專利名稱：具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不斷電供電系統(tǒng)，尤其涉及一種具有多重輸入電源的高壓直流不 斷電供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于全球暖化及氣候變遷首當(dāng)其沖影響的就是環(huán)境的變化及人類的生活。由于溫 室效應(yīng)導(dǎo)致全球暖化，使得世界各地的溫度變化越來越明顯，為了致力于環(huán)境維護(hù)及節(jié)能 減碳的目標(biāo)，制造商于生產(chǎn)例如開關(guān)式電源供應(yīng)器或不斷電電源供應(yīng)器等供電性電子產(chǎn)品 時(shí)，會(huì)以減少功率損耗及提高效率為目的，因此，便發(fā)展出高壓直流不斷電供電系統(tǒng)(High Voltage Direct CurrentUninterruptib 1 e Power Supply System, HVDC UPS System，以下 稱為HVDCUPS系統(tǒng))，以達(dá)到節(jié)能、高效率、高可靠性、高電源品質(zhì)及高成本效益的需求。請(qǐng)參閱圖IA及圖1B，其中圖IA為公知不斷電供電系統(tǒng)的方框示意圖，圖IB為應(yīng) 用于數(shù)據(jù)中心的公知HVDC UPS系統(tǒng)的方框示意圖。如圖所示，公知不斷電供電系統(tǒng)1采 用兩階段的電源轉(zhuǎn)換電路，其中包含AC/DC電源轉(zhuǎn)換器11，即整流器，及DC/AC電源轉(zhuǎn)換器 12，即逆變器，以提供所需的AC電源至負(fù)載。此外，HVDC UPS系統(tǒng)2省略DC/AC電源轉(zhuǎn)換 器(即逆變器)，并使用單階段的AC/DC電源轉(zhuǎn)換器21來直接提供所需的DC電源至負(fù)載。 由于缺乏DC/AC電源轉(zhuǎn)換器(即逆變器)，使得因DC/AC電源轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的功率損失減少， 因此，供電系統(tǒng)的效率將會(huì)提高。然而，無論是公知不斷電供電系統(tǒng)1或是HVDC UPS系統(tǒng) 2，都只能接收單一的交流電源，例如市電，而不能利用自然能源或再生電源，也無法有效率 地管理電源系統(tǒng)的電源輸入。有鑒于此，如何發(fā)展一種具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，以達(dá)到 節(jié)能、降低成本、提高效率及提高可靠性的目的，并解決公知技術(shù)的缺陷，實(shí)為相關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域目前所迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，利用 配置多個(gè)輸入電源，包括自然能源及再生能源，并配合市電使用以應(yīng)付不同的日照量及氣 候變化，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保、降低成本、提高效率及提高可靠性的目的。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施方式為提供一種高壓直流不斷電供電系 統(tǒng)，其與多個(gè)輸入電源連接，該高壓直流不斷電供電系統(tǒng)至少包括多個(gè)電源模塊，其分別 連接至一輸入電源，用以自所連接的該輸入電源接收一輸入電力以及轉(zhuǎn)換該輸入電力為一 直流輸出電力；一控制模塊，其提供通信線路與該電源模塊連接，用以監(jiān)控該電源模塊的操 作狀態(tài)，及控制該電源模塊的電力輸出；以及一配電單元，其與一直流電壓總線連接，用以 傳送該直流輸出電力至多個(gè)電器負(fù)載。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實(shí)施方式為提供一種高壓直流不斷電供電系 統(tǒng)，至少包括多個(gè)電源模塊，包括至少一初級(jí)電源模塊及至少一次級(jí)電源模塊，其中，該初級(jí)電源模塊與一自然能源發(fā)電機(jī)或一再生能源發(fā)電機(jī)連接，用以由該自然能源發(fā)電機(jī)或該 再生能源發(fā)電機(jī)接收一輸入電力，并轉(zhuǎn)換該輸入電力為一直流輸出電力，而該次級(jí)電源模 塊與一市電交流輸入電源連接，用以由該市電交流輸入電源接收一輸入電力，并轉(zhuǎn)換該輸 入電力為一直流輸出電力；一直流電壓總線，其與該電源模塊的多個(gè)輸出端連接，以接收該 直流輸出電力；以及一控制模塊，其提供通信線路與該電源模塊連接，用以監(jiān)控該電源模塊 的運(yùn)行狀態(tài)及控制該電源模塊的電力輸出。本發(fā)明具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)可達(dá)到節(jié)能、降低成本、提 高效率及提高可靠度的功效。


圖IA 其為公知不斷電供電系統(tǒng)的方框示意圖。圖IB 其為應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的公知HVDC UPS系統(tǒng)的方框示意圖。圖2 其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)的 方框示意圖。圖3 其為圖2所示HVDC UPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下不斷電供電系統(tǒng)1AC/DC 電源轉(zhuǎn)換器11、21DC/AC電源轉(zhuǎn)換器12HVDC UPS 系統(tǒng)2、3機(jī)柜30電源模塊31第一初級(jí)電源模塊311a第二初級(jí)電源模塊311b第三初級(jí)電源模塊311c第一次級(jí)電源模塊312控制模塊32直流電壓總線33電池模塊34配電單元35二極管361、362、363、364數(shù)據(jù)中心4機(jī)架40太陽能發(fā)電機(jī)5燃料電池發(fā)電機(jī)6風(fēng)力發(fā)電機(jī)7市電交流輸入電源8
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的 是本發(fā)明能夠在不同的方式上具有各種的變化，其都不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明 及附圖在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖2，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電 系統(tǒng)的方框示意圖。如圖所示，HVDC UPS系統(tǒng)3應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心4，該數(shù)據(jù)中心4包含多 個(gè)機(jī)架或服務(wù)器40，但不以此為限。HVDC UPS系統(tǒng)3包括一機(jī)柜30 (如圖3所示)、多個(gè) 電源模塊31、一控制模塊32、一直流電壓總線33以及至少一電池模塊34。電源模塊31的 輸出端為并聯(lián)連接且與總線33連接，電池模塊34則與總線33耦接，用以儲(chǔ)存或調(diào)節(jié)電力， 電源模塊31可熱插拔且能分別地通過通信線路與控制模塊32進(jìn)行雙向溝通。于本實(shí)施例 中，每一個(gè)電源模塊31的輸出端分別與相對(duì)應(yīng)的電流方向限制元件耦接，例如二極管361、 362、363、364。一配電單元(Power DistributionUnit, PDU) 35 與總線 33 耦接并具有多個(gè) 開關(guān)電路，以分別與一對(duì)應(yīng)的機(jī)架40耦接。因此，HVDC UPS系統(tǒng)3可通過配電單元35提 供及傳遞所需電力至數(shù)據(jù)處理設(shè)備或機(jī)架40的供電單元(Power Supply Unit，PSU)。本發(fā)明的HVDC UPS系統(tǒng)3具有多重輸入電源5、6、7、8，于本實(shí)施例中，HVDC UPS 系統(tǒng)3具有一個(gè)或多個(gè)自然能源或是再生能源的輸入電源5、6、7，和/或一市電交流輸入電 源8，例如發(fā)電廠。自然能源或是再生能源的輸入電源5、6、7包括直流輸入電源和/或交流 輸入電源，其中直流輸入電源可為一太陽能發(fā)電機(jī)5及燃料電池發(fā)電機(jī)6，而交流輸入電源 則可為一風(fēng)力發(fā)電機(jī)7。自然能源或再生電源的輸入電源5、6、7為HVDC UPS系統(tǒng)3的主要電力供應(yīng)來源， 而市電交流輸入電源8則是為HVDC UPS系統(tǒng)3的輔助電力供應(yīng)來源。于本實(shí)施例中，太陽能 發(fā)電機(jī)5 (即第一直流輸入電源)與第一初級(jí)電源模塊311a的輸入端耦接，第一初級(jí)電源模 塊311a包含一 DC/DC電源轉(zhuǎn)換器(未圖示)，用以接收由太陽能發(fā)電機(jī)5產(chǎn)生的直流電源以 及轉(zhuǎn)換該直流電源為高壓直流電(例如380伏特)，再輸出到直流電壓總線33。燃料電池發(fā) 電機(jī)6(即第二直流輸入電源)與第二初級(jí)電源模塊311b的輸入端耦接，第二初級(jí)電源模塊 311b包含一 DC/DC電源轉(zhuǎn)換器(未圖示)，用以接收燃料電池發(fā)電機(jī)6產(chǎn)生的直流電源以及 轉(zhuǎn)換該直流電源為高壓直流電(例如380伏特)，再輸出到直流電壓總線33。至于風(fēng)力發(fā)電 機(jī)7(即第一交流輸入電源)與第三初級(jí)電源模塊311c的輸入端耦接，而第三初級(jí)電源模塊 311c包括一 AC/DC電源轉(zhuǎn)換器(未圖示)，用以接收由風(fēng)力發(fā)電機(jī)7產(chǎn)生的交流電源以及將 該交流電源轉(zhuǎn)換成高壓直流電(例如380伏特)后再輸出至直流電壓總線33。市電交流輸入電源8則與第一次級(jí)電源模塊312的輸入端耦接，且第一次級(jí)電源 模塊312包括一 AC/DC電源轉(zhuǎn)換器(未圖示)，用以接收發(fā)電廠的市電交流輸入電源并將其 轉(zhuǎn)換成高壓直流電(例如380伏特)后再輸出至直流電壓總線33。請(qǐng)參閱圖3，其為圖2所示HVDC UPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，電源模塊31 為被模塊化的電源模塊以及可熱插拔地設(shè)置于機(jī)柜30的容置空間內(nèi)。初級(jí)電源模塊311a、 311b、311c用來耦接自然能源或再生能源的輸入電源5、6、7，以及次級(jí)電源模塊312用來耦 接市電交流輸入電源8。所有的電源模塊31均用來轉(zhuǎn)換輸入電源為高壓直流電(例如380 伏特)以及經(jīng)由二極管361、362、363、364而提供高壓直流電至直流電壓總線33。而輸入至 直流電壓總線33的高壓直流電可更進(jìn)一步地傳遞至配電單元35，再提供配電單元35來分配所需的電力給機(jī)架40內(nèi)的供電單元。電池模塊34耦接至直流電壓總線33，而當(dāng)電源模 塊31無法由多重輸入電源接收電力時(shí)，電池模塊34會(huì)釋出其儲(chǔ)存的電力至直流電壓總線 33以供應(yīng)電器負(fù)載所需的電力，因此，電池模塊34能夠維持連續(xù)的電力供應(yīng)給電器負(fù)載， 以增加HVDCUPS系統(tǒng)3的可靠度。此外，電源模塊31能夠監(jiān)控由多重輸入電源5、6、7、8所 傳遞的輸入電流。控制模塊32用以與電源模塊31通信，并監(jiān)控及控制電源模塊31的運(yùn)行 狀態(tài)以及管理電源模塊31的電力輸出?？刂颇K32也與配電單元35耦接以監(jiān)控電器負(fù) 載的運(yùn)行狀態(tài)，以使控制模塊32可根據(jù)電器負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)來控制電源模塊31的運(yùn)行狀 態(tài)以及管理電源模塊31的電力輸出。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，HVDC UPS系統(tǒng)3的初級(jí)電源模塊311a、311b、311c能夠?qū)⒃?自自然能源或再生能源的輸入電源5、6、7進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換并整合所有的電力至供電系統(tǒng)，使 得本發(fā)明的HVDC UPS系統(tǒng)3能夠于不同的光照量(例如于白天或夜晚)及不同的氣候狀 態(tài)下有效地管理、控制及分配自然能源或再生能源的輸入電源5、6、7及市電交流輸入電源 8之間的電力輸入。舉例來說，在白天日照充足的情況下，控制模塊32將控制使太陽能發(fā) 電機(jī)5作為HVDC UPS系統(tǒng)3的主要電力來源，而市電交流輸入電源8則作為輔助的電力來 源，當(dāng)HVDC UPS系統(tǒng)3由太陽能發(fā)電機(jī)5所接收到的電力不充足時(shí)(例如接收到所需總電 力的90% )，此時(shí)市電交流輸入電源8即可用來支援太陽能發(fā)電機(jī)5以提供所不足的電量 (例如所需總電力的10%)給HVDCUPS系統(tǒng)3。于一些實(shí)施例中，當(dāng)氣候轉(zhuǎn)變及風(fēng)力很強(qiáng) 的時(shí)候，HVDC UPS系統(tǒng)3配置來接收源自風(fēng)力發(fā)電機(jī)7的主要電力輸入，而當(dāng)HVDC UPS系 統(tǒng)3由風(fēng)力發(fā)電機(jī)7所接收的電力不充足時(shí)(例如接收到所需總電力的80% )，此時(shí)市電 交流輸入電源8則可支援風(fēng)力發(fā)電機(jī)7以提供所不足的電力(例如所需總電力的20%)給 HVDC UPS 系統(tǒng) 3。綜上所述，本發(fā)明的HVDC UPS系統(tǒng)的多重輸入電源可包括自然能源或再生能源及 市電，且分別通過不同的電源模塊，將輸入電源轉(zhuǎn)換成為高壓直流電輸出，再經(jīng)由配電單元 來分配所需電力至機(jī)架內(nèi)的供電單元。本發(fā)明的HVDC UPS系統(tǒng)以自然能源或再生能源(例 如太陽能、風(fēng)力或燃料電池)作為主要電源，并以市電作為輔助電源，當(dāng)自然能源或再生能 源所提供的電力不足時(shí)，再以市電電力補(bǔ)足，故可提供對(duì)不同的電力來源做有效的供給分 配，達(dá)到環(huán)保與節(jié)能的目的。因此，本發(fā)明具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)可 達(dá)到節(jié)能、降低成本、提高效率及提高可靠度的功效。故本發(fā)明的具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)極具產(chǎn)業(yè)價(jià)值依法提 出申請(qǐng)。本發(fā)明得由本領(lǐng)域技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然而都不脫如附權(quán)利要求所 欲保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其與多個(gè)輸入電源連接，該高壓直流不斷電供電系 統(tǒng)至少包括多個(gè)電源模塊，其分別連接至一輸入電源，用以自所連接的該輸入電源接收一輸入電 力以及轉(zhuǎn)換該輸入電力為一直流輸出電力；一控制模塊，其提供通信線路與該電源模塊連接，用以監(jiān)控該電源模塊的操作狀態(tài)，及 控制該電源模塊的電力輸出；以及一配電單元，其與一直流電壓總線連接，用以傳送該直流輸出電力至多個(gè)電器負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其中該輸入電源包括自然能源發(fā)電 機(jī)或再生能源發(fā)電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其中該輸入電源包括一太陽能發(fā)電 機(jī)、一燃料電池發(fā)電機(jī)、一風(fēng)力發(fā)電機(jī)或一市電交流輸入電源。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其中該電源模塊包括一DC/DC電源 轉(zhuǎn)換器或一 AC/DC電源轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換該輸入電力為該直流輸出電力。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其中該控制模塊更與該配電單元連 接，用以監(jiān)控該電器負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，借此使該控制模塊根據(jù)該電器負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)來監(jiān) 控電源模塊的運(yùn)行狀態(tài)及管理該電源模塊的電力輸出。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，還包含一電池模塊，其與該直流電 壓總線連接以儲(chǔ)存電力，并于該電源模塊無法由該輸入電源接收電力時(shí)，該電池模塊會(huì)釋 出電力至該直流電壓總線。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其中該電器負(fù)載包括一數(shù)據(jù)中心， 該數(shù)據(jù)中心包括多個(gè)服務(wù)器。
8.一種高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，至少包括多個(gè)電源模塊，包括至少一初級(jí)電源模塊及至少一次級(jí)電源模塊，其中，該初級(jí)電源模 塊與一自然能源發(fā)電機(jī)或一再生能源發(fā)電機(jī)連接，用以由該自然能源發(fā)電機(jī)或該再生能源 發(fā)電機(jī)接收一輸入電力，并轉(zhuǎn)換該輸入電力為一直流輸出電力，而該次級(jí)電源模塊與一市 電交流輸入電源連接，用以由該市電交流輸入電源接收一輸入電力，并轉(zhuǎn)換該輸入電力為 一直流輸出電力；一直流電壓總線，其與該電源模塊的多個(gè)輸出端連接，以接收該直流輸出電力；以及一控制模塊，其提供通信線路與該電源模塊連接，用以監(jiān)控該電源模塊的運(yùn)行狀態(tài)及 控制該電源模塊的電力輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其中該控制模塊控制使該自然能源 發(fā)電機(jī)或該再生能源發(fā)電機(jī)作為一主要電源，而該市電交流輸入電源則作為一輔助電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓直流不斷電供電系統(tǒng)，其與多個(gè)輸入電源連接，該高壓直流不斷電供電系統(tǒng)至少包括多個(gè)電源模塊、控制模塊及配電單元。多個(gè)電源模塊分別連接至輸入電源，用以自所連接的輸入電源接收輸入電力以及轉(zhuǎn)換輸入電力為直流輸出電力?？刂颇K提供通信線路與電源模塊連接，用以監(jiān)控電源模塊的操作狀態(tài)，及控制電源模塊的電力輸出。而配電單元與直流電壓總線連接，用以傳送直流輸出電力至多個(gè)電器負(fù)載。本發(fā)明具有多重輸入電源的高壓直流不斷電供電系統(tǒng)可達(dá)到節(jié)能、降低成本、提高效率及提高可靠度的功效。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102104263SQ201010602079
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者賴淵芳, 陳昱榮 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司