不斷電系統(tǒng)及其供應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種不斷電系統(tǒng)及其供應(yīng)方法，特別是設(shè)及一種適用于大型計(jì)算數(shù)據(jù) 中屯、的不斷電系統(tǒng)及其供應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于大量的語音、數(shù)據(jù)和影片等應(yīng)用需求，互聯(lián)網(wǎng)（Internet)的流量呈 倍數(shù)增長。為了處理運(yùn)些大量密集數(shù)據(jù)的傳輸及儲存，因此出現(xiàn)如云端計(jì)算和大型數(shù)據(jù)中 屯、等新穎的概念。運(yùn)些概念能確保使用者分擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)施的費(fèi)用且降低個(gè)人用戶的花費(fèi)。另， 其他新概念如"電表運(yùn)算（MeterComputing)"及"隨收隨付（PayAsYouGo)"的實(shí)現(xiàn)，還 讓用戶使用計(jì)算資源，而不需要支付閑置的計(jì)算資源。
[0003] 由于共享服務(wù)、應(yīng)用及平臺等信息科技的發(fā)展，而增加對IT基礎(chǔ)設(shè)施"大型或巨 型數(shù)據(jù)中屯、"的共享需求。目前大型/巨型數(shù)據(jù)中屯、為了支持"云端計(jì)算"的應(yīng)用，都面臨 且致力于解決成本、靈活性、可擴(kuò)充性、效率、使用率、閑置率和管理等問題。而在因應(yīng)對于 大型數(shù)據(jù)中屯、需求增加的前提下。同時(shí)，業(yè)界已開始發(fā)展模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、架構(gòu)。 模塊化/貨柜型數(shù)據(jù)中屯、的基礎(chǔ)的發(fā)展是一個(gè)分布式概念，包括通過工廠模塊化制造且用 W處理及提供數(shù)據(jù)儲存的基礎(chǔ)組件。運(yùn)些模塊化的解決方案皆是W優(yōu)化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，而 達(dá)到可靠、有效率、可重復(fù)和運(yùn)營優(yōu)化等目的。模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、可W提供標(biāo)準(zhǔn) 化、降低成本、可擴(kuò)充性、靈活性及快速應(yīng)用于構(gòu)成/擴(kuò)充一個(gè)大型數(shù)據(jù)中屯、的方法。而一 個(gè)典型的模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、包含一個(gè)不斷電系統(tǒng)（UPS化interrupt油IePower System)，機(jī)架，冷卻系統(tǒng)和口設(shè)備等。
[0004] 不斷電系統(tǒng)是一種電氣設(shè)備，被用W提供緊急電源給關(guān)鍵負(fù)載（例：數(shù)據(jù)中屯、） 于數(shù)據(jù)中屯、的輸入電源（一般為市電）失效時(shí)進(jìn)行作動(dòng)。又，不斷電系統(tǒng)不同于緊急電力 系統(tǒng)（例如飛輪、燃料電池及發(fā)電機(jī)等）或是備用發(fā)電機(jī)，主要借由例如儲存于電池或飛輪 的能量提供"輸入電力源中斷"的瞬間保護(hù)。另，由于備份時(shí)間通常比較短（僅幾分鐘到十 分鐘），但足W啟動(dòng)備用電源，或進(jìn)行正常關(guān)機(jī)保護(hù)負(fù)載和儲存其關(guān)鍵數(shù)據(jù)。一個(gè)不斷電系 統(tǒng)通常用于數(shù)據(jù)中屯、、計(jì)算機(jī)和/或電信設(shè)備，W于發(fā)生不預(yù)期的電力中斷時(shí)作動(dòng)，W避免 嚴(yán)重的商業(yè)及數(shù)據(jù)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于大型計(jì)算數(shù)據(jù)中屯、的不斷電系統(tǒng)及其供應(yīng)方 法。
[0006] 本發(fā)明不斷電系統(tǒng)是與一交流電源相接，該不斷電系統(tǒng)包含一電力控制器、一電 池串、一電池開關(guān)，及一電源供應(yīng)器。該交流電源經(jīng)由一電池充電器對該電池串充電。該電 池開關(guān)與該交流電源及該電池串連接。該電源供應(yīng)器與該電池開關(guān)連接，W依據(jù)該交流電 源的能力，接受來自該交流電源或來自該電池串的電力，且該電源供應(yīng)器提供相對應(yīng)的電 力給一負(fù)載。當(dāng)該交流電源可用時(shí)，該電力控制器控制該電池開關(guān)將來自該交流電源的電 力轉(zhuǎn)換至該電源供應(yīng)器，反之，當(dāng)該交流電源不可用時(shí)，該電力控制器控制該電池開關(guān)將來 自該電池串的電力轉(zhuǎn)換至該電源供應(yīng)器。
[0007] 在一些實(shí)施例中，該電源供應(yīng)器提供一直流電力給該負(fù)載。
[0008] 在一些實(shí)施例中，該電源供應(yīng)器包括一與該電池開關(guān)連接的升壓轉(zhuǎn)換器，其中，該 升壓轉(zhuǎn)換器提供一電力給一直流-直流轉(zhuǎn)換器。
[0009] 在一些實(shí)施例中，還包含一與該電力控制器及該電源供應(yīng)器連接的電源選擇器， 其中，該電力控制器控制該電源選擇器從至少一交流電源線和一備用電源中選擇該交流電 源。
[0010] 在一些實(shí)施例中，該備用電源是一發(fā)電機(jī)。
[0011] 在一些實(shí)施例中，還包含一選擇性地連接在該交流電源與該電源供應(yīng)器之間，W 分路該電池開關(guān)、該電池串及該電池充電器的旁路開關(guān)。
[0012] 在一些實(shí)施例中，還包含一橫跨該電池開關(guān)的一緩沖電路，其抑制該電池開關(guān)切 換時(shí)產(chǎn)生的一電弧。
[0013] 在一些實(shí)施例中，還包含一提供能量給該電池串W提供電力給該負(fù)載的能源。
[0014] 在一些實(shí)施例中，該能源選自由太陽能板、燃料電池、飛輪及替代來源構(gòu)成的一群 組。
[0015] 另外，本發(fā)明一種不斷電系統(tǒng)供應(yīng)方法，運(yùn)用在一不斷電系統(tǒng)，該方法包含由一電 力控制器監(jiān)控一交流電源的一狀態(tài)，當(dāng)該交流電源可用時(shí)，驅(qū)動(dòng)一電池開關(guān)將該交流電源 連接至一電源供應(yīng)器，當(dāng)該交流電源不可用時(shí)，驅(qū)動(dòng)該電池開關(guān)將一電池串連接至該電源 供應(yīng)器，W該交流電源經(jīng)由一電池充電器對該電池串充電，及經(jīng)由該電源供應(yīng)器提供一直 流電源給一負(fù)載。
[0016] 在一些實(shí)施例中，還包含由該電源供應(yīng)器將來自該交流電源的一電力從交流轉(zhuǎn)換 成直流。
[0017] 在一些實(shí)施例中，使該交流電源與該電源供應(yīng)器連接的該驅(qū)動(dòng)步驟包括由一被該 電力控制器控制的電源選擇器從至少一交流電源線和一備用電源選擇該交流電源。
[0018] 在一些實(shí)施例中，使該交流電源與該電源供應(yīng)器連接的該驅(qū)動(dòng)步驟包括經(jīng)由一分 路開關(guān)分路該電池開關(guān)、該電池串及該電池充電器。
[0019] 在一些實(shí)施例中，還包含經(jīng)由一能源提供能量給該電池串。
[0020] 在一些實(shí)施例中，該能源選自由太陽能板、燃料電池、飛輪及替代來源構(gòu)成的一群 組。
[0021] 本發(fā)明的有益的效果在于：由于大型/巨型數(shù)據(jù)中屯、需要具有較低成本、高效率、 高擴(kuò)充性、低組件數(shù)、易于優(yōu)化的電池存儲容量、低維護(hù)成本，W及易于操作的不斷電系統(tǒng)。 本發(fā)明借由實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用于數(shù)據(jù)中屯、關(guān)鍵負(fù)載備援的不斷電系統(tǒng)來解決前述問題，并保存 所有雙轉(zhuǎn)換不斷電系統(tǒng)的特性。最重要的是，本發(fā)明兼容于現(xiàn)有的模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù) 中屯、云端計(jì)算的架構(gòu)。本發(fā)明掲露通過交流+直流電源供應(yīng)器取代現(xiàn)有技術(shù)中的直流-交 流轉(zhuǎn)換器，并提供板載穩(wěn)壓器半穩(wěn)壓直流電源來實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)。本架構(gòu)簡化正常待機(jī)與備 援間功率切換作業(yè)，并減少了許多與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的硬件開銷，還增進(jìn)其效率。
【附圖說明】
[0022] 圖I是一示意圖，說明先前技術(shù)的計(jì)算機(jī)和商業(yè)制造商協(xié)會（ComputerBusiness EquipmentManufacturersAssociation；CBEMA)的性會k曲線。
[0023] 圖2是一示意圖，說明先前技術(shù)的一實(shí)施例。
[0024] 圖3是一示意圖，說明本發(fā)明的一實(shí)施例。
[00對圖4是一流程圖，說明該實(shí)施例的方法流程。
[00%] 圖5是一示意圖，說明本發(fā)明另一實(shí)施例。
[0027] 圖6是一流程圖，說明該實(shí)施例的方法流程。
[0028] 圖7是一示意圖，說明本發(fā)明另一實(shí)施例。
[0029] 圖8是一流程圖，說明該實(shí)施例的方法流程。
[0030] 圖9是一架構(gòu)圖，說明本發(fā)明模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、的實(shí)施例。
[0031] 圖10是一架構(gòu)圖，說明本發(fā)明模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、的實(shí)施例。 陽03引圖11是一架構(gòu)圖，說明本發(fā)明模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、的實(shí)施例。
[0033] 圖12是一不意圖，說明本發(fā)明另一實(shí)施例。
[0034] 圖13是一示意圖，說明本發(fā)明另一實(shí)施例。
[0035] 圖14是一不意圖，說明本發(fā)明另一實(shí)施例。
[0036] 圖15是一原理圖，說明一升壓轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例。
[0037] 圖16是一示意圖，說明在備份直流電池模式升壓轉(zhuǎn)換器的電流路徑扣。
[0038] 圖17是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性功率因子校正升壓變換器的較佳實(shí)施例。
[0039] 圖18是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性無橋式升壓轉(zhuǎn)換器的較佳實(shí)施例。
[0040] 圖19是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性單相PFC升壓轉(zhuǎn)換器的較佳實(shí)施例。
[00川圖20是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性多態(tài)維也納（Vienna)PFC升壓轉(zhuǎn)換器的較 佳實(shí)施例。
[0042] 圖21是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性交錯(cuò)無橋式PFC升壓轉(zhuǎn)換器的較佳實(shí)施 例。
[0043] 圖22是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性多態(tài)無橋式PFC升壓轉(zhuǎn)換器的較佳實(shí)施 例。
[0044] 圖23是為一示意圖，說明本發(fā)明一示范性反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的較佳實(shí)施例， 根據(jù)在電池串使用的電池的電壓，此拓?fù)淇捎行腋咝实嘏浜想姵卮畬τ谥绷?直流轉(zhuǎn) 換器和交流+直流電源供應(yīng)器的要求。
[0045] 圖24是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性非反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的較佳實(shí)施例， 運(yùn)種轉(zhuǎn)換器拓?fù)淅貌煌南辔豢刂疲≒1/P2)，進(jìn)一步確定轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性。
[0046] 圖25是一示意圖，說明集成替代能源混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0047] 圖26是一示意圖，說明集成替代能源混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0048] 圖27是一示意圖，說明一與一機(jī)架0940中1+1的備援系統(tǒng)配置。
[0049] 圖28是一示意圖，說明一與一機(jī)架0940中1+1的備援系統(tǒng)配置。
[0050] 圖29是一示意圖，說明一 1+1備援系統(tǒng)。
[0051]圖30是一不意圖，說明一1+1備撥系統(tǒng)。 陽0巧圖31是一示意圖，說明"1+1集中式電池備援服務(wù)器"結(jié)構(gòu)的操作模式。
[005引圖32是一示意圖，說明"1+1集中式電池備援服務(wù)器"結(jié)構(gòu)的操作模式。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 陽化5] 本發(fā)明提供了如下所述=個(gè)主要功能。
[0056] 電力調(diào)節(jié)
[0057] 交流-直流電源被設(shè)計(jì)成防止"電源線干擾"（如在圖1步驟（OlOO)中所描述符 合CBEM曲線要求）和"交流波形失真"（電力線路諧波/電壓波動(dòng)/交流電源頻率變化）。 電磁干擾(EMIElectrofc畑eticInterference) /防閃電電路提供防閃電/線路浪涌保護(hù) 及噪音抑制功能。
[0058] 由于電源線干擾影響IT負(fù)載正常運(yùn)行，因此近年來，IT廠商在針對短暫電源線干 擾的狀況下，一般使用符合諸如EN61000-3-2和IEC62040-3電力中斷需求的交流-直流電 源供應(yīng)器來提供動(dòng)力。同樣地，最初由計(jì)算機(jī)和商業(yè)制造商協(xié)會訂定，且通常被業(yè)界稱為 計(jì)算機(jī)和商業(yè)制造商協(xié)會（ComputerBusinessEquipmentM曰nuf曰cturersAssoci曰tion; CBEMA)曲線（圖1(0100))的一個(gè)應(yīng)用批注，說明了在單相IT設(shè)備電源供應(yīng)器中電力干擾 的一最小容忍效能曲線。
[0059] 不斷電系統(tǒng) W60] 電池組、電池開關(guān)、隔離的電池充電器和控制器提供"不間斷"供電功能。在交流 電源失效時(shí)，電池開關(guān)將根據(jù)控制器命令連接到直流電池串W提供持續(xù)電力給IT負(fù)載。 陽OW] 集中式電池
[0062] 該系統(tǒng)集中電池膽存量于備援或多系統(tǒng)應(yīng)用。一中央電池架構(gòu)可W提供和一分布 式電池系統(tǒng)相同的能量存儲需求，同時(shí)顯著地降低電池?cái)?shù)量。
[0063] 雖然本發(fā)明可W多種不同形式實(shí)現(xiàn)，在圖式中W及在此將被描述的本發(fā)明的詳細(xì) 較佳實(shí)施例中將理解現(xiàn)在的掲露應(yīng)被視為本發(fā)明的原理的范例而不是用W將本發(fā)明廣泛 的觀點(diǎn)限制到實(shí)施例所描述的。
[0064] 雖然本發(fā)明有多種不同形式的實(shí)施例顯示在附圖中，并且將在本文中詳細(xì)的描述 本發(fā)明較佳