并被带来全部的输出电压。 一旦发电机联机，电能系统可以持续地以旁路的模式在延长的时间段内提供来自发电机的输出电能。
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用于这种系统的电能输入端和输出端常常是基于用户对具体UPS的需要而选择的。举例来说，对于需要单相输入和单相输出的系统来说，UPS被选择来符合这种需求。类似地，对于需要三相输入或者单相输出，或者其他任何输入和输出相合并的系统来说，可以选择符合这种需求的UPS。如果电能需要改变，用户必须要一个不同的UPS来满足新的需求。
发明内容
发明的一个方面是关于一种不间断供电电源(UPS)，其包括输入模块，该输入模块具有多个输入端，和至少一个连接端元件，该连接端元件被配置成选择性地将多个输入端的至少一个输入端耦合到多个输入端的至少一个其他输入端上。所述的多个输入端和至少一个连接端元件可以被构造并被安排成可以选择性地实现下面的配置单一电能进给、单相输入和单相输出；双重电能进给、单相输入和单相输出；单一电能进给、三相输入和单相输出；双重电能进给、三相输入和单相输出；单一电能进给、三相输入和三相输出；以及双重电能进给、三相输入和三相输出。 UPS的实施方案可以包括提供具有三个初级输入端Ll， L2， L3和三个旁路输入端B1，B2，B3的多个输入端。至少一个连接端元件可以包括旁路短路连接端元件，该元件被配置成将三个旁路输入端B1， B2， B3耦合到彼此上以实现双重电能进给、三相输入和单相输出的配置。至少一个连接端元件进一步可以包括主短路连接端元件，该元件被配置成将三个初级输入端L1， L2， L3彼此耦合以实现双重电能进给、单相输入和单相输出的配置。至少一个连接端元件可以进一步包括第一次级连接端元件，该元件被配置成将初级输入端Ll和旁路输入端B1彼此耦合以实现单一电能进给、三相输入和单相输出的配置。至少一个连接端元件进一步可以包括第一次级连接端元件，该元件被配置成将初级输入端Ll和旁路输入端Bl彼此耦合，还包括第二次级连接端元件，该元件被配置将初级输入端L2和旁路输入端B2彼此耦合，还包括第三次级连接端元件，该元件被配置成将初级输入端L3和旁路输入端B3彼此耦合，从而实现单一电能供给、单相输入和单相出处的配置。至少一个连接端元件可以进一步包括被配置成将初级输入端Ll和旁路输入端Bl彼此耦合的第一次级连接端元件和被配置成将初级输入端L2和旁路输入端B2彼此耦合的第二次级连接端元件，以及被配置成将初级输入端L3和旁路输入端B3彼此耦合的第三次级连接端元件，以实现单一电能进给、三相输入和三相输出的配置。双重进给、三相输入和三相输出的配置在不需要耦合到多个输入端的任一一个上的至少一个连接端元件时也能够实现。多个输入端进一步包括中性输入端和接地输入端，其中多个输入端的每一个输入端都包括被配置成将电线固定到每个输入端上的螺旋凸缘。接地输入端可以包括彼此相邻布置的至少两个螺旋凸缘。至少一个连接端元件可以包括至少一个截止段，用以有选择地中断电线和多个输入端中至少一个的耦合。UPS进一步包括具有多个输出端的输出模块，被配置成将多个输出端中至少两个输出端彼此耦合的输出模块连接端元件。多个输出端可以包括输出端L1， L2， L3。多个输出端可以进一步包括中性输出端和接地输出端。连接端元件进一步将中性输出端耦合到多个输出端的至少一个上。UPS进一步包括耦合到输出电能模块的多个输出端的一个上的电池组电能分配单元。 本发明的另一方面是关于用于在不间断供电电源的类型中选择性地实现多种电
6能配置的方法，所述的不间断供电电源的类型包括输入模块，其具有三个初级输入端L1，L2， L3和三个旁路输入端B1， B2， B3，和至少一个连接端元件，该连接端元件被配置成选择性地将多个输入端的至少一个输入端耦合到多个输入端的至少一个其他的输入端上。至少一个连接端元件可以包括被配置成将三个初级输入端Ll， L2和L3彼此耦合的主短路连接端元件，和被配置成将三个旁路输入端Bl， B2和B3彼此耦合的旁路短路连接端元件，被配置成将初级输入端Ll耦合到旁路输入端Bl上的第一次级连接端元件，被配置成将初级输入端L2耦合到旁路输入端B2上的第二次级连接端元件，以及被配置成将初级输入端L3耦合到旁路输入端B3上的第三次级连接端元件。在一个实施方案中，所述的方法可以包括安装旁路短路连接端元件以实现双重电能进给、三相输入和单相输出的配置。
在其他的实施方案中，方法进一步包括安装主短路连接端元件以实现双重电能供给、单相输入和单相输出的配置。方法进一步包括安装第一次级连接端元件以实现单一电能供给、三相输入和单相输出的配置。方法可以进一步包括安装主短路连接端元件、第一次级连接端元件、第二次级连接端元件和第三次级连接端原价按以实现单一供给、单相输入和单相输出的配置。在另一个实施方案中，方法可以进一步包括使用连接端元件中的一个有选择地中断电线与多个输入端中至少一个的耦合。 本发明进一步的方面是关于用于在不间断供电电源的一种类型中选择性地实现多种电能配置的方法，其中所述的不间断供电电源的类型包括输入模块，其具有三个初级输入端Ll， L2和L3和三个旁路输入端Bl， B2和B3，以及被配置成选择性地将多个输入端中至少一个输入端耦合到多个输入端中至少一个其他输入端上的至少一个连接端元件。所述的至少一个连接端元件包括被配置成将初级输入端L1耦合到旁路输入端B1上的第一次级连接端元件，被配置成将初级输入端L2耦合到旁路输入端B2的第二次级连接端元件，以及被配置成将初级输入端L3耦合到旁路输入端B3的第三次级连接端元件。在一个实施方案中，方法可以包括安装第一次级连接端元件、第二次级连接端元件和第三次级连接端元件以实现单一电能供给、三相输入和三相输出的配置。 所述方法的实施方案还可以包括选择性地中断多个输入端中至少一个的耦合。
本发明的另一个方面是关于一种不间断供电电源(UPS)，其包括具有多个输入端的输入模块，以及有选择地将耦合输入端以实现下面这些配置的装置单一电能供给、单相输入和单相输出；双重电能供给、单相输入和单相输出；单一电能供给、三相输出和单相输出；双重电能供给、三相输入和单相输出；单一电能供给、三相输出和三相输出；以及双重电能供给、三相输入和三相输出。 UPS的实施方案可以包括具有多个输出端的输出模块和输出模块连接端元件，该输出模块连接端元件被配置成将多个输出端的至少一个输出端耦合到多个输出端的至少一个其他的输出端上。所述的多个输出端包括连接端L1，L2和L3。在一个实施方案中，UPS进一步包括耦合到输出电能模块的多个输出端的一个上的电池组电能分配单元。在另一个实施方案中，UPS进一步包括直接耦合到输出模块上的替换电源。
为了更好的理解本发明，参考被加入到在此被并入本文作为参考的所附的附图中，在附图中
附图1是不间断供电电源的从主体分离出来的剖面视图，该不间断供电电源具有本发明的实施方案中的输入电能模块和输出电能模块； 附图2是UPS的后面视图，该UPS具有固定到UPS主体上的输入电能模块和输出电能模块； 附图3是输入电能模块的后面透视图，该输入电能模块具有盖子组件，移开盖子组件可以看到输入电能模块的内部； 附图4是输入电能模块的前面剖面透视图，所示出的输入电能模块的盖子组件是
在将其附着到输入电能模块的壳体之前； 附图5是输入电能模块的前面前视图； 附图6是连接到螺旋凸缘的电线的横截面视图； 附图7A是具有盖子的输出电能模块的后面视图，其中移开盖子可以看见输出电能模块的内部； 附图7B是在附图7A中所示的输出电能模块的前面视图； 附图8是示出单一进给、单相输入和单相输出配置的输入电能模块的顶部平面
附图9是示出双重进给、单相输入和单相输出配置的输入电能模块的顶部平面附图10是示出单一进给、三相输入和单相输出配置的输入电能模块的顶部平面附图11是示出双重进给、三相输入和单相输出配置的输入电能模块的顶部平面附图12是示出单一进给、三相输入和三相输出配置的输入电能模块的顶部平面附图13是示出双重进给、三相输入和三相输出配置的输入电能模块的顶部平面
附图14是示出单相硬线输出配置的输出电能模块的顶部平面图；附图15是示出三相硬线输出配置的输出电能模块的顶部平面图；附图16是示出被连接到电池组电能分配单元上的单相输出配置的输出电能模块的顶部平面图； 附图17是本发明的实施方案的UPS的示意性方块图。
具体实施例方式
为了说明的目的，而不是为了限制本发明，本发明在此将结合附图进行详细的描述。本发明并没有将其应用限制到根据接下来的描述和附图中所示出的各部件的构造和安排的细节中。本发明能够以各种不同的方式实施或实现其他的实施方案。另外，在此所使用的术语和措辞只是用于说明的目的，而不应理解成为是一种限制。所使用的"包括"、"包含"、"具有"、"含有"、"涵盖"及其各种变形都是指其容纳了在其后面所列出的项目，以及它们等价的和附加的项目。 本发明的实施方案提供了在UPS中使用的输入模块和输出模块，比如上面所描述的UPS配置。本发明的实施方案可以用在除了UPS之外的需要电连接的系统和电子设备中。还可以预想到本发明实施方案的其他的各种应用。 参考附图1和2，示出的是一种不间断供电电源(UPS)，由10所标注。UPS10可以是本发明的受让人的West Kingstown, Rhode Island的美国能量公司出售的国内的或国际的UPS。如前面所述，UPS有助于提供从电源到连接到UPS上的电子设备的实质上一致的电能流动。UPS10包括主体12，该主体12具有容纳在主体中的多个功能部件。附图1和2示出主体12的后面板14，其适于接收电能连接端输入模块( 一般由16标示)和电能连接端输出模块( 一般由18标示)。输入模块16和输出模块18的目的是为外围电子设备提供电连接，并保持这些设备的电线充分的分开。举例来说，外围电子设备可以包括，但不限于，服务器、HVAC设备、制冷剂设备、控制面板和发动机控制，这些设备都由在UPS内提供的控制器(在附图1和2中未示出)的控制下运行的。 参考附图3和4，可以在UPS中使用的输入模块16连同一对顶部盖子20，22的透视图中被示出，所述的一对顶部盖子20在附图3中被移开以显示出模块的内部。如图所示，输入模块16包括壳体，由24标识，该壳体具有底部壁26，两个侧壁28， 30，前面32和后面壁34，这些连同一起限定了壳体的内部区域。 一种插入物36，其可以从任何合适的硬塑料或聚合材料中制得，被置于壳体24的内部区域中临近壳体前面32的位置。插入物36可以通过与壳体的底部壁26和侧壁28， 30中形成的开口或穿孔扣合的螺旋扣件(未示出)和/或完整的突出物来适当地固定到壳体24上。参考附图4，所示出的安排是这样的，即当两个顶部盖子面板20，22以所示出的方式被固定到壳体上时，例如，通过螺旋扣件38，他们能完全地封盖住壳体24的内部区域。 如在附图4和5中所更好示出的那样，插入物36被配置在具有7个插孔连接端(每个以40表示)和1个销连接端42的壳体24的前面32处。输入模块16的壳体24的前面32可以以附图1和2中所示出的方式被插入到和塞住在UPS10中所提供的输入插孔44中。如在附图5中所示，6个左侧的插孔连接端40a，40b，40c，40e，和40f适于将主交流(AC)来源和辅助AC来源传递给UPS。剩余的插孔连接端40g和右侧销连接端42被配置成将中性线和接地线(两者都没示出)分别连接到UPS10上。 输入模块16的壳体24的内部区域可以进一步被配置成具有8个格栅，每个格栅都限定了电连接连接端。具体的说，连接端由附图3和8-13中的Ll， L2， L3， Bl， B2， B3， N和G指定，其中6个右侧连接端(在附图3和8-11中从右到左被指定为B3， B2， Bl， Ll， L2和L3)适于以接下来更加详细描述的方式接收主AC源和辅助AC源。6个连接端L1， L2，L3，B1，B2和B3中的每一个都具有由46所标示的螺旋凸缘，其被配置成以已知的方式固定电线或电缆(未示出)。电线可以被巻曲、被扭转或者其它的方式被固定到具有螺旋凸缘的接触的位置上。为了进行电和机械的连接，螺旋凸缘46实质上暴露在它们各自的格栅中。如图所示，6个右侧连接端(即，附图3和8-13中的B3， B2， Bl， Ll， L2和L3)可以被布置在各自相邻的插孔连接端上(即，分别的40a，40b，40c，40d，40e和40f)。 2个左侧连接端(即，在附图8-13中的N和G)适于接收中性和接地线(未示出)并与前面所描述的剩余的插孔连接端(即，40g)和销连接端(即，42)相对应。如图所示，中性N连接端包括两个螺旋凸缘48， 50，接地连接端G包括4个螺旋凸缘52， 54， 56和58。在中性连接端N内提供的2个螺旋凸缘48， 50和在接地连接端G内所提供的4个螺旋凸缘52， 54， 56和58能够使
9来自AC源(主和辅助的)的中性和接地线与固定到明线上的向前螺旋凸缘(例如，螺旋凸缘52)和固定到绝缘体上的向后螺旋凸缘(例如，螺旋凸缘54)以附图6中所示出的方式连接。向后螺旋凸缘与绝缘体的稳定性可以提供与电线或电缆的应变释放。
回到附图3，在某一实施方案中，后面墙34包括后面墙部分60和两个侧面墙部分62，64，每一个侧面墙部分以一个角度从后面墙部分的相对的两侧延伸。后面墙34具有形成在其中的4个圆形的，穿孔的切口 ，每个以66标示。如图所示，两个切口 66形成在壳体的后面壁部分上，每个侧面壁部分(62,64)都有形成在其中的切口 66。所提供的切口 66可以有选择的从壳体24的后面壁34中移开以使电缆或电线在其中穿过以与连接端相连。提供3个突出物68， 70和71用以按照附图2中所示出的方式将输入模块16固定到UPS10上。
参考附图7A和7B，输出模块18包括壳体，由72标示，其具有前面壁74，两个侧面壁76， 78，顶部壁80和底部82，这些连在一起限定了壳体的内部区域。其安排是这样的，当盖子84被固定到壳体72上时，其能够完全封装壳体的内部区域。提供螺旋扣件86以将盖子84固定到壳体72上。输出模块18用7个销连接端87来进行配置，其中该7个销连接端被提供在从壳体的前面壁74突出出来的构造88上，其可以插入到在UPS10中所提供的插孔90中(附图l)。插入物92被布置在壳体72的内部区域内。插入物92可以通过螺旋扣件(未示出)和/或与形成在壳体的前面壁74和/或侧面壁76，78中的开口或穿孔扣合的突出物被适当地固定到壳体72上。销连接端被设计成接收来自UPS的有条件的电能。
输出模块18的壳体72的内部区域可以进一步被配置成具有5个格栅，每一个格栅都限定了电连接连接端，其与上面所描述的7个销连接端中的5个相对应。具体的说，输出模块的插入物92可以用与附图14-16中所示的连接端Ll， L2， L3， N和G相对应的5个插孔连接端来进行配置。在一个实施方案中，如前面所述，壳体72的前面壁74用在构造88中的7个销连接端来配置，其中所述的构造88能够使输出模块以附图1中所示出的方式被插入和塞住在UPS中提供的输出插孔90中。突出物，其每一个用94来标示，可以被提供以将输出模块18固定到UPS10上。 如前面所述，所提供的插入物74有5个连接端，其与被塞入到UPS10中的7个销连接端中的5个相对应，每个连接端都具有被配置用以固定电线或电缆(未示出)的螺旋凸缘96，被连接到与UPS10耦合的设备上，比如，计算机，监控器，打印机，服务器，等等。由于是用输入模块16，所以电线被巻曲、扭转或者以其它的方式被固定到具有螺旋凸缘96的接触位置上。为了进行电连接和机械连接，螺旋凸缘96实质上是暴露在各自的栅格中的。3个右侧连接端Ll ， L2和L3被配置用以接收三相电线。2个左侧连接端N和G适于分别接收中性和接地线。发明的这个方面将在下面结合附图14-16进行更加详细的描述。剩余的2个销连接端可以用来向UPS10提供2个不同的检测信号。举例来说，第一信号可以提供指示输出模块18是否被塞入到UPS10中的标识。当输出模块从UPS中拔出时，UPS切断电能输出，借此确保在输出接触端的安全性。同样，如果输出模块16被漏掉或者没有被塞入，那么UPS10也不允许打开。可以提供第二信号以指示一相或三相分配。输出短路连接端(如下面所讨论的)的存在示出UPS10是为单相输出而配置的。 在某一实施方案中，输出模块18的壳体72的顶部壁80包括形成在其中的圆形的、穿孔的切口 98。所提供的切口 98可以有选择地从壳体72的顶部壁80中移开以使电缆或电线穿过其中便于与连接端连接。
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现在参照附图8-13，输入模块可以有选择地被配置以适应各种不同的配线布置。具体的说，附图8示出单一进给、单相输入和单相输出的配置。附图9示出双重进给、单相输入和单相输出的配置。附图10示出单一进给、三相输入和单相输出的配置。附图ll示出双重进给、三相输入和单相输出的配置。附图12示出单一进给、三相输出和三相输出的配置。最后，附图13示出双重进给、三相输入和三相输出的配置。在某一实施方案中，为了实现任何一种所期待的配置方式，可以提供一套连接端元件。具体的说，通过按照下面的方式安装连接端元件，安装输入模块16的人可以实现期待的配置。当短路连接端元件被安装时，各自的插孔连接端40被平行连接，且整个交流(AC)被等量地在这些平行的连接端中进行分配。在另一个实施方案中，连接端元件可以由控制器替代，比如，旋转开关或者继电器，来提供预期的连接端的连接。 参考附图8，为了实现单一电能进给、单相输入和单相输出的配置，输入模块16可以用主短路连接端元件100、旁路短路连接端元件102、和3个次级短路连接端元件104、 106和108来配置。在某一实施方案中，连接端元件100， 102， 104， 106和108可以用接下来描述的通过螺旋扣件(未示出)的方式被固定到他们各自的连接端Ll， L2， L3， Bl， B2和B3上。由主源所提供的单相AC电流可以通过电线、电缆或其他合适的灵活的连接器(是指在此所述的"电线"或"电缆")被连接到连接端L1的螺旋凸缘46上。所述的这种连接在附图8中用箭头110标示。箭头112标示并行连接的插孔连接端40a，40b，40c，40d，40e，和40f。经过由箭头110标示的电线的整个AC电流根据UPS10的运行模式而在插孔连接端L1，L2，L3或B1，B2，B3中间被分配。为了完成这种连接，中性线被连接到螺旋凸缘48， 50上，地线被连接到螺旋凸缘52， 54或56， 58上，它们分别被提供在中性连接端N和接地连接端G上。箭头113， 114分别表示电线与各自的中性连接端和接地连接端的连接。箭头116， 118表示中性连接端和接地连接端借助插孔连接端40(具体的是在附图5中的40g)和销连接端42与UPSIO的连接。 为了防止单相主源与主源连接的其他螺旋凸缘46的不希望的连接，即，连接端L2和L3，主短路连接端元件100用两个截止段120， 122来进行配置。如在附图3中所示，截止段120，122从主短路连接端元件沿着通常垂直的平面延伸。在一个实施方案中，主短路连接端元件100和截止段120， 122由适于在连接端之间提供电通信的压印的金属材料制成。截止段120， 122，以及连同下面描述的截止段，被定以尺寸以阻止电线与连接端L2和L3的物理连接。类似的，为了防止单相主源电线与旁路源连接的不希望的连接，即，连接端B1，B2和B3，旁路短路连接端元件102包括两个截止段124， 126。另外，3个次级连接端元件，其每一个都具有截止段，用以阻止单相主源电线与任一旁路源连接之间不希望的连接。具体的说，在连接端Ll和Bl之间提供电通信的第一次级连接端元件包括截止段128以阻止与连接端Bl的接触。在连接端L2和B2之间提供电通信的第二次级连接端元件106包括截止段130以阻止与连接端B2的接触。最后，在连接端L3和B3之间提供电通信的第三次级连接端元件108包括截止段132以阻止与连接端B3的接触。 参考附图9，为了实现双重进给、单相输入和单相输出的配置，输入模块16可以用主短路连接端元件100和旁路短路连接端元件102来配置。如图所示，主来源所提供的单相AC电流通过电线的方式被连接到连接端L1的螺旋凸缘上。这种连接由附图9中的箭头134来表示。近似地，由替换来源所提供的单相AC电流通过电线被连接到连接端Bl的螺旋凸缘上。这种连接用箭头136来表示。如前面所讨论的那样，所述的替换来源取自第二电源，例如，次级AC电源，电池，发电机，或者任何其他适当的备份电源。箭头138表示并行连接的插孔连接端40d，40e，40f。通过箭头134标示的电线的由主电源提供的整个AC电流在到UPS10的连接端Ll， L2， L3中间被分配。在UPS10的旁路运行期间，箭头140表示并行连接的插孔连接端40a，40b，40c。通过箭头136表示的电线的由替换电源所提供的整个AC电流在到UPS10的插孔连接端Bl， B2， B3中间分配。为了完成这种连接，中性和接地线被连接到分别在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘48， 50， 52， 54， 56和58上。箭头142，144表示电线分别与中性和接地连接端的连接。箭头146，148表示中性和接地连接端通过插孔连接端40g和销连接端42与UPS10的连接。 为了防止单相主来源电线与主来源连接的其他螺旋凸缘46之间不希望的连接，即，连接端L2和L3，主短路连接端元件100用位于这些连接端前面的两个截止段120， 122来配置。类似的，为了防止单相替换来源电线与旁路来源连接的螺旋凸缘之间不希望的连接，即，连接端B2和B3，旁路短路连接端元件102包括位于这些连接端前面的两个截止段124,126来配置。 参考附图10，为了实现单一进给、三相输入和单相输出的配置，输入模块16用旁路短路连接端元件102和第一次级连接端元件104来配置。如图所示，由主来源所提供的三相AC电流通过3条电线的方式被连接到连接端L1，L2和L3的螺旋凸缘上。这种连接用附图10中的箭头150， 152和154来表示。箭头156， 158和160表示与连接端Ll，L2和L3相对应的插孔连接端与UPS10的连接(具体的是，在附图5中所示的插孔连接端40d，40e，和40f)，以及在UPS10的旁路运行期间，箭头156表示并行连接的插孔连接端40，40b，40c。流经由箭头152标示的电线的整个AC电流在插孔连接端B1，B2和B3中被分配。为了完成这种连接，中性和接地电线被连接到分别在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘上。箭头162，164表示电线分别与中性和接地连接端的连接。箭头166，168表示中性和接地连接端通过插孔连接端40g和销连接端42与UPS10的连接。 为了防止三相主来源电线与替换电源连接的螺旋凸缘不希望的连接，S卩，连接端B1，B2和B3，旁路短路连接端元件102用在旁路连接端的两个，即，连接端B2和B3，的前面的两个截止段124和126来配置，而且第一次级连接端元件104用位于剩余的旁路连接端，例如，连接端B1，的前面的单个截止段128来配置。 参考附图11，为了实现双重进给、三相输入和单相输出的配置，输入模块16只用旁路短路连接端元件102来配置。如图所示，由主来源提供的三相AC电流通过三条电线的方式被连接到连接端L1，L2和L3的螺旋凸缘上。这个连接由附图11中的箭头170， 172和174来表示。类似地，由替换来源所提供的单相AC电流通过电线被连接到连接端B1的螺旋凸缘上。箭头176表示这种与连接端B1的连接。箭头178，180，182表示与连接端L1，L2，L3相应的插孔连接端与UPS的连接(如附图5中所示，具体分别是插孔连接端40d，40e，40f)。箭头184表示被并行连接的插孔连接端40a，40b，40c。流经由箭头176表示的电线的整个AC电流在插孔连接端Bl， B2， B3之间被分配。为了完成这种连接，中性和接地电线被连接到分别在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘上。箭头186，188表示电线分别与中性和接地连接端的连接。箭头190，192表示中性和接地连接端通过插孔连接端40g和销连接端42与UPS的连接。
为了防止单相替换来源电线与替换来源连接的其他的螺旋凸缘的不希望的连接，例如，连接端B2和B3，旁路短路连接端元件102用置于这些连接端的前面的两个截止段124,126来配置。 参考附图12，为了实现单一进给、三相输入和三相输出的配置，输入模块16用第一次级连接端元件104，第二次级连接端元件106和第三次级连接端元件108来配置。如图所示，有由主电源提供的三相AC电流通过三条电线的方式被连接到连接端Ll， L2和L3的螺旋凸缘上。这种连接在附图12中由箭头194，196和198来表示。箭头200， 202和204表示依据UPS10的运行模式到UPS10的经过与连接端Ll， L2和L3相对应的(具体分别是在附图5中所示的插孔连接端40d，40e，40f)插孔连接端的电流，或者是经过与连接端Bl，B2和B3相对应的插孔连接端(具体的是在附图5中所示的插孔连接端40a，40b，40c)的电流。为了完成这种连接，中性和接地线被连接到分别在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘上。箭头206，208表示电线分别与中性和接地连接端的连接。箭头210,212表示中性和接地线通过插孔连接端40g和销连接端42与UPS10的连接。
为了防止三相主电源电线与替换源连接的螺旋凸缘不希望的连接，S卩，连接端B1，B2和B3，第一、第二和第三次级连接端元件104， 106和108分别用截止段128， 130和132来配置，其被布置在这些连接端的前面。如图所示，第一、第二和第三次级连接端元件104，106和108可以将来自主AC源的电能连接到主UPS电路以及连接到旁路UPS电路上。
参考附图13 ，为了实现双重进给、三相输入和三相输出的配置，输入模块不用前面提到的任何连接端元件来配置，B卩，连接端元件100， 102， 104， 106和108。如图所示，主电源所提供的三相AC电流通过三条电线的方式被连接到连接端Ll， L2和L3的螺旋凸缘上。类似地，由旁路源所提供的三相AC电流通过三条电线的方式被连接到连接端Bl， B2和B3的连接端上。箭头220，222和224表示这种连接。箭头226， 228， 230， 232， 234， 236表示与连接端Ll， L2， L3， Bl， B2和B3相应的插孔连接端与UPS10的连接(具体的是，分别是附图5中所示的插孔连接端40d，40e，40f，40a，40b和40c)。为了实现这种连接，中性和接地线分别被连接到在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘上。箭头238， 240表示电线分别与中性和接地连接端的连接。箭头242，244表示中性和接地连接端通过插孔连接端40g和销连接端42与UPS10的连接。 回到附图14-16，以及更具体的是附图14，为了实现单相输出的连接，输出模块18用输出短路连接端元件246来配置。在某一实施方案中，输出短路连接端元件246通过螺旋扣件被固定到连接端Ll， L2， L3和N上。如图所示，单相电流通过在Ll， L2， L3上的销连接端的方式从UPS10中被提供，其中销连接端被提供在从壳体的前面壁74突出出来的构造88中以及在输出短路连接端元件246中。所述的构造88可以塞入到在UPS10中提供的插孔90中(见附图1)。这个连接由附图14中的箭头248来表示。箭头250表示与连接端L3相应的连接端与预期的硬连线输出端的连接。可以理解的是，这种连接可以用其它两个连接端Ll和L2中的任一一个来完成。为了完成这种连接，中性和接地电线被分别连接到在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘96上。箭头254， 252表示电线分别与中性和接地连接端到输出端的连接。如前面所述，箭头250，252，254表示的电线被连接到任一设备需要的有条件的电能上。举例来说，所述的设备包括，但不限于，计算机，服务器，辅助装置，等等。
UPS10可以被配置成与测量所有Ll， L2， L3， Bl， B2和B3两端的电压的传感器通信。从传感器所获取的信息被确定用于确定连接到UPS的AC电源的类型，以及用于向操作者发出不当配置的警报。 参考附图15，为了实现三相输出的连接，三相电流从UPS10中通过输出模块18的三个销连接端L1，L2和L3的方式被提供。这种连接由附图15中的箭头256，258，260来表示。箭头262,264,266表示与连接端Ll， L2和L3相应的连接端分别到预期的硬线输出端的连接。为了完成这种连接，中性和接地线被连接到分别在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘96上。箭头268,270表示电源分别与中性和接地连接端到输出端的连接。 现在参考附图16，为了实现与电池组电能分配单元(PDU)172的单相输出的连接，输出模块18用输出短路连接端元件246来进行配置。如图所示，单相电流通过PDU连接器的方式从UPS10提供给连接端Ll的螺旋凸缘96上。这种连接由附图16中的箭头276来表示。箭头278表示与连接端L1相应的连接端到预期的硬连线输出端的连接。用附图14中所示的配置，为了完成这种连接，与电池组272相关联的中性连接器280和接地连接器282被分别连接到在中性连接端N和接地连接端G上提供的螺旋凸缘96上。箭头284和286分别表示连接器280,282与中性和接地连接端的连接。箭头288和290分别表示电线与各自的中性和接地连接端到预期的硬连线输出端的连接。 如进一步在附图14-16中所示，输出模块18可以有应力释放阻碍物292来进行固定以助于防止连接到连接端的电线的不希望的或者无意识的移除。 输出模块18，当其具有输出连接端元件246时，提供单相AC输出。当输出连接端元件246被移除时，输出模块18被配线以向期待的硬连线输出端提供三相AC电能。UPS10被配置以与传感器通信，所述的传感器测量所有连接端Ll， L2， L3和/或输出模块18的输出连接端元件246两端的电压。从传感器获得的信息被处理用于判断不适当的电能配置，以及用于向操作者提供不适当配置的警报。 附图17示出UPS10内的输入模块16和输出模块18的运行。附图17示意性地示出输入模块16，输出模块18，UPS10的变换器300，电池302，控制UPS的运行的控制器304。如前所述，在正常运行期间，UPS变换器300被设计用于将万能电能转换成用于所连接的负载306的有条件的电能。 如图所示，电能从初级电源行进进入并从输入模块16，到UPS变换器300，并沿着线路308行进到输出模块18。在电能干扰或中断期间，举例来说，UPS10可以被配置用以在有限时间段内向连接的负载306通过输出模块18提供来自电池302 (或多个电池)的电能。具体的说，如果万能电能失效或者处在预先确定的限定之外，UPSIO将转换成电池运行模式。如图所示，电池302将电能沿着线路310直接提供给变换器300，并到输出模块18。
电能从初级(或替换)电源行进进入到并从输入模块16，围绕UPS变换器300，沿着线路312到输出模块18。在旁路运行期间，旁路模式可以通过用户选择来进入该模式中，或者通过控制开关314，由控制器的控制自动进入到该模式中。举例来说，UPS10可以用显示器(未示出)来配置，所述的显示器提供了菜单屏幕以手动选择旁路模式。作为替代的，控制器304可以被配置成在下面的状况发生时被自动地切换到旁路模式正常的和电池运行模式两者都是不可用的；输出过载发生时，或者如果UPS发生内部错误或触发。如图所
14示，在旁路运行期间，万能电能被连接到负载306上，绕过变换器300。如果旁路模式变得不 可用，UPS将自动切换到主电能。 一旦主电能成为不可用的，则控制器304将切换到电池电 能。 在一个实施方案中，可以用旋转开关来取代主、旁路和补充连接器。在另一个实施 方案中，输入模块和输出模块可以被配置成提供分离相位电能。在另一个实施方案中，输入 模块的连接端Ll， L2， L3， Bl， B2， B3的电压可以被控制器感应和处理以确定所连接的AC来 源的类型，以及用来判定和提供任何不适当配置的警报给操作者。 因此，可以理解的是，本发明的实施方案的UPS能够使系统操作者用一个UPS用于 不同的输入和输出电能配置，这样最终会减少系统所有者的成本，简化和减少制造、服务、 维护和安装的成本。另外，本发明的实施方案的UPS可以被配置成从等于两个分开的来源 中接收AC电能输入。在第一实例中，第一来源被配置成在单一进给应用的情况下，向主UPS 电路和旁路UPS电路两者进行进给。在第二实例中，在双重进给应用的情况下，第一来源进 给主UPS电路，第二来源进给旁路UPS电路。这些输入来源的每一个都被配置成彼此独立 的一相或三相。 另外，本发明的实施方案的UPS可以被配置成具有AC输入和输出连接器，而且相 对于输入模块，输入连接器可以被进一步配置成防止输入输出模块发生的错误配线。基于 全部六个输入电压测量和输出相位配置连接器来说，可以进行不适当电能配置的判定。
已经描述了本发明的至少一个示意性的实施方案，各种不同的替换、修正和改进 对于本领域技术人员来说都是显而易见的。这些替换、修正和改进都会落入到本发明的范 围和宗旨内。据此，前面所描述的只是作为实施例给出的，并不是作为本发明的一种限制。 本发明的范围是限定在接下来的权利要求及其等价物中。
1权利要求
一种不间断供电电源(UPS)，包括输入模块，其包括多个输入端，以及至少一个连接端元件，该至少一个连接端元件被配置成有选择地将多个输入端中的至少一个输入端耦合到多个输入端中的至少一个其他的输入端上；其中多个输入端和至少一个连接端元件被构造并被安排以有选择地实现下面的配置单一电能进给、单相输入和单相输出，双重电能进给、单相输入和单相输出，单一电能进给、三相输入和单相输出，双重电能进给、三相输入和单相输出，单一电能进给、三相输入和三相输出，以及双重电能进给、三相输入和三相输出。
2. 根据权利要求1所述的UPS，其中多个输入端包括3个初级输入端L1，L2和L3，和3 个旁路输入端B1，B2和B3。
3. 根据权利要求2所述的UPS，其中至少一个连接端元件包括旁路短路连接端元件，其 被配置成将3个旁路输入端B1，B2和B3耦合到彼此上以实现双重电能进给、三相输入和单 相输出的配置。
4. 根据权利要求3所述的UPS，其中至少一个连接端元件进一步包括主短路连接端元 件，其被配置成将3个初级输入端Ll， L2和L3耦合到彼此上以实现双重进给、单相输入和 单相输出的配置。
5. 根据权利要求3所述的UPS，其中至少一个连接端元件进一步包括至少一个次级连 接端元件，该元件被配置成将初级输入端Ll和旁路输入端Bl彼此耦合以实现单一电能进 给、三相输入和单相输出的配置。
6. 根据权利要求4所述的UPS，其中至少一个连接端元件进一步包括被配置成将初级 输入端Ll和旁路输入端Bl彼此耦合的第一次级连接端元件、被配置成将初级输入端L2 和旁路输入端B2彼此耦合的第二次级连接端元件、和被配置成将初级输入端L3和旁路输 入端B3彼此耦合的第三次级连接端元件，以实现单一电能进给、单相输入和单相输出的配 置。
7. 根据权利要求2所述的UPS，其中至少一个连接端元件包括被配置成将初级输入端 Ll和旁路输入端Bl彼此耦合的第一次级连接端元件、被配置成将初级输入端L2和旁路输 入端B2彼此耦合的第二次级连接端元件、和被配置成将初级输入端L3和旁路输入端B3彼 此耦合的第三次级连接端元件，以实现单一电能进给、三相输入和三相输出的配置。
8. 根据权利要求2所述的UPS，其中双重进给、三相输入和三相输出的配置没有用耦合 到任何多个输入端上的至少一个连接端元件来实现的。
9. 根据权利要求3所述的UPS，其中多个输入端进一步包括中性输入端和接地输入端， 并且其中多个输入端中的每一个输入端都包括被配置成将电线固定到每个输入端上的至 少一个螺旋凸缘。
10. 根据权利要求9所述的UPS，其中接地输入端包括彼此相邻布置的至少两个螺旋凸缘。
11. 根据权利要求1所述的UPS，其中至少一个连接端元件包括至少一个截止段用以有 选择地中断电线与多个输入端中至少一个的耦合。
12. 根据权利要求1所述的UPS，进一步包括输出模块，该输出模块具有多个输出端和 输出模块连接端元件，该输出模块连接端元件被配置成将多个输出端中至少两个输出端彼此親合o
13. 根据权利要求12所述的UPS，其中多个输出端包括输出端Ll， L2和L3。
14. 根据权利要求13所述的UPS，其中多个输出端进一步包括中性输出端和接地输出丄山顺。
15. 根据权利要求14所述的UPS，其中连接端元件进一步将中性输出端耦合到多个输 出端中的至少一个上。
16. 根据权利要求12所述的UPS，进一步包括耦合到输出端电能模块的多个输出端中 一个上的电池组电能分配单元。
17. —种有选择地在一种类型的不间断电源中实现多种电能配置的方法，所述的类型 包括输入模块，该输入模块具有3个初级输入端L1，L2，L3和3个旁路输入端B1，B2，B3，和 被配置成有选择地将多个输入端中的至少一个输入端耦合到多个输入端中的至少一个其 它输入端上的至少一个连接端元件，所述的至少一个连接端元件包括被配置成将3个初级 输入端Ll， L2和L3彼此耦合的主短路连接端元件、被配置成将3个旁路输入端Bl， B2和 B3彼此耦合的旁路短路连接端元件、被配置成将初级输入端Ll耦合到旁路输入端Bl上的 第一次级连接端元件、被配置成将初级输入端L2耦合到旁路输入端B2上的第二次级连接 端元件、以及被配置成将初级输入端L3耦合到旁路输入端B3上的第三次级连接端元件，所 述的方法包括安装旁路短路连接端元件以实现双重电能进给、三相输入和单相输出的配置。
18. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括安装主短路连接端元件以实现双重电能 进给、单相输入和单相输出的配置。
19. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括安装第一次级连接端元件以实现单一电 能进给、三相输入和单相输出的配置。
20. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括安装主短路连接端元件、第一次级连接 端元件、第二次级连接端元件和第三次级连接端元件以实现单一进给、单相输入和单相输 出的配置。
21. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括使用连接端元件中的一个有选择地中断 电线和多个输入端中的至少一个的耦合。
22. —种有选择地在一种类型的不间断供电电源中实现多种电能配置的方法，所述的 类型包括输入模块，该输入模块具有3个初级输入端Ll， L2， L3和3个旁路输入端Bl， B2， B3，以及被配置成将多个输入端中的至少一个输入端耦合到多个输入端中的至少一个其它 输入端上的至少一个连接端元件，所述的至少一个连接端元件包括被配置成将初级输入端 Ll耦合到旁路输入端Bl上的第一次级连接端元件、被配置成将初级输入端L2耦合到旁路 输入端B2上的第二次级连接端元件，以及被配置成将初级输入端L3耦合到旁路输入端B3 上的第三次级连接端元件，所述的方法包括安装第一次级连接端元件、第二次级连接端元件和第三次级连接端元件，以实现单一 电能进给、三相输入和三相输出的配置。
23. 根据权利要求22所述的方法，进一步包括有选择地中断多个输入端中的至少一个 的连接。
24. —种不间断供电电源(UPS)，其包括输入模块，该输入模块具有多个输入端和有选 择地耦合输入端以实现下面配置的装置单一电能进给、单相输入和单相输出， 双重电能进给、单相输入和单相输出， 单一电能进给、三相输入和单相输出， 双重电能进给、三相输入和单相输出， 单一电能进给、三相输入和三相输出，以及 双重电能进给、三相输入和三相输出。
25. 根据权利要求24所述的UPS，进一步包括具有多个输出端和输出模块连接端元件 的输出模块，所述的输出模块连接端元件被配置成将多个输出端中的至少一个输出端耦合 到多个输出端中的至少一个其它输出端上。
26. 根据权利要求25所述的UPS，其中多个输出端包括连接端Ll， L2和L3。
27. 根据权利要求26所述的UPS，进一步包括耦合到输出电能模块的多个输出端中的 一个上的电池组电能分配单元。
28. 根据权利要求25所述的UPS，进一步包括直接耦合到输出模块上的交流电源。
全文摘要
一种不间断供电电源(UPS)，包括具有多个输入端(L1，L2，L3，B2，B2，B3)，和被配置成有选择地将多个输入端中的至少一个输入端耦合到多个输入端中的至少一个其它输入端上的至少一个连接端元件(100，102，104，106)。多个输入端和至少一个连接端元件被构造并被安排以有选择地实现下面的各种配置单一电能进给、单相输入和单相输出；双重电能进给、单相输入和单相输出；单一电能进给、三相输入和单相输出；双重电能进给、三相输入和单相输出；单一电能进给、三相输入和三相输出；以及双重电能进给、三相输出和三相输出。本申请还提供了有选择地实现多种电能配置的其它的实施方案和方法。
文档编号H02J9/06GK101779357SQ200880102718
公开日2010年7月14日 申请日期2008年7月28日 优先权日2007年8月10日
发明者E·科特利尔, M·A·比格, M·B·格尼尔, V·彻纳克萨范 申请人:美国能量变换公司