具有良好可维修性的不间断电源系统技术方案

本发明专利技术提供模块化不间断电源系统(100)，其包括用于接收具有该不间断电源系统(100)的功能单元的至少一个模块(104，108，118)的系统机架(102)，由此该至少一个模块(104，108，118)包括外壳(120，148)，以及该至少一个模块(104，108，118)是功率模块(104)、能量存储装置(118)和分配部件(108)中的一个，由此该至少一个模块(104，108，118)包括至少一个组件(170，172)，其可移除地连接在相应模块(104，108，118)的外壳(120，148)内，该外壳(120，148)具有至少一个维修开口(180)，以及该至少一个维修开口(180)布置成通过该至少一个维修开口(180)移除和/或插入该至少一个组件(170，172)。

【技术实现步骤摘要】
具有良好可维修性的不间断电源系统
本专利技术涉及不间断电源系统领域。更具体地说，本专利技术涉及模块化不间断电源系统，其包括用于接收至少一个模块的系统机架，至少一个模块具有不间断电源系统的功能单元，由此至少一个模块包括外壳，并且至少一个模块是功率模块，能量存储装置；以及分配组合件中的一个。此外，本专利技术涉及这种不间断电源系统的维修和维护领域。
技术介绍
本领域已知不同种类的不间断电源(UPS)系统。对于许多应用，使用静态或固态不间断电源系统。静态UPS指在其功率路径上基本不具有可活动部件的情况下，特别是不具有用来在AC电源故障的情况下提供功率的发电机的情况下的UPS。固态UPS包括例如双变换(也称作在线UPS系统)和单变换(也称作离线UPS系统)的结构。在双变换UPS系统中，UPS系统包括：电源侧AC/DC变换器单元，也称作整流器，其连接至AC电源；负载侧DC/AC变换器单元，也称作逆变器，其连接至负载：以及DC/DC变换器单元，也称作电池变换器，其通常连接至电池或其他能量存储装置。AC/DC变换器单元，DC/AC变换器单元和DC/DC变换器单元通过DC链路彼此连接。在正常操作下，来自AC电源的AC功率通过AC/DC变换器单元和DC/AC变换器单元被提供给负载。在AC电源故障的情况下，负载经由DC/DC变换器单元和DC/AC变换器单元从能量存储装置供电。AC/DC变换器单元，负载侧DC/AC变换器单元和DC/DC变换器单元在共同的外壳中作为功率模块提供，其可包括附加的组件。这些组件包括用来允许适当的功率变换的大功率电容器(例如输入AC滤波器或输出AC滤波器)以及用于DC滤波和能量存储的电容器组。此外，UPS系统通常包括分配组合件，其用于电气连接至例如电源和负载。分配组合件通常包括开关、熔断器、端子以及其他。UPS系统还可包括控制接口、用户接口或其他。为了采用最小的费用来达到最好的性能，AC和DC滤波器的滤波电容器基于电气、机械和环境参数以及成本和可靠性来选择。由于其大容量密度，DC电解电容器适于DC滤波和能量存储。遗憾的是，DC电解电容器不能用于AC滤波。聚合物薄膜电容器对于AC滤波来说是很好的选择，但是，如果将其用于DC滤波和存储，则其将增大DC滤波器的大小和成本。出于上述原因，DC电解电容器通常被用于DC电容器组，而聚合物薄膜电容器通常被选择用于AC滤波。尽管近年来技术改进，但是所有高质量电容器制造商为他们的电容器提供了使用期限期望。由于这个参数统计推导，因此其缺少充足的精度来确定系统中的第一个电容何时将故障。此外电容器的寿命期望受到若干参数如例如电压、电流或频率的操作条件以及例如温度或湿度的环境条件的影响，其对于监测或定义是非常困难的。类似的，UPS系统的模块的其他组件也可能经历损耗和老化。因此，存在UPS系统的不同组件，其可能需要替换。为了增大UPS系统的平均故障间隔时间(MTBF)，可能需要这些组件的定期替换。这种定期替换增加了系统的可靠性和功率质量。但是，由于组件的成本和替换的成本，替换不是免费的。在单变换UPS系统中，负载直接连接至AC电源。单变换UPS系统包括：能量存储装置，其通常为电池；DC/AC变换器单元，也称作逆变器；以及常常包括变压器。能量存储装置电连接至DC/AC变换器单元以向DC/AC变换器单元提供DC功率，并且DC/AC变换器单元电连接至变压器，变压器将由DC/AC变换器单元提供的AC电压变换为所需的负载电压。公用事业断开通常被提供以将DC/AC变换器单元与负载侧分开。关于模块和组件的上述原理中的一些也适用于单变换UPS系统。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有提高的可维修性的不间断电源系统，其可以以有效的方式得到维护。该目的通过独立权利要求实现。在从属权利要求中给出了有利的实施例。特别的，本专利技术提供一种模块化不间断电源系统，包括用于接收至少一个模块的系统机架，至少一个模块具有不间断电源系统的功能单元，由此，该至少一个模块包括外壳，并且该至少一个模块是功率模块，能量存储装置以及分配组合件中的一个；由此该至少一个模块包括至少一个组件，其可移除地连接在相应模块的外壳内，外壳具有至少一个维修开口(serviceopening)，并且该至少一个维修开口布置成通过至少一个维修开口移除和/或插入至少一个元件。本专利技术的基本思想是提供一种模块化不间断电源(UPS)系统，其实现对组件的简单和快速进入(access)，组件通常具有有限的寿命。因此，基于该至少一个维修开口，可以通过至少一个维修开口移除和/或插入至少一个组件。这允许例如以减少的时间替换至少一个组件。对外壳的进入可被限制为从外部的进入。如同打开模块外壳的时间的消耗时间的操作可被忽略，使得该至少一个组件的替换可在短时间内实现。总之，由于从模块的外壳的外部实现直接进入至少一个组件，由此模块化UPS系统实现提高的可维修性。相应的，维护成本可降低在可忽略的投入。该至少一个组件可以是UPS系统的任何部分，包括板，子组合件或个别组件，其通常遭受周期性的或者非周期性的维护。该至少一个组件可以被预先测试用于校正功能性并被运送以供使用。因此，当要求替换时，不要求该至少一个组件的附加的测试。该至少一个元件还可以可移除地连接在外壳内并以插入状态延伸经过外壳的边界。本上下文的重点是连接从外部通过至少一个维修开口进行。因此，通过至少一个维修开口插入至少一个组件不需要该至少一个元件被外壳的边界完全包围。模块可包括主印刷电路板(PCB)，在其上可移除地安装至少一个组件。相应模块的另外部分也可安装在主PCB上。UPS系统可以是独立系统或系统安装的部分。此外，模块化UPS系统可包括模块的任何组合。特别地，UPS系统可包括多个功率模块(其并联电连接)和/或多个能量存储装置。根据本专利技术的修改实施例，该至少一个元件形成模块化不间断电源系统的总体功能块。组件中总体功能块的布置有利于UPS系统的维护。由此，通过单个替换操作可整体替换功能组件。根据本专利技术的修改实施例，至少一个组件是以下中的一个：总DC链路电容或多轨DC链路的子集、例如轨，至少一个功率模块功能例如AC/DC变换器单元、DC/DC变换器单元或DC/AC变换器单元的滤波电容，用于例如AC/DC变换器单元、DC/DC变换器单元或DC/AC变换器单元的功能断开，例如辅助电源的系统子功能，例如风扇组合件或热交换器的冷却装置，UPS系统内具有特定功能的印刷电路板，或上述功能性的任何组合。这些组件在通常经受磨损和老化的组件中。因此，作为保护措施或在故障的情况下要求这些组件的替换和维护。电容通常被提供为具有多个电容器的电容器组并且因此可被整体替换。将电容器组与其它系统级组件分开减小了备件成本。电容器安装在特定的板上，其可被轻易放置以进入外壳内的位置，即维修开口。功能断开可以被实现为接触器、继电器、开关、熔断器或电路断路器。根据本专利技术的修改实施例，该至少一个组件包括组件印刷电路板，以及该至少一个组件在该外壳内与其组件印刷电路板可移除地连接。该组件印刷电路板(PCB)有利于替换例如功能组，其通常被提供在组件PCB上，使得功能组的替换可通过替换单个件实现。组件PCB优选连接至相应模块的主PCB。根据本专利技术的修改实施例，该至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化不间断电源系统(100)，所述模块化不间断电源系统(100)包括用于接收具有所述不间断电源系统(100)的功能单元的至少一个模块(104，108，118)的系统机架(102)，由此所述至少一个模块(104，108，118)包括外壳(120，148)，以及所述至少一个模块(104，108，118)是以下中的一个：功率模块(104)，能量存储装置(118)，以及分配组合件(108)，其特征在于所述至少一个模块(104，108，118)包括至少一个组件(170，172)，其可移除地连接在相应模块(104，108，118)的所述外壳(120，148)内，所述外壳(120，148)具有至少一个维修开口(180)，以及所述至少一个维修开口(180)布置成通过所述至少一个维修开口(180)移除和/或插入所述至少一个组件(170，172)。

【技术特征摘要】
2015.11.04 DE 102015118907.01.一种模块化不间断电源系统(100)，所述模块化不间断电源系统(100)包括用于接收具有所述不间断电源系统(100)的功能单元的至少一个模块(104，108，118)的系统机架(102)，由此所述至少一个模块(104，108，118)包括外壳(120，148)，以及所述至少一个模块(104，108，118)是以下中的一个：功率模块(104)，能量存储装置(118)，以及分配组合件(108)，其特征在于所述至少一个模块(104，108，118)包括至少一个组件(170，172)，其可移除地连接在相应模块(104，108，118)的所述外壳(120，148)内，所述外壳(120，148)具有至少一个维修开口(180)，以及所述至少一个维修开口(180)布置成通过所述至少一个维修开口(180)移除和/或插入所述至少一个组件(170，172)。2.根据权利要求1所述的模块化不间断电源系统(100)，其特征在于所述至少一个组件(170，172)形成所述模块化不间断电源系统(100)的总体功能块。3.根据前述权利要求1或2所述的模块化不间断电源系统(100)，其特征在于所述至少一个组件(170，172)是以下中的一个：总DC链路电容(134)或多轨DC链路(132)的子集，例如轨，至少一个功率模块功能例如AC/DC变换器单元(126)、DC/DC变换器单元(130)或DC/AC变换器单元(128)的滤波电容，用于例如AC/DC变换器单元(126)、DC/DC变换器单元(130)或DC/AC变换器单元(128)的功能断开(152，158，162)，系统子功能，例如辅助电源，冷却装置，例如风扇组合件(142)或热交换器，UPS系统(100)内具有特定功能的印刷电路板(184)，或上述功能性的任何组合。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的模块化不间断电源系统(100)，其特征在于所述至少一个组件(170，172)包括组件印刷电路板(184)，以及所述至少一个组件(170，172)在所述外壳(120，148)内与其组件印刷电路板(184)可移除地连接。5.根据任何前述权利要求所述的模块化不间断电源系统(100)，其特征在于所述至少一个组件(170，172)和所述至少一个维修开口(180)包括对应的插入部件，其适于确保以预定方式将所述至少一个组件(170，172)插入到所述至少一个维修开口(180)中。6.根据任何前述权利要求所述的模块化不间断电源系统(100)，其特征在于所述至少一个组件(170，172)和所述至少一个维修开口(180)包括对应的连接部件(196)，其适于确保以预定方式在所述至少一个维修开口(180)中电气和...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·安托尼亚扎，M·莫特尼，Z·加尔，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH