CN101521400B - 一种模块化ups电源 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电源电路领域，提供了一种模块化UPS电源，包括显示模块、一个或多个可插拔的功率模块、工频输入变压器模块；上述各模块均置于一机架内，工频输入变压器模块置于机架底层，工频输出变压器分层放置在每个功率模块的背后且与功率模块一一对应连接。本发明采用单机可靠性较高的工频双转换在线式UPS组成模块化电源，将其中最占体积/重量而且故障率极低的工频输入变压器和工频输出变压器与主机分离，把故障率相对集中的主机电路部分作为可插拔更换的独立功率模块，达到了可插拔更换功率模块的体积小/重量轻的要求，同时由于工频功率模块具有更高的可靠性而不用频繁更换维修，降低了维护成本，提高了电源系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电源电路领域，尤其涉及一种模块化UPS电源。
背景技术
模块化UPS电源(不间断电源)具有标准机架结构、N+X冗余和热插拔等特性，能较好地满足用户的最佳冗余度选择、设备布局整齐规范、管理集中、维护更换速度快、UPS系统整体可靠性/可用性较高等突出优点。
在目前的在线式体制UPS中，主要有高频在线式UPS和工频双转换在线式UPS，如图1和图2所示。一般来说，工频双转换在线式UPS具有可靠性更高、稳定性更好的优点，而高频在线式UPS则体积较小，重量较轻。要实现UPS电源的模块化，首先需要采用小型化的UPS产品，否则较大的体积/重量的模块将很难构成满足实际需求的标准机架结构。因此，以往的模块化UPS电源均采用高频在线式UPS。
虽然由高频在线式UPS模块所构成的模块化UPS电源系统内部的模块故障率偏高，但依赖系统具有较好的易更换性来进行弥补，可以得到模块化电源系统整体较高的可靠性/可用性。若仅从用户的实际需求来看，靠易更换易维护来确保UPS系统的不断电，满足UPS系统的负载需求，是完全没有问题的，但如果模块本身故障率偏高，将造成模块的频繁更换维修，不仅造成供电安全压力，而且增加维护成本。因此，虽然模块化高频UPS电源已经面世多年，产品理念也相当好，但市场反映并不理想。
总之，现有的UPS电源无法兼顾小型化、高可靠性、低维护成本等特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化UPS电源，旨在解决现有的UPS电源无法兼顾小型化、高可靠性、低维护成本的问题。
本发明是这样实现的，一种模块化UPS电源，包括显示模块、多个可插拔的工频功率模块、工频输入变压器模块以及多个工频输出变压器；上述各模块均置于一机架内，所述工频输入变压器模块置于所述机架底层，所述机架每层高度为3U，其中1U为44.45mm，所述工频输入变压器模块占用底层的2个3U空间，所述工频功率模块置于所述机架的中间层，多个工频输出变压器分层放置在每个工频功率模块的背后的固定机架上且与工频功率模块一一对应连接，各个工频输出变压器的输入端连接至UPS电源的工频功率模块输出端，各个工频功率模块之间可互换，所述每个工频功率模块均包括工频整流器、充电器、PWM逆变器和控制电路。
本发明中，采用单机可靠性较高的工频双转换在线式UPS组成模块化电源，将其中最占体积/重量而且故障率极低的工频输入变压器和工频输出变压器与主机分离，把故障率相对集中的主机电路部分作为可插拔更换的独立功率模块，这就达到了可插拔更换功率模块的体积小/重量轻的要求，同时由于工频功率模块具有更高的可靠性而不用频繁更换维修，降低了维护成本，进一步大大提高了电源系统的可靠性。
附图说明
图1是现有技术提供的高频在线式UPS的基本拓扑图；
图2是现有技术提供的工频双转换在线式UPS的基本拓扑图；
图3是本发明实施例提供的模块化UPS电源的标准机架示意图；
图4是本发明实施例提供的工频模块化UPS电源的电路结构划分示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，采用单机可靠性较高的工频双转换在线式UPS组成模块化电源，将其中最占体积/重量而且故障率极低的工频输入变压器和工频输出变压器与主机分离，其中工频输入变压器集中放置在机架的最底层，而把故障率相对集中的主机电路部分作为可插拔更换的独立功率模块，可从机架正面插入或拔出，工频输出变压器则分层放置在每个功率模块背后的固定机架上，电池采用另外的电池箱放置，不在机架结构内考虑。
图3示出了本发明实施例提供的模块化UPS电源的标准机架结构，为了便于描述，仅示出了与本发明相关的部分。
参照图3，模块化UPS电源包括显示模块1、一个或多个可插拔的功率模块2和工频输入变压器模块3，上述模块均置于一机架内，顶层为显示模块1，底层为工频输入变压器模块3，中间层安放一个或多个可插拔的功率模块2作为系统主机电路部分，工频输出变压器(图3中未示出)分层放置在每个功率模块的背后且与功率模块一一对应连接，而电池则放置于机架外的电池箱内。每个功率模块均与其背后的工频输出变压器构成一台完整独立的UPS单机，且各功率模块之间可完全互换。机架每层高度为3U(其中1U为44.45mm)，工频输入变压器模块3占用底层的2个3U空间，图3示出了一种11层3U高度的标准机架，采用可冗余并联最多达8台的工频双转换在线式UPS，以4KVA功率容量的机型为一个模块，实现功率模块之间的N+X冗余并联，最大可达到32KVA的系统总容量，或7+1的并联冗余运行。
进一步地，工频输入变压器模块3可更换。
各个模块通过大电流DIN接插件与机架的母线对接(机架端为公座，功率模块端为母座)，并在DIN接插件旁安装一个对接导入定位梢，标准机架端为定位孔，功率模块端为定位梢钉，以便在功率模块插入过程中提前将功率模块的DIN接插母座引导对正标准机架的DIN接插公座，确保接插件在带电状态下准确顺利对接插入。
图4示出了本发明实施例提供的工频模块化UPS电源的电路结构，示出了8个可插拔的功率模块21、22、...、28，每个功率模块均包括工频整流器、充电器、PWM逆变器、控制电路等，在功率模块背后的机架上，分层放置有工频输出变压器1-8，与功率模块一一对应连接，各个工频输出变压器的输出端连接至UPS电源的UPS输出端。
本发明实施例中，采用单机可靠性较高的工频双转换在线式UPS组成模块化电源，将其中最占体积/重量而且故障率极低的工频输入变压器和工频输出变压器与主机分离，其中工频输入变压器集中放置在机架的最底层，而把故障率相对集中的主机电路部分作为可插拔更换的独立功率模块，可从机架正面插入或拔出，工频输出变压器则分层放置在每个功率模块背后的固定机架上，这就达到了可插拔更换功率模块的体积小/重量轻的要求，同时由于工频功率模块具有更高的可靠性而不用频繁更换维修，降低了维护成本，进一步大大提高了电源系统的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种模块化UPS电源，其特征在于，包括显示模块、多个可插拔的工频功率模块、工频输入变压器模块以及多个工频输出变压器；上述各模块均置于一机架内，所述工频输入变压器模块置于所述机架底层，所述机架每层高度为3U，其中1U为44.45mm，所述工频输入变压器模块占用底层的2个3U空间，所述工频功率模块置于所述机架的中间层，多个工频输出变压器分层放置在每个工频功率模块的背后的固定机架上且与工频功率模块一一对应连接，各个工频输出变压器的输入端连接至UPS电源的工频功率模块输出端，各个工频功率模块之间可互换，所述每个工频功率模块均包括工频整流器、充电器、PWM逆变器和控制电路。
2.如权利要求1所述的模块化UPS电源，其特征在于，所述显示模块置于所述机架的顶层。
3.如权利要求1所述的模块化UPS电源，其特征在于，所述工频功率模块可从所述机架的正面插入或拔出。
4.如权利要求1所述的模块化UPS电源，其特征在于，上述各个模块通过大电流DIN接插件与所述机架的母线对接。
5.如权利要求4所述的模块化UPS电源，其特征在于，所述DIN接插件旁安装有对接导入定位梢，机架端为定位孔，功率模块端为定位梢钉。
6.如权利要求1所述的模块化UPS电源，其特征在于，所述工频输入变压器模块可更换。
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