[发明专利]电源系统模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源系统模块。

背景技术

电源系统通常用于向负载提供电力。在此处，负载是DC负载，例如，一个计算机服务器、几个计算机服务器、数据中心等。DC负载还可以是电信设备、军事设备等。这种DC负载需要稳定并且可靠的DC功率。

在图1中，显示了具有电源系统模块PSS的典型现有技术的电源系统。电源系统模块具有两个AC输入端子AC1、AC2以及正和负DC端子DCP、DCN。DC端子连接至DC总线，该总线再连接至负载。

将AC电源(通常是主电源(mains))输入至电源系统中。电源系统模块通常包括AC-DC转换器和DC-DC转换器，用于将稳定并且可靠的DC功率提供给负载。从WO2009/028954中已知一个这种高效电源系统模块，该模块具有用于功率因子校正(PFC)的升压转换器以及LLC同步DC-DC转换器。从由EltekASA销售和推销的FlatPack2HE产品系列中，也已知这种技术。

电源系统模块还包括最少一个控制电路，通常是用于控制升压转换器和LLC转换器的数字信号处理器(DSP)。每个这种电源系统模块PSS设置于外壳内，具有连接接口以连接至DC总线、AC总线并且还可能连接至通信总线(通常基于通信总线标准，例如，CAN、RS485、12C等)。

负载还需要备用电源，来在AC主电源发生故障的情况下，确保UPS能力(不间断电源)。备用电源可以包括DC备用，通常是电池装置，将DC功率提供给DC总线。备用电源还可以包括AC备用，通常是柴油发电机，用于经由AC开关设备连接至电源系统模块PSS。

在图2中，示意性显示了典型的设备，具有在AC总线与DC总线之间连接的几个电源系统模块PSS。几个电池连接至DC总线，作为DC备用，并且另外，几个DC负载连接至DC总线。

锂离子和铅酸电池等的电池会由于过热、短路或过量充电而爆炸或着火。因此，每个电池或每个电池组需要电池控制器，以便如果发生某些情况，就断开电池。而且，如果一个电池爆炸或着火，那么就存在以下风险，即相邻电池由于因第一次事故导致它们的温度升高也会爆炸，并且引起连锁反应。

因此，通常定期地或连续地将关于电池电压、电池电流以及电池温度的信息发送给电池控制器，以便监控每个电池的状态。此外，电池可以具有内装的安全电路，该电路被配置为从DC总线断开该电池，以防止事故。在图2中，DC备用包括开关，用于根据来自电池控制器的信号，连接至DC总线以及从DC总线断开。

数据中心可以包括多个机柜，每个机柜具有多个电源系统模块和具有服务器形式的多个DC负载。这种数据中心是模块化系统，其中，可以根据需要增加、去除或更换电源系统模块、电池和/或服务器。

设计数据中心的电源具有挑战性。具有很多应当需要考虑的技术因素，例如：

-减少组件的空间，以便节省占地面积；

-减少组件的数量，以便节省占地面积；

-提高组件的效率，以便降低电量成本；

-平衡备用电池的需要(数据中心需要30-60秒长的备用容量，使用太多电池比较昂贵，并且由于服务器停机时间增加的风险，所以使用太少电池也是昂贵的)；

-减少了手工作业(大型数据中心可以具有必须手动安装的多达2-3000块电池控制器)；

-通过降低电池事故的风险，尤其降低几个相邻电池发生故障的风险，来提高了安全性。

本发明的目标在于，提供一种电源系统中使用的改进的电源系统模块，其中，总电源系统占用更少的空间，需要更少的时间来安装，并且提高了安全性。

发明内容

本发明涉及一种电源系统模块，包括：

-第一和第二AC端子；

-正和负DC端子；

-外壳；

-AC-DC转换器，其连接至该第一和第二AC端子；

-DC-DC转换器，其连接在该AC-DC转换器与内部DC总线之间；

-保护电路，其连接在该内部DC总线与该正或负DC端子之间；

控制装置，设置用于控制该AC-DC转换器和/或该DC-DC转换器；

其中，该AC-DC转换器、该DC-DC转换器以及该控制装置设置在该外壳内部；

其特征在于，该电源系统模块进一步包括备用电池装置，其包括经由电池管理系统连接至该内部DC总线的备用电池，

其中，该备用电池装置设置在该外壳内部。

一方面，该电池管理系统连接至该控制装置。