CN105723587A

CN105723587A - 用于混合的ac负载和dc负载的ups

Info

Publication number: CN105723587A
Application number: CN201380080869.5A
Authority: CN
Inventors: 莫藤·斯托艾弗林
Original assignee: American Power Conversion Corp
Current assignee: Schneider Electric IT Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: WO2015047393A3; US10218217B2; EP3053248A2; EP3053248A4; US20160241082A1; CN105723587B; WO2015047393A2

Abstract

根据一个方面，本发明的实施例提供UPS，其包括：接收输入AC电力的输入端、被配置成接收备用DC电力的总线、被配置成提供来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的输出AC电压的第一输出端、被配置成提供来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的输出DC电压的第二输出端、被耦合在总线和第一变压器之间的第一变换器，第一变压器耦合到输入端、被耦合在总线和第二变压器之间的第二变换器，第二变压器耦合到第一输出端，以及被配置成操作第二变换器以维持输出AC电压高于第一阈值以及操作第一变换器以维持输出DC电压高于第二阈值的控制器。

Description

用于混合的AC负载和DC负载的UPS

发明背景

发明领域

根据本发明的至少一个示例总体上涉及不间断电源(UPS)。

相关技术的讨论

电器(例如，办公室或家居设备、测量仪器、医疗设备、诸如路由器和服务器的数据中心设备等等)可以被配置以从AC或DC电源接收AC或DC电力并且以AC或DC电力运行。这样的电器通常耦合到AC或DC电源插座，其将AC或DC电力从AC或DC电源提供给电器。电源插座可以是配电单元(例如电源插排)中的多个电源插座中的一个。由电器从电源插座接收的AC或DC电力可以被从插座直接提供给电器或可以首先被经由耦合在电源插座和电器之间的不间断电源(UPS)进行调节。

为敏感和/或关键负载(例如计算机系统、数据中心装备以及其它数据处理系统)提供稳定的不间断电源的电源设备(诸如UPS)的使用是已知的。一般而言，UPS包括主电源和备用电源两者或被连接到主电源和备用电源两者，其中当主电源不可用(即，以备用操作模式)时，备用电源可以被采用以将电力提供给电气负载。通常，主电源是AC电源(诸如被提供自电力公司的电源)。备用电源通常包括一个或多个电池供电的DC电源，其在备用操作模式期间由UPS转换为AC电源并且被提供到电气负载。电池通常由耦合到UPS的电池充电器再充电，UPS接收通过主电源提供到UPS的电力。

发明概述

根据本发明的方面针对不间断电源(UPS)，其包括：被配置为被耦合到AC电源以及从AC电源接收输入AC电力的输入端、被配置为被耦合到DC电源以及从DC电源接收备用DC电力的DC总线、被配置为被耦合到至少一个AC负载以及将来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的具有输出AC电压的输出AC电力提供到至少一个AC负载的第一输出端、被配置为被耦合到至少一个DC负载以及将来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的具有输出DC电压的输出DC电力提供到至少一个DC负载的第二输出端、耦合在DC总线和第一变压器之间的第一变换器(第一变压器耦合到输入端)、耦合在DC总线和第二变压器之间的第二变换器(第二变压器耦合到第一输出端)以及被配置为操作第二变换器以维持输出AC电压高于第一阈值以及操作第一变换器以维持输出DC电压高于第二阈值的控制器。

根据一个实施例，第一变压器的一次绕组耦合在输入端和第一输出端之间，以及第一变压器的二次绕组耦合到第一变换器。在一个实施例中，控制器还被配置为监控DC总线的电压电平以及基于DC总线的电压电平以操作第一变换器以通过调节在第一变压器的二次绕组中的电流来调整输入AC电力。

根据另一个实施例，控制器还被配置为确定DC总线的电压电平是否在期望的浮动电平(floatlevel)，以及响应于DC总线的电压电平小于期望的浮动电平的确定而操作第一变换器以增加输入AC电力，将来自第一变压器的增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力以及将转换的DC电力从第一变换器提供到DC总线。在一个实施例中，控制器还被配置成操作第二变换器以将来自第二变压器的增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力以及将转换的DC电力从第二变换器提供到DC总线。在另一个实施例中，控制器还被配置为响应于DC总线的电压电平大于期望的浮动电平的确定以操作第一变换器以减少输入AC电力，将来自DC总线的DC电力转换为AC电力，以及将转换的AC电力经由第一变压器从第一变换器提供到输入端。

根据一个实施例，UPS还包括DC电源以及其中，DC电源包括串联耦合并且被配置为将正电压提供到DC总线的多个电池。在另一个实施例中，UPS还包括DC电源，以及其中DC电源包括串联耦合并且被配置为将负电压提供给DC总线的多个电池。在另一个实施例中，UPS还包括DC电源，以及其中DC电源包括串联耦合的多个电池，以及其中DC总线耦合到多个电池中的第一电池的负端子以及多个电池中的第二电池的正端子。

根据另一个实施例，第二变压器的一次绕组耦合在第一输出端和接地之间，以及第二变压器的二次绕组耦合到第二变换器。在一个实施例中，控制器还被配置成监控输出AC电压，以及响应于输出AC电压小于第一阈值的确定，操作第二变换器以将来自DC总线的DC电力转换为AC电力，并且将转换的AC电力经由第二变压器从第二变换器提供到第一输出端。在另一个实施例中，控制器还被配置为响应于输出AC电压大于第一阈值的确定，操作第二变换器以将来自第二变压器的输出AC电力的一部分转换为DC电力，以及将转换的DC电力从第二变换器提供到DC总线。

根据本发明的另一个方面针对用于操作UPS的方法，UPS具有：接收输入AC电力的输入端、被配置为接收备用DC电力的DC总线、被配置为被耦合到至少一个AC负载以及将来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的具有输出AC电压的输出AC电力提供到至少一个AC负载的第一输出端、被配置为被耦合到至少一个DC负载并且将来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的具有输出DC电压的输出DC电力提供到至少一个DC负载的第二输出端，其中方法包括利用控制器监控被提供到至少一个DC负载的输出DC电压，利用控制器监控被提供到至少一个AC负载的输出AC电压，操作耦合在DC总线和输入端之间的第一变换器以维持被提供到至少一个DC负载的输出DC电压高于第一阈值，以及操作耦合在DC总线和第一输出端之间的第二变换器以维持被提供到至少一个AC负载的输出AC电压高于第二阈值。

根据一个实施例，第一变换器经由第一变压器耦合到输入端，第一变压器具有耦合在输入端和第一输出端之间的一次绕组以及耦合到第一变换器的二次绕组，监控输出DC电压包括监控DC总线的DC电压电平，以及操作第一变换器包括基于DC总线的DC电压电平操作第一变换器以通过调节在第一变压器的二次绕组中的电流来调整输入AC电力。

根据另一个实施例，操作第一变换器以调整输入AC电力包括确定DC总线的DC电压电平是否小于期望的浮动电平，响应于确定DC总线的DC电压电平小于期望的浮动电平，操作第一变换器以增加输入AC电力，将来自第一变压器的增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力，以及将转换的DC电力从第一变换器提供到DC总线。

根据一个实施例，方法还包括：操作第二变换器以将来自第二变压器的增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力，以及将转换的DC电力从第二变换器提供到DC总线。在一个实施例中，操作第一变换器以调整输入AC电力还包括：响应于确定DC总线的DC电压电平大于期望的浮动电平，操作第一变换器以减少输入AC电力，将来自DC总线的DC电力转换为AC电力，以及将转换的AC电力经由第一变压器从第一变换器提供到输入端。

根据另一个实施例，第二变换器经由第二变压器耦合到第一输出端，第二变压器具有耦合在第一输出端和接地之间的一次绕组以及耦合到第二变换器的二次绕组，以及操作第二变换器包括响应于确定输出AC电压小于第二阈值，操作第二变换器以将来自DC总线的DC电力转换为AC电力，以及将转换的AC电力经由第二变压器从第二变换器提供到第一输出端。在一个实施例中，操作第二变换器还包括响应于确定输出AC电压大于第二阈值，操作第二变换器以将来自第二变压器的输出AC电力的一部分转换为DC电力，以及将转换的DC电力从第二变换器提供到DC总线。

根据本发明的一个方面针对不间断电源(UPD)，其包括：被配置为耦合到AC电源以及从AC电源接收输入AC电力的输入端、被配置为耦合到DC电源以及从DC电源接收备用DC电力的DC总线、被配置为耦合到至少一个AC负载以及将来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的具有输出AC电压的输出AC电力提供到至少一个AC负载的第一输出端、被配置为被耦合到至少一个DC负载以及将来源于输入AC电力和备用DC电力中的至少一个的具有输出DC电压的输出DC电力提供到至少一个DC负载的第二输出端、用于提供在第一输出端和第二输出端之间的电隔离的装置以及用于维持输出AC电压高于第一阈值以及用于维持输出DC电压高于第二阈值的装置。

附图简述

附图不旨在按比例进行绘制。在附图中，在各个附图中示出的每个相同的或几乎相同的组件由相似的数字来表示。为了清楚起见，不是每个组件可以被标记在每个附图中。在附图中：

图1是根据本发明的方面的不间断电源的电路图；

图2是用于操作根据本发明的方面的主变换器的方法的流程图；以及

图3是用于操作根据本发明的方面的Delta变换器的方法的流程图。

详细描述

本发明的实施例不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造的细节以及组件的布置。本发明的实施例能够被以各种方式来实践或实施。此外，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应被视为限制性的。本文中“包括(including)”、“包含(comprising)”或“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”以及其变型的使用旨在涵盖其后列出的项和其等同物以及附加的项。

如上所讨论的，电器可以被配置为从AC或DC电源接收AC或DC电力并且以AC或DC电力运行。一些系统或装置可以包括AC供电的电器和DC供电的电器两者。例如，数据中心通常包括混源电器，其中一些电器以AC电力运行以及一些电器以DC电力运行。这可以证明两种类型的电器(AC和DC)连接到UPS系统的有问题的地方被期望。

使AC供电的电器和DC供电的电器两者适应在数据中心内的标准方法是将具有各自的AC输出端和DC输出端的单独的UPS系统包括在数据中心内。然而，这可能导致要安装和维护大的、复杂的和相对昂贵的系统。此外，在数据中心内的AC供电的负载和DC供电的负载在数量之间的划分(split)可能随着时间的推移而改变，导致在数据中心内的不充分的UPS支持和/或搁置的容量。例如，如果具有单独的ACUPS系统和DCUPS系统的数据中心最初被设计成适应固定数量的AC供电的负载和DC供电的负载，则在数据中心内的附加的DC电力负载的未来发展或转换(即：在数据中心中的DC负载的更多的部署)可能导致数据中心不具有足够的DCUPS系统以适应每个DC供电的负载以及ACUPS系统具有搁置的容量(即：未使用的容量)。

因此，本文描述的实施例提供能够将电力提供给AC供电的负载和DC供电的负载两者的具有AC输出端和DC输出端两者的UPS。通过给单个UPS提供AC输出端和DC输出端两者，数据中心内的UPS系统的复杂性可以被减少，并且单个UPS可以适于满足数据中心的不同的AC负载要求和DC负载要求。此外，根据一些实施例，本文描述的UPS可以相对高效能够提供在AC负载和DC负载之间的隔离以及为AC负载和DC负载两者提供功率因数校正(PFC)功能。

图1示出根据本文描述的方面的UPS100。UPS100基于三角转换拓扑。例如，根据一个实施例，UPS100利用如在通过WestKingston,RhodeIsland的SchneiderElectricIT公司销售的UPS的MW模型中实现的三角转换拓扑的某些方面；然而，在其它实施例中，其它类型的三角转换拓扑可以被利用。UPS100包括AC电源输入端102、电源开关104、第一变压器106、第二变压器108、以及AC输出端110、Delta变换器112、主变换器114、DC总线116、第一电池120、第二电池122、DC输出端118以及控制器126。

AC电源输入端102被经由电源开关104耦合到第一变压器106的一次绕组105的第一端。一次绕组105的另一端被耦合到AC输出端110。第一变压器106的二次绕组107被耦合到Delta变换器112的AC接口113。第二变压器108的一次绕组109被耦合在AC输出端110和接地123之间。第二变压器的二次绕组111被耦合到主变换器114的AC接口117。Delta变换器112的DC接口115和主变换器114的DC接口119两者被经由DC总线116耦合到DC输出端118。第一电池120和第二电池122串联耦合在DC总线116和接地124之间。控制器126被耦合到DC总线116、Delta变换器112和主变换器114。AC输出端110被配置成被耦合到外部AC负载。DC输出端118被配置成被耦合到外部DC负载。

Delta变换器112和主变换器114是双向设备(即：每个能够将电力从AC转换为DC和从DC转换为AC)。在在线操作模式中，一旦电源开关104被闭合，则电源输入AC电力(例如，来自耦合到AC电源输入端102的AC市电电源)被提供给第一变压器的一次绕组105。来自电池120、122的DC电力被提供给Delta变换器112的DC接口115。Delta变换器112将来自电池120、122的DC电力转换为AC电力并且将AC电力提供给第一变压器106的二次绕组102。

Delta变换器112由控制器126操作以充当电流源以及调节在第一变压器106的二次绕组107中的电流。通过调节在第一变压器106的二次绕组107中的电流，Delta变换器112还控制通过第一变压器106的一次绕组105的电流(即：UPS100的输入电流)。通过第一变压器102的一次绕组105的电流(由Delta变换器112调节的)被提供给耦合到AC输出端110的外部AC负载。

根据一个实施例，控制器126被配置成操作Delta变换器112以提供功率因数校正。例如，在一个实施例中，控制器126被配置成操作Delta变换器112以仅吸取正弦输入电流(从AC市电)，其实质上与由AC市电提供给AC输入端102的AC电压同相。这可以确保电力被以统一的功率因数从AC市电吸取。

以下关于图2和3更详细论述UPS100的操作。图2是用于操作根据本文描述的至少一个实施例的主变换器114的方法的流程图200。控制器126操作主变换器114以将UPS100的AC输出电压维持在足以对耦合到AC输出端110的AC负载进行供电的电平。

在在线操作模式下，在框202处，来自第一变压器106的一次绕组105的AC电力被提供给AC输出端110。在框204处，随着来自第一变压器106的一次绕组105的AC电力被提供给AC输出端110，控制器126经由主变换器114和第二变压器108监控在AC输出端110的AC电力的AC电压。基于监控的在AC输出端110的AC电压，控制器126操作主变换器114以充当电压源以及在AC输出端110维持相对恒定的AC电压。例如，在框206处，控制器126确定在AC输出端110的AC电压是否至少在AC输出电压阈值电平(即：足以充分地支持耦合到AC输出端110的AC负载的电平)。

在框208处，如果控制器126确定在AC输出端110的AC电压是低的(即：低于AC输出电压阈值电平)，则控制器126操作主变换器114以将在DC接口119接收的来自DC总线116的DC电力转换为AC电力，并且经由AC接口117和第二变压器108将转换的AC电力提供给AC输出端110以增加在AC输出端110的AC电压。

在框210处，响应于由控制器126确定在AC输出端110的AC电压至少在AC输出电压阈值电平，由控制器126做出在AC输出端110的AC电压是否大于AC输出电压阈值电平的另一个确定。响应于由控制器126确定在AC输出端110的AC电压是在AC输出电压阈值电平，在框204处，控制器126继续监控在AC输出端110的AC电压。

在框212处，响应于由控制器126确定在AC输出端110的AC电压是高的(即：大于AC输出电压阈值电平)，控制器126操作主变换器114以将经由第二变压器108在AC接口117接收的来自AC输出端110的AC电力转换为DC电力(从而降低在AC输出端110的AC电压)以及将转换的DC电力经由DC接口119提供给DC总线116。在DC总线116上的DC电力对电池120、122进行充电或维持电池120、122和/或被提供给耦合到DC输出端118的DC负载。在框204处，控制器126继续监控在AC输出端110的AC电压。

图3是用于操作根据本文描述的至少一个实施例的Delta变换器112的方法的流程图300。控制器126操作Delta变换器112以将UPS100的DC输出电压维持在足以对耦合到DC输出端110的DC负载进行供电的电平。

在在线操作模式下，在框302处，UPS100将AC电力提供给耦合到AC输出端110的AC负载以及将DC电力提供给耦合到DC输出端118的DC负载。随着AC电力被提供给AC负载以及DC电力被提供给DC负载，控制器126被配置为控制Delta变换器112以调节UPS100的输入电流(通过调节如上讨论的第一变压器的二次绕组107中的电流)，使得存在可从UPS100获得的足够的电力以给耦合到AC输出端110的AC负载和耦合到DC输出端118的DC负载两者供电。

根据一个实施例，包括DC总线116、控制器126和Delta变换器112的调节回路被利用以维持在DC总线116上的期望的浮动电压。控制器126监控在DC总线上的DC电压，并且基于感测的DC电压，调节UPS100的输入电流的幅值以确保UPS100从AC电源吸取足够的电力以覆盖由UPS100吸取的电力的总和(包括由耦合到AC输出端110的AC负载吸取的电力，由耦合到DC输出端118的DC负载吸取的电力，对电池120、122再充电或维持电池120、122所需的电力以及覆盖任何UPS损耗的电力)。

例如，在框304处，控制器126监控在DC总线116上的DC电压的电平。在框306处，控制器126确定DC总线电压是否至少在期望的浮动电压电平(即：足以对耦合到DC输出端118的DC负载供电以及对电池120、122进行充电或维持电池120、122的阈值电平)。在框308处，响应于由控制器126确定DC总线电压是低的(即：低于期望的浮动电压电平)，控制器126识别出不充分的AC电力被从AC电源吸取以充分地覆盖由AC负载、DC负载和电池120、122吸取的电力的总和。

在DC总线上的低DC电压的存在可能起因于在UPS100内的多个不同的状况。例如，在一个实施例中，在提供给AC输出端110的AC电力(由主变换器114调节的)足以对AC负载供电的情况下，由主变换器114提供到DC总线116的过剩的DC电力可能不足以对耦合到DC输出端118的DC负载供电以及对电池120、122进行充电或维持电池120、122，导致在DC总线上的低电压。在另一个实施例中，在经由第一变压器的一次绕组105提供到AC输出端110的AC电力是不充分的情况下，附加的电力可以由主变换器114从DC总线116提取并且被提供给AC输出端110，导致在DC总线上的降低的电压。在另一个实施例中，由UPS100吸取的AC电源电力可能不足以满足UPS100的总电力需要，导致在DC总线上的降低的电压。

当感测到在DC总线116上的低DC电压电平时，控制器126操作Delta变换器112以调节UPS100的输入电流的幅值以解决在UPS100内的电力不足(由在DC总线116上的低DC电压电平指示的)。例如，在框310处，响应于感测到在DC总线116上的低DC电压电平，控制器126操作Delta变换器112以增加UPS100D输入电流。根据一个实施例，在框312处，由在输入电流中的增加产生的附加的AC电力的至少一部分经由第一变压器106由Delta变换器112的AC接口113接收，由Delta变换器112转换为DC电力以及经由DC接口115被提供到DC总线116以增加在DC总线上的DC电压电平(以及因此在DC总线上可用的DC电力)。根据一个实施例，在框314处，由在输入电流中的增加产生的附加的AC电力的至少一部分可以被提供给AC输出端110以增加在AC输出端110的AC电力。在AC输出端100的增加的AC电力由(如以上关于图2论述的)主变换器114调节以及可以被提供给耦合到AC输出端110的AC负载和/或被转换为DC电力并且被提供给DC总线116(如果可在AC输出端110得到过剩的电力)。

在框304处，控制器126继续监控DC总线电压电平。根据一个实施例，一旦控制器126监控到在DC总线116上的DC电压电平不再是低的(即：至少在期望的浮动电压电平)，则控制器126操作Delta变换器112以停止经由第一变压器106从输入端102提取AC电力(并且将其转换为DC电力)，以及调节UPS的输入电流，使得由AC电源提供到第一变压器106的一次绕组105的AC电力足以覆盖UPS100的电力需要。

在框316处，响应于由控制器126确定DC总线电压至少在期望的浮动电压电平，由控制器126做出DC总线电压是否大于期望的浮动电压电平的另一个确定。响应于由控制器126确定DC总线电压在期望的浮动电压电平，在框304处，控制器126继续监控在DC总线116上的DC电压。

在框318处，响应于由控制器126确定DC总线电压是高的(即：大于期望的浮动电压电平)，控制器126识别出太多的AC电力被从AC电源吸取。在DC总线上的高DC电压的存在(指示由UPS100对输入电流的过度吸取)可能起因于在UPS100内的多个不同的状况。

例如，在一个实施例中，在提供给AC输出端110的AC电力(由主变换器114调节的)足以对当前耦合到AC输出端110的AC负载供电的情况下，由主变换器114提供给DC总线116的过剩的DC电力和/或由Delta变换器112提供给DC总线116的DC电力可能大于对当前耦合到DC输出端118的DC负载供电和对电池120、122进行充电或维持电池120、122所需的DC电力，导致在DC总线上的高电压。

当感测到在DC总线116上的高DC电压电平时，控制器126操作Delta变换器112以调节UPS100的输入电流的幅值以解决由UPS100吸取的过剩的电力(由在DC总线116上的高DC电压电平指示的)。例如，根据一个实施例，在框320处，响应于感测到在DC总线116上的高DC电压电平，控制器126操作Delta变换器112以减小UPS100的输入电流。在框322处，控制器126还操作Delta变换器112以将经由DC接口115从DC总线116接收的DC电力转换为AC电力以减小在DC总线116上的DC电压电平，以及经由第一变压器106将转换的AC电力提供给输入端102。控制器126操作Delta变换器112以调节UPS的输入电流并且将AC电力提供给第一变压器106，使得在AC输入端102从AC电源以及Delta变换器113接收的AC电力的总和足以覆盖UPS100的电力需要，而且使得在DC总线116上的DC电压电平被减小。

在框304处，控制器126继续监控DC总线电压电平。根据一个实施例，一旦控制器126感测到在DC总线116上的DC电压电平不再是高的，则控制器126操作Delta变换器112以停止从DC总线吸取DC电力(以及将其转换为AC电力)以及调节UPS的输入电流，使得由AC电源提供到第一变压器106的一次绕组105的AC电力足以覆盖UPS100的电力需要。

在UPS100的备用操作模式下(例如，在耦合到AC输入端102的AC电源发生故障的情况下)，来自电池120、122的DC电力经由DC总线116被提供给耦合到DC输出端118的DC负载。在DC总线116上的DC电力还经由DC接口119由主变换器114接收，将其转换为AC电力，并且经由第二变压器108被提供给耦合到AC输出端110的AC负载。

通过在线操作模式维持DC总线116上的期望的浮动电压，控制器126、DC总线116和Delta变换器112的控制回路能够确保可得到将由单个UPS100提供到数据中心中的AC负载和DC负载两者的足够的电力。UPS100还是灵活的，在于它可以适于将AC电力提供到耦合到AC输出端的任何数量的AC负载以及将DC电力提供到耦合到DC输出端的任何数量的DC负载。UPS100通过控制主变换器114以维持在AC输出端110的能够支持当前耦合到AC输出端110的AC负载的恒定的AC电压来支持AC负载。UPS100通过维持在DC总线上的能够支持当前耦合到DC输出端118的DC负载的期望的浮动电压来支持DC负载。

根据一个实施例，第一变压器106和第二变压器108提供在DC输出端118和AC输出端110之间(以及还在AC输入端102和电池120、122之间)的电隔离。根据至少一个实施例，由变压器106、108提供的电隔离可以增强UPS100的安全性。例如，在不存在电隔离的情况下，当DC电力被提供给耦合到DC输出端118的DC负载以及AC电力被提供给耦合到AC输出端110的AC负载时，如果在DC总线116、DC输出端118或DC负载中的任何接地故障发生，则安全关键电弧闪光场景可能出现。由变压器106、108提供的电隔离可以防止这样的电弧闪光。

根据一个实施例，由变压器106、108提供的在AC输出端110和DC输出端118之间的隔离可以允许在AC输出端110的AC电压和在DC输出端118的DC电压的配置中的广泛的灵活性。例如，根据一个实施例，在AC输出端110的AC电压(由主变换器114调节的)可以被定义为任何AC电压(例如，3x480VAC)。由于由变压器106、108提供的在AC输出端110和DC输出端之间的隔离，在DC输出端118上的DC电压是完全浮动的，并且被与AC输出端的AC电压隔离。因此，在DC总线116上的浮动的DC电压可以根据耦合到DC输出端118的DC负载的要求被定义为任何期望的DC电压，并且不受在AC输出端110的AC电压限制。

例如，根据一个实施例，并且如图1中所示，在电池120、122被串联耦合(电池122的负端子130耦合到接地124以及电池120的正端子132耦合到DC总线116)以将正DC电压提供给DC总线116的情况下，浮动的DC电压可以被定义为正浮动DC电压(例如，+380VDC)。根据另一个实施例，在电池120、122被串联耦合(电池122的正端子134耦合到接地124的以及电池116的负端子136耦合到DC总线116)以将负DC电压提供给DC总线116的情况下，浮动DC电压可以被定义为负浮动DC电压(例如，-380VDC)。根据另一个实施例，在DC总线116被耦合在电池120、122之间的点128(其中，电池120的负端子136被耦合到DC总线116以及电池122的正端子134被耦合到DC总线116)的情况下，在DC总线116上的浮动DC电压可以被定义为由来自电池120的负电压和来自电池122的正电压的总和产生的任何其它DC值。

通过将AC输出端110与DC输出端118进行隔离，UPS100能够在DC总线116上产生将被提供到耦合到DC输出端118的DC负载的任何期望的浮动DC电压。这可以允许UPS100是灵活的并且适应由耦合到UPS100的DC负载所需要的不同的DC电压电平。

如上所述，UPS包括两个电池；然而，在其它实施例中，UPS可以包括任何数量的电池。

还如上所述，UPS包括操作UPS的单个控制器；然而，在其它实施例中，多于一个控制器可以被包括在UPS内以控制UPS的操作。

本文描述的实施例为UPS提供AC输出端和DC输出端两者，其能够将电力提供给AC供电的负载和DC供电的负载两者。通过给单个UPS提供AC输出端和DC输出端两者，在数据中心内的UPS系统的复杂性可以被降低以及单个UPS可以适于满足数据中心的不同的AC负载要求和DC负载要求。此外，根据一些实施例，本文描述的UPS可以相对高效、能够提供在AC负载和DC负载之间的隔离以及为AC负载和DC负载两者提供功率因数校正(PFC)功能。

至此描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，应当理解的是，本领域中的技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在是本公开的部分，并且旨在处于本发明的精神和范围之内。因此，前面的描述和附图仅仅通过示例的方式来进行。

Claims

1.一种不间断电源(UPS)，包括：

输入端，其被配置成被耦合到AC电源以及从所述AC电源接收输入AC电力；

DC总线，其被配置成被耦合到DC电源以及从所述DC电源接收备用DC电力；

第一输出端，其被配置成被耦合到至少一个AC负载以及将来源于所述输入AC电力和所述备用DC电力中的至少一个的具有输出AC电压的输出AC电力提供给所述至少一个AC负载；

第二输出端，其被配置成被耦合到至少一个DC负载以及将来源于所述输入AC电力和所述备用DC电力中的至少一个的具有输出DC电压的输出DC电力提供给所述至少一个DC负载；

第一变换器，其被耦合在所述DC总线和第一变压器之间，所述第一变压器耦合到所述输入端；

第二变换器，其被耦合在所述DC总线和第二变压器之间，所述第二变压器耦合到所述第一输出端；以及

控制器，其被配置成操作所述第二变换器以维持所述输出AC电压高于第一阈值以及操作所述第一变换器以维持所述输出DC电压高于第二阈值。

2.根据权利要求1所述的UPS，其中所述第一变压器的一次绕组被耦合在所述输入端和所述第一输出端之间，以及其中所述第一变压器的二次绕组被耦合到所述第一变换器。

3.根据权利要求2所述的UPS，其中所述控制器还被配置成监控所述DC总线的电压电平，以及基于所述DC总线的所述电压电平以操作所述第一变换器以通过调节所述第一变压器的所述二次绕组中的电流来调整所述输入AC电力。

4.根据权利要求3所述的UPS，其中所述控制器还被配置成确定所述DC总线的电压电平是否是在期望的浮动电平，以及响应于确定所述DC总线的所述电压电平小于所述期望的浮动电平而操作所述第一变换器以增加所述输入AC电力，将来自所述第一变压器的所增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力，以及将所转换的DC电力从所述第一变换器提供到所述DC总线。

5.根据权利要求4所述的UPS，其中所述控制器还被配置成操作所述第二变换器以将来自所述第二变压器的所增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力，以及将所转换的DC电力从所述第二变换器提供到所述DC总线。

6.根据权利要求4所述的UPS，其中所述控制器还被配置成响应于确定所述DC总线的电压电平大于所述期望的浮动电平而操作所述第一变换器以减少所述输入AC电力，将来自所述DC总线的DC电力转换为AC电力，以及经由所述第一变压器将所转换的AC电力从所述第一变换器提供到所述输入端。

7.根据权利要求4所述的UPS，还包括DC电源，以及其中所述DC电源包括多个电池，所述多个电池被串联耦合并且被配置成将正电压提供给所述DC总线。

8.根据权利要求4所述的UPS，还包括DC电源，以及其中所述DC电源包括多个电池，所述多个电池被串联耦合并且被配置成将负电压提供给所述DC总线。

9.根据权利要求4所述的UPS，还包括DC电源，以及其中所述DC电源包括串联耦合的多个电池，以及其中所述DC总线耦合到所述多个电池中的第一电池的负端子以及所述多个电池中的第二电池的正端子。

10.根据权利要求1所述的UPS，其中所述第二变压器的一次绕组被耦合在所述第一输出端和接地之间，以及其中所述第二变压器的二次绕组被耦合到所述第二变换器。

11.根据权利要求10所述的UPS，其中所述控制器还被配置成监控所述输出AC电压以及响应于确定所述输出AC电压小于所述第一阈值而操作所述第二变换器以将来自所述DC总线的DC电力转换为AC电力，以及经由所述第二变压器将所转换的AC电力从所述第二变换器提供到所述第一输出端。

12.根据权利要求10所述的UPS，其中所述控制器还被配置成响应于确定所述输出AC电压大于所述第一阈值而操作所述第二变换器以将来自所述第二变压器的所述输出AC电力的一部分转换为DC电力以及将所转换的DC电力从所述第二变换器提供到所述DC总线。

13.一种用于操作UPS的方法，所述UPS具有接收输入AC电力的输入端、被配置成接收备用DC电力的DC总线、被配置成耦合到至少一个AC负载以及将来源于所述输入AC电力和所述备用DC电力中的至少一个的具有输出AC电压的输出AC电力提供给所述至少一个AC负载的第一输出端、被配置成耦合到至少一个DC负载以及将来源于所述输入AC电力和所述备用DC电力中的至少一个的具有输出DC电压的输出DC电力提供给所述至少一个DC负载的第二输出端，其中所述方法包括：

利用控制器监控被提供到所述至少一个DC负载的所述输出DC电压；

利用所述控制器监控被提供到所述至少一个AC负载的所述输出AC电压；

操作被耦合在所述DC总线和所述输入端之间的第一变换器以维持被提供到所述至少一个DC负载的所述输出DC电压高于第一阈值；以及

操作被耦合在所述DC总线和所述第一输出端之间的第二变换器以维持被提供到所述至少一个AC负载的所述输出AC电压高于第二阈值。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一变换器经由第一变压器被耦合到所述输入端，所述第一变压器具有被耦合在所述输入端和所述第一输出端之间的一次绕组以及被耦合到所述第一变换器的二次绕组，其中监控所述输出DC电压包括监控所述DC总线的DC电压电平，以及其中操作所述第一变换器包括基于所述DC总线的所述DC电压电平操作所述第一变换器以通过调节所述第一变压器的所述二次绕组中的电流来调整所述输入AC电力。

15.根据权利要求14所述的方法，其中操作所述第一变换器以调整所述输入AC电力包括：

确定所述DC总线的所述DC电压电平是否小于期望的浮动电平；

响应于确定所述DC总线的所述DC电压电平小于所述期望的浮动电平，操作所述第一变换器以增加所述输入AC电力；

将来自所述第一变压器的所增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力；以及

将所转换的DC电力从所述第一变换器提供到所述DC总线。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

操作所述第二变换器以将来自所述第二变压器的所述增加的输入AC电力的至少一部分转换为DC电力；以及

将所转换的DC电力从所述第二变换器提供到所述DC总线。

17.根据权利要求15所述的方法，其中操作所述第一变换器以调整所述输入AC电力还包括：

响应于确定所述DC总线的所述DC电压电平大于所述期望的浮动电平，操作所述第一变换器以减少所述输入AC电力；

将来自所述DC总线的DC电力转换为AC电力；以及

经由所述第一变压器将所转换的AC电力从所述第一变换器提供到所述输入端。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二变换器经由第二变压器耦合到所述第一输出端，所述第二变压器具有被耦合在所述第一输出端和接地之间的一次绕组以及被耦合到所述第二变换器的二次绕组，以及其中操作所述第二变换器包括：

响应于确定所述输出AC电压小于所述第二阈值，操作所述第二变换器以将来自所述DC总线的DC电力转换为AC电力；以及

经由所述第二变压器将所转换的AC电力从所述第二变换器提供到所述第一输出端。

19.根据权利要求18所述的方法，其中操作所述第二变换器还包括：

响应于确定所述输出AC电压大于所述第二阈值，操作所述第二变换器以将来自所述第二变压器的所述输出AC电力的一部分转换为DC电力；以及

将所转换的DC电力从所述第二变换器提供到所述DC总线。

20.一种不间断电源(UPS)，包括：

用于提供在所述第一输出端和所述第二输出端之间的电隔离的装置；以及

用于维持所述输出AC电压高于第一阈值以及用于维持所述输出DC电压高于第二阈值的装置。