不斷電系統(tǒng)及其供應方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及一種不斷電系統(tǒng)及其供應方法，特別是設及一種適用于大型計算數(shù)據(jù) 中屯、的不斷電系統(tǒng)及其供應方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于大量的語音、數(shù)據(jù)和影片等應用需求，互聯(lián)網(wǎng)（Internet)的流量呈 倍數(shù)增長。為了處理運些大量密集數(shù)據(jù)的傳輸及儲存，因此出現(xiàn)如云端計算和大型數(shù)據(jù)中 屯、等新穎的概念。運些概念能確保使用者分擔基礎(chǔ)設施的費用且降低個人用戶的花費。另， 其他新概念如"電表運算（MeterComputing)"及"隨收隨付（PayAsYouGo)"的實現(xiàn)，還 讓用戶使用計算資源，而不需要支付閑置的計算資源。
[0003] 由于共享服務、應用及平臺等信息科技的發(fā)展，而增加對IT基礎(chǔ)設施"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"云端計算"的應用，都面臨 且致力于解決成本、靈活性、可擴充性、效率、使用率、閑置率和管理等問題。而在因應對于 大型數(shù)據(jù)中屯、需求增加的前提下。同時，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。運些模塊化的解決方案皆是W優(yōu)化方式進行設計，而 達到可靠、有效率、可重復和運營優(yōu)化等目的。模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、可W提供標準 化、降低成本、可擴充性、靈活性及快速應用于構(gòu)成/擴充一個大型數(shù)據(jù)中屯、的方法。而一 個典型的模塊化/貨柜型的數(shù)據(jù)中屯、包含一個不斷電系統(tǒng)（UPS化interrupt油IePower System)，機架，冷卻系統(tǒng)和口設備等。
[0004] 不斷電系統(tǒng)是一種電氣設備，被用W提供緊急電源給關(guān)鍵負載（例：數(shù)據(jù)中屯、） 于數(shù)據(jù)中屯、的輸入電源（一般為市電）失效時進行作動。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)電機等）或是備用發(fā)電機，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。另，由于備份時間通常比較短（僅幾分鐘到十 分鐘），但足W啟動備用電源，或進行正常關(guān)機保護負載和儲存其關(guān)鍵數(shù)據(jù)。一個不斷電系 統(tǒng)通常用于數(shù)據(jù)中屯、、計算機和/或電信設備，W于發(fā)生不預期的電力中斷時作動，W避免 嚴重的商業(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算數(shù)據(jù)中屯、的不斷電系統(tǒng)及其供應方 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，且該電源供應器提供相對應的電 力給一負載。當該交流電源可用時，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)換至該電源供應器，反之，當該交流電源不可用時，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)換至該電源供應器。
[0007] 在一些實施例中，該電源供應器提供一直流電力給該負載。
[0008] 在一些實施例中，該電源供應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] 在一些實施例中，還包含一與該電力控制器及該電源供應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] 在一些實施例中，該備用電源是一發(fā)電機。
[0011] 在一些實施例中，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 換時產(chǎn)生的一電弧。
[0013] 在一些實施例中，還包含一提供能量給該電池串W提供電力給該負載的能源。
[0014] 在一些實施例中，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)供應方法，運用在一不斷電系統(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)，當該交流電源可用時，驅(qū)動一電池開關(guān)將該交流電源 連接至一電源供應器，當該交流電源不可用時，驅(qū)動該電池開關(guān)將一電池串連接至該電源 供應器，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)由該電源供應器提供一直 流電源給一負載。
[0016] 在一些實施例中，還包含由該電源供應器將來自該交流電源的一電力從交流轉(zhuǎn)換 成直流。
[0017] 在一些實施例中，使該交流電源與該電源供應器連接的該驅(qū)動步驟包括由一被該 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] 在一些實施例中，使該交流電源與該電源供應器連接的該驅(qū)動步驟包括經(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、 高擴充性、低組件數(shù)、易于優(yōu)化的電池存儲容量、低維護成本，W及易于操作的不斷電系統(tǒng)。 本發(fā)明借由實現(xiàn)一種應用于數(shù)據(jù)中屯、關(guān)鍵負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、云端計算的架構(gòu)。本發(fā)明掲露通過交流+直流電源供應器取代現(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)壓直流電源來實現(xiàn)設備保護。本架構(gòu)簡化正常待機與備 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，還增進其效率。
【附圖說明】
[0022] 圖I是一示意圖，說明先前技術(shù)的計算機和商業(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)的一實施例。
[0024] 圖3是一示意圖，說明本發(fā)明的一實施例。
[00對圖4是一流程圖，說明該實施例的方法流程。
[00%] 圖5是一示意圖，說明本發(fā)明另一實施例。
[0027] 圖6是一流程圖，說明該實施例的方法流程。
[0028] 圖7是一示意圖，說明本發(fā)明另一實施例。
[0029] 圖8是一流程圖，說明該實施例的方法流程。
[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、的實施例。
[0033] 圖12是一不意圖，說明本發(fā)明另一實施例。
[0034] 圖13是一示意圖，說明本發(fā)明另一實施例。
[0035] 圖14是一不意圖，說明本發(fā)明另一實施例。
[0036] 圖15是一原理圖，說明一升壓轉(zhuǎn)換器的實施例。
[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 佳實施例。
[0042] 圖21是一示意圖，說明本發(fā)明一示范性交錯無橋式PFC升壓轉(zhuǎn)換器的較佳實施 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)換器的較佳實施例， 根據(jù)在電池串使用的電池的電壓，此拓撲可有效且高效率地配合電池串對于直流-直流轉(zhuǎn) 換器和交流+直流電源供應器的要求。
[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)換器的較佳實施例， 運種轉(zhuǎn)換器拓撲利用不同的相位控制（P1/P2)，進一步確定轉(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力系統(tǒng)。
[0047] 圖26是一示意圖，說明集成替代能源混合動力系統(tǒng)。
[0048] 圖27是一示意圖，說明一與一機架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器"結(jié)構(gòu)的操作模式。
【具體實施方式】
[0054] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。 陽化5] 本發(fā)明提供了如下所述=個主要功能。
[0056] 電力調(diào)節(jié)
[0057] 交流-直流電源被設計成防止"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/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 及噪音抑制功能。
[0058] 由于電源線干擾影響IT負載正常運行，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 源供應器來提供動力。同樣地，最初由計算機和商業(yè)制造商協(xié)會訂定，且通常被業(yè)界稱為 計算機和商業(yè)制造商協(xié)會（ComputerBusinessEquipmentM曰nuf曰cturersAssoci曰tion; CBEMA)曲線（圖1(0100))的一個應用批注，說明了在單相IT設備電源供應器中電力干擾 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，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，同時顯著地降低電池數(shù)量。
[0063] 雖然本發(fā)明可W多種不同形式實現(xiàn)，在圖式中W及在此將被描述的本發(fā)明的詳細 較佳實施例中將理解現(xiàn)在的掲露應被視為本發(fā)明的原理的范例而不是用W將本發(fā)明廣泛 的觀點限制到實施例所描述的。
[0064] 雖然本發(fā)明有多種不同形式的實施例顯示在附圖中，并且將在本文中詳細的描述 本發(fā)明較佳