更加紧凑并具有更高可靠性的电源系统技术方案

技术编号:3354107 阅读:206 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术的特征在于用于计算负载的更加紧凑并具有更高可靠性的电源系统,该系统包括连接到多个DC源的高压DC总线(32)、连接到计算负载(60)的低压DC总线(60)和电源,每个DC源通过开关连接到该高压DC总线,该开关将具有最高DC电压的DC源输送给该高压DC总线,该电源包括在高压DC总线和低压DC总线之间并联连接的多个DC/DC转换器(150、152、154、156、158、160)和被构造成调制每个DC/DC转换器以将在高压DC总线上的高压转换为在低压DC总线上输出的低压的控制器(180)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从高电压DC电源将低电压DC功率输送给 计算机负载的紧凑的并更加可靠的电源系统。
技术介绍
在电信系统、数据通信系统、计算机设备、服务器等的典型设施 中,功率几乎总是通过具有足够容量的大容量可充电蓄电池系统供应 以便使该系统渡过任何功率停止或中断。电池系统完全被钳位在单个 电池单元电压之和上,并且任何主要的功率中断都完全被桥接。因此, 来自外部源的任何电源线频率波动都被完全吸收。电池系统可以给设 备供应DC电压,并可以使与其连接的任何设备与公用电源停电、波 动以及外部电源的其它问题完全隔离。通过从外部高压AC源比如公 用电力干线或不间断电源(UPS)连续提供的充电电流可以将电池漏 电保持较小。通过静态转换开关,该系统可以在公用电源和UPS之间 选择。然后将从静态转换开关输出的高电压AC输入到输送所需的充 电电流的变压器/整流器器件。然而,常规的静态转换开关和变压器/ 整流器器件通常不提供冗余能力。因此,这些器件中的一个部件失效 就要求切断该器件以更换所损坏的部件。因为电池系统不再被充电, 因此它仅可维持系统有限的小时数,此后供电的电池将会失效。常规的电池系统通常以接近最终应用电压的电压分配DC功率。5因为损耗与电流的平方乘以电阻(I2R)成比例,因此保持I2R损耗下 降要求常规的电池系统利用昂贵、笨重且不易重新装配的母线电流分 配系统以在靠近使用点传输高电流、低电压的DC功率。过去,基于常规电池的系统已经足够。然而,近来对数据通信和 计算机服务的需求的急剧增加使得这种基于电池系统的缺陷非常明 显。在先的基于电池的系统昂贵、笨重、不灵活且占用太的空间。此 外,在电池制造过程中产生了与有毒废物相关的环境危害,处理越来 越难以忍受。目前,高压DC功率分配已经是不切实际的,因为缺乏经济的且 可量测的DC-DC电压降频转换器。非常大的超HVDC转换器已经使 用了许多年,但它们都要求巨大的设备,并且它们完全不适合于缩小 以用于在电信系统和数据通信系统中所需的普通分配电压下分配DC 功率的目的。
技术实现思路
因此本专利技术的一个目的是提供一种用于计算负载的更加紧凑并 具有更高可靠性的电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种提供低压DC但不需要大且昂 贵的中央电池系统的电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种不需要庞大、笨重、不灵活且昂 贵的母线电流分配系统的电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种在靠近预期使用点可以传送低 压DC的电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种具有冗余能力以提高可靠性的 电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种这样的电源系统,其中在该系统 运行的同时该系统的主要部件可以被取下、更换或添加到该系统中。本专利技术的进一步目的是提供一种主要部件是可热抽换的(hot swappable )电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种提高了分配电压与最终应用电压的比率的电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种更加低廉的电源系统。 本专利技术的进一步目的是提供一种利用更小的空间的电源系统。 本专利技术的进一步目的是提供一种在物理上或电气上容易重新装配的电源系统。本专利技术的进一步目的是提供一种消除了与利用基于电池的系统 相关的有毒环境问题的电源系统。本专利技术实现一种用于给计算负栽提供低压DC电压的更加紧凑 并具有更高可靠性的电源系统,这种电源系统通过连接到多个DC源 的高压DC总线、连接到计算负载的低压DC总线和电源的独特组合 实现,每个DC源通过开关连接到该高压DC总线,该开关将具有最 高电压的DC源输送给该高压DC总线,该电源包括在高压DC总线 和低压DC总线之间并联连接的多个DC/DC转换器和调制每个 DC/DC转换器以将在高压DC总线上的高压转换为在低压DC总线上 输出的低压的控制器。然而,在其它实施例中,主题专利技术不需要实现所有这些目的,其 权利要求不应当被限制到能够实现这些目的的结构或方法中。本专利技术的特征在于用于计算负栽的更加紧凑并具有更高可靠性 的电源系统,该系统包括连接到多个DC源的高压DC总线、连接到 计算负载的低压DC总线和电源,每个DC源通过开关连接到该高压 DC总线,该开关将具有最高DC电压的DC源输送给该高压DC总 线,该电源包括在高压DC总线和低压DC总线之间并联连接的多个 DC/DC转换器和被构造成调制每个DC/DC转换器以将在高压DC总 线上的高压转换为在低压DC总线上输出的低压的控制器。在一个实施例中,开关可以是二极管。电源可以包括多个电源模 块,每个电源模块包括控制器和多个DC/DC转换器。每个DC/DC转 换器可以被构造为带有通过控制器触发以调制DC/DC转换器的开关 的补偿转换器(buck converter)。每个DC/DC转换器可以包括反相器、变压器和整流器,其中反相器通过控制器循环以调制DC/DC转 换器。控制器可以被构造成使用调制来调制每个DC/DC转换器。控 制器可以被构造成使每个DC/DC转换器的开关定时交错以降低在低 压DC总线上的波动。控制器可以响应故障信号输入并被编程为响应 该故障信号打开每个DC/DC转换器的开关。控制器可以被构造成使 每个DC/DC转换器的反相器的定时交错以降低在低压DC总线上的 波动。控制器可以响应故障信号输入并被编程为响应该故障信号打开 每个DC/DC转换器的反相器。每个电源模块可以包括在多个DC/DC 转换器和低压DC总线之间并被设计成在大于电源模块的额定电流输 出的电流电平下熔断的保险丝。控制器可以被构造成基于通过电源模 块输出的电流确定所需的输出电压。控制器可以包括被构造成将所需 的系统输出电压与通过电源模块输出的电压电平进行比较并调节每 个DC/DC转换器的电压输出以使电源模块的输出大致等于所需的系 统输出电压的开关电压调节器。开关电压调节器可以利用调制调节每 个DC/DC转换器输出的电压。多个电源模块中的每个的控制器可以 利用伪阻抗以提供多个电源模块的独立负载共享。在低压D C总线上 输出的低电压可以大约在6V DC至100V DC的范围中。在低压DC 总线上输出的低电压可以大约是48V DC。控制器可以进一步被构造 成响应故障信号而输出错误信号。控制器可以进一步包括产生故障信 号的故障确定电路。多个电源模块中的每个电源模块可以包括冷却系 统。在电源模块超过预定的温度时故障检测电路可以产生故障信号。 补偿转换器可以包括输入电容器、输出电容器、电感器和开关。在高 压DC总线上的高压与在低压DC总线上的低压的比率可以是在1.1:1 至大约1000:1的范围内。在高压DC总线上的高压与在低压DC总线 上的低压的比率可以是大约10:1。在高压DC总线上的高压与在低压 DC总线上的低压的比率可以是大约2:1。电源可以容纳在箱室中。多 个电源模块中的每个电源模块可以被构造为可取下的抽屉。可取下的 抽屉可以被置于该箱室中。每个可取下的抽屉可以包括多个不同长度 的连接器,该连接器在不同的时间将电源模块的多个DC/DC转换器电连接到高压DC总线以减少放电。每个连接器可以包括在将电源模 块连接到高压DC总线时减少放电的电阻性材料。每个可取下的抽屉 可以包括通过各自的辅助电阻器或者火花抑制阻抗网络连接的辅助 触点以进一步减少放电。在系统运行本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于计算负载的更加紧凑并具有更高可靠性的电源系统,该系统包括: 连接到多个DC源的高压DC总线,每个DC源通过开关连接到该高压DC总线,该开关被构造成将具有最高DC电压的DC源输送给该高压DC总线; 连接到计算负载的低压DC 总线;和 电源,包括: 在高压DC总线和低压DC总线之间并联连接的多个DC/DC转换器,和 被构造成调制每个DC/DC转换器以将在高压DC总线上的高压转换为在低压DC总线上输出的低压的控制器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-18 60/545,444;US 2004-2-18 60/545,461其在字面上 包含所有可能的等同物,许多等同物在修改时都是不可预见的,它们 超出了那些应当被放弃的合理解释(如果有什么的话),修改的基本 原理只不过是与许多等同物相切的关系,和/或存在不能希望申请人描 述用于被修改的任何权利要求要素的某些非实质性的替代的许多其 它的原因。权利要求1. 一种用于计算负载的更加紧凑并具有更高可靠性的电源系统,该系统包括连接到多个DC源的高压DC总线,每个DC源通过开关连接到该高压DC总线,该开关被构造成将具有最高DC电压的DC源输送给该高压DC总线;连接到计算负载的低压DC总线;和电源,包括在高压DC总线和低压DC总线之间并联连接的多个DC/DC转换器,和被构造成调制每个DC/DC转换器以将在高压DC总线上的高压转换为在低压DC总线上输出的低压的控制器。2. 权利要求l的电源系统,其中所述开关包括二极管。3. 权利要求l的电源系统,其中所述电源包括多个电源模块, 每个电源模块包括控制器和多个DC/DC转换器。4. 权利要求3的电源系统,其中每个DC/DC转换器被构造为 带有通过控制器触发以调制DC/DC转换器的开关的补偿转换器。5. 权利要求3的电源系统,其中每个DC/DC转换器包括反相 器、变压器和整流器,其中反相器通过控制器循环以调制DC/DC转 换器。6. 权利要求l的电源系统,其中所述控制器被构造成调制每个 DC/DC转换器以控制输出电压或电流。7. 权利要求4的电源系统,其中所述控制器被构造成使每个 DC/DC转换器的开关定时交错以降低在低压DC总线上的波动。8. 权利要求4的电源系统,其中控制器响应故障信号输入并被 编程为响应该故障信号打开每个DC/DC转换器的开关。9. 权利要求5的电源系统,其中控制器被构造成使每个DC/DC 转换器的反相器的定时交错以减小在低压DC总线上的波动。10. 权利要求5的电源系统,其中控制器响应故障信号输入并被 编程为响应该故障信号打开每个DC/DC转换器的反相器。11. 权利要求3的电源系统,其中每个电源模块包括在多个 DC/DC转换器和低压DC总线之间并被设计成在大于电源模块的额 定电流输出的电流电平下熔断的保险丝。12. 权利要求3的电源系统,其中控制器被构造成基于通过电源 模块输出的电流确定所需的输出电压。13. 权利要求3的电源系统,其中控制器包括被构造成将所需的 系统输出电压与通过电源模块输出的电压电平进行比较并调节每个 DC/DC转换器的电压输出以使电源模块的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员:马塞尔PJ高德瑞奥彼得A丹德瑞治迈克尔A柯普克斯杰弗里A凯希
申请(专利权)人:多样化技术公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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