[發明專利]一種用于數據中心設備的交流不間斷供電電源及方法

在審

• 申請號: 202010104121.6
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111130211A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 李小濱
• 申請（專利權）人: 珠海華創泰能能源科技有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H01H9/54;H02J3/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義

本發明公開并提供了一種結構簡單、滿足負載不間斷供電要求、可靠性高，在電網正常情況下，運行時基本上無損耗、無噪音、不產生熱源的用于數據中心設備的交流不間斷供電電源及方法。本發明采用機械開關和人工過零滅弧技術相結合的設計，包括機械開關FS、人工滅弧單元含儲能電容器C、電力電子開關SCR、功率二極管D、限流電抗器L、充電單元CDD、過電壓保護單元NR等。本發明利用機械式快速開關通流能力強、運行時無損耗、無發熱、無噪聲以及電力電子開關速度快等特點，將兩種開關結合在一起，組合成機電組合式快速開關，實現低損耗、分閘時間小于3ms的要求。本發明應用于交流不間斷供電的技術領域。

技術領域

本發明涉及一種交流不間斷供電的技術領域,特別涉及一種用于數據中心設備的交流不間斷供電電源及方法。

背景技術

隨著高端制造、信息技術等的發展，設備對供電可靠性要求越來越高，并且負荷的功率也越來越大。如人們對數據存儲、云計算等需求日益劇增，造成數據中心的建設規模越來越大。但數據中心的服務器、存儲器等設備耗電量巨大、要求供電可靠性很高及不間斷供電，因此數據中心的供電電源設計都是通過串聯型UPS或高壓直流電源對其供電。在電網正常情況下，串聯型UPS或高壓直流電源需全額承擔負載功率，而串聯型UPS和高壓直流的電源效率約為92%-95%，運行時發出較大的熱量和較大的噪音，消耗大量的無用能源，造成較大的經濟損失，據不完全統計，每年我國僅數據中心由于電源的效率損失約100多億度電。

如何在滿足數據中心設備對電源高可靠性要求下，提高供電電源的效率是我們要解決的課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供了一種結構簡單、滿足負載不間斷供電要求、可靠性高，在電網正常情況下，運行時基本上無損耗、無噪音、不產生熱源的用于數據中心設備的交流不間斷供電電源及方法。

本發明所采用的技術方案是：所述用于數據中心設備的交流不間斷供電電源包括機械式快速開關FS、第一出線開關K1、第二出線開關K2、儲能單元BAT、逆變器PCS、維修旁路開關PK及人工過零滅弧單元，所述人工過零滅弧單元含儲能電容器C、電力電子開關SCR、功率二極管D、限流電抗器L、充電單元CDD、過電壓保護單元NR；所述第一出線開關K1的入線端與電網連接，所述第一出線開關K1的出線端依次與所述快速開關FS和所述第二出線開關K2串聯，所述第二出線開關K2的出線端與負載連接；所述人工過零滅弧單元中的所述儲能電容器C、所述電力電子開關SCR、所述限流電抗器L串聯后與所述機械開關FS并聯，所述功率二極管D與所述電力電子開關SCR并聯，所述充電單元CDD與所述儲能電容器C并聯，所述過電壓保護單元NR與機械開關FS并聯，所述人工過零滅弧單元與機械式快速開關FS并聯組合成機電組合式快速開關；所述儲能單元BAT與所述逆變器PCS串聯后并聯在所述快速開關FS和所述第二出線開關K2之間；所述維修旁路開關PK與所述第一出線開關K1的入線端和所述第二出線開關K2的出線端并聯。

所述機電組合式快速開關總的分閘時間為所述機械快速開關FS的固有分閘時間和所述人工過零滅弧單元的人工過零滅弧時間的總和，所述機電組合式快速開關總的分閘時間小于3ms。

一種實現交流不間斷供電的方法為：

a、電網正常時，電網經所述第一出線開關K1、所述機械式快速開關FS、所述第二出線開關K2直接向所述負載FZ供電，同時經所述逆變器PCS向所述儲能單元BAT充電，充電完成后，所述逆變器PCS處于鎖相待機狀態；

b、當電網發生電壓暫降或短時停電時，所述機電組合式快速開關快速斷開，使所述負載與電網斷開，所述逆變器PCS在0.5ms時間內快速建立與電網故障前同頻率、同相位、同電壓幅值的電壓給所述負載FZ供電，確保所述負載停電時間小于5ms；