水平不间断电源设计的制作方法

本发明涉及用于高功率不间断电源的不间断电源系统(通常具有至少几十千瓦的功率，优选地具有至少一百千瓦的功率)的领域。

背景技术：

这些不间断电源(UPS)系统通常包括用于将UPS系统连接到功率分配上的中央系统级硬件，对于其必须要实现不间断操作。因此，系统级硬件可以包括用户电缆接岸(landing)，旁路，开关装置，系统用户界面等。该系统级硬件能够通常在输入/输出(I/O)封装中提供。

通常，该UPS系统进一步包括至少一个通常的多个的转换器，其也被称为不间断电源模块，其存储电功率以便经由I/O连接封装将存储的电功率提供到功率分配。转换器的数量，大小和额定功率是根据基于用户要求的UPS系统设计来选择。在该领域中，具有至少100kW的功率的UPS电源系统是常见的。

转换器通常被布置在单一的、独立的封装中，其被并联连接用于提供至少几十千瓦的功率。相应地，多个转换器能够彼此并排地提供在封装中，这实现高功率UPS系统的形成。另外，已知通过硬接线电缆将单一转换器并联连接至共同的I/O封装。相应地，转换器例如通过电缆硬接线至中央I/O封装。

由于硬接线和大构件模块，即用于转换器的大封装，上述UPS系统难以进行维修，因为转换器的移除是主要的操作，并且UPS系统的修改、例如由于改变的功率需求而导致的转换器的增加、移除或取代的适应是相当复杂的、劳动密集的并且耗时长，因为电缆连接必须被断开并且能够发生来自相邻封装和/或转换器的干扰，特别是对于没有位于一行中横向末端的转换器。同时维修的安全性能够是非常差的。

即便在电缆由汇流条所取代时，转换器仍必须被连接到汇流条，使得保持用于连接转换器的个别布线的努力。此外，汇流条的使用可能会降低UPS系统的空气循环能力。因此，由于汇流条的装配，热/冷通道和封闭的空气通道的趋势能够被折衷。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供用于高功率不间断电源系统的对接框架(docking frame)，用于与对接框架连接的不间断电源模块，以及实现简单的和安全的维护和系统修改的不间断电源系统。

这个目的是通过独立权利要求来实现的。有利的实施例在从属权利要求中给出。

特别地，本发明提供用于接收至少一个用于通常具有至少几十千瓦功率、优选地具有至少一百千瓦功率的高功率不间断电源系统的不间断电源模块的对接框架，其包括用于将不间断电源模块水平地电连接到至少另一对接框架和/或I/O模块的连接部件，由此，连接部件包括至少一个总线连接部件，以用于提供到至少另一对接框架和/或I/O模块的电连接。

本发明还提供了一种不间断电源模块，其用于通常具有至少几十千瓦功率，优选地具有至少一百千瓦功率的高功率不间断电源系统，用于与上述对接框架连接。

此外，本发明提供一种用于高功率不间断电源的不间断电源系统，其通常具有至少几十千瓦功率，优选地具有至少一百千瓦功率，其包括用于电连接不间断电源系统、如上述指定的至少一个的对接框架以及如上述指定的至少一个的不间断电源模块的I/O模块，由此I/O模块和至少一个对接框架以水平布置提供，并且对接框架接收至少一个不间断电源模块。

本发明的基本思想是提供一种用于灵活连接不间断电源(UPS)模块的对接框架，由此由于便利地将对接框架连接到另一对接框架的总线连接部件，对接框架实现在UPS系统中灵活使用。这种UPS系统固有地对于通常要求高UPS功率并且经历频繁修改或者其中功率要求频繁修改的安装地点来说非常灵活。另外，由于该UPS系统能够很容易提升等级，增长的站点能够很容易地被UPS功率支持。当然，相同的也涉及UPS系统的降低降级。总线连接部件实现UPS系统的简单地并排架构，其中通过安装寿命期限具有极大的灵活性的能力。并排架构特定实现UPS系统的简单的电并联架构。

对接框架涉及任何类型的用于接收至少一个UPS模块的封装。对接框架的内部配置能够容纳附加的功能性和应用的特定要求，例如用于缩放UPS系统或处理特定的电流和/或电压，电池配置或旁路用于相邻对接框架。因此，对接框架可以包括通常在输入/输出(I/O)封装中提供的功能性。

对接框架也能够与至少一个不间断电源模块集成提供，即，对接框架和至少一个UPS模块能够形成单一的单元供在UPS系统中使用。因此，当这种单一单元被连接到UPS系统上时，其就已经准备好使用，因为不再要求安装至少一个UPS模块。

对接框架能够提供有多个总线连接部件，使得能够形成多个电连接。因此，对接框架能够是具有用于不同电流和电压要求的配置的能力。此外，对接框架能够提供有在预定位置处通过总线连接部件的选择的系统拓扑，从而例如指示最大电流或使用电压。

对接框架优选地具有用于接收至少一个UPS模块的至少一个正面存取(access)位置。优选地，对接框架内部地提供有用于覆盖如导体，插头或端子的电气部件的盖。盖优选地是可拆卸的。

对接框架可以作为包括系统级硬件的输入/输出(I/O)框架来提供。系统级硬件可包括用户电缆接岸，旁路，静态旁路，开关装置，系统用户界面，通信部件，保护部件，分布式或共用电池等。I/O框架能够作为仅包括系统级硬件的个别框架来提供，I/O框架可被提供而没有接收本身的至少一个UPS模块的可能性。

对接框架能够具有系统级保护，其被提供以可从对接框架外部存取，即，不要求用户从内部存取。因此，仅在该至少一个UPS模块的维修期间，要求进行内部存取。优选地，对接框架包括非用户可维修的部件，例如为如保险丝的保护部件。

提供了一种合适的UPS模块设计，从而没有造成对于对接框架附加限制。这实现标准设计提供经济支持。

根据本发明的修改的实施例，对接框架包括至少一个总线连接部件，用于提供在每个横向侧处到至少另一个对接框架和/或I/O模块的电连接。因此，并排定位的对接框架内部地形成电气总线。在横向侧端处的总线连接部件能够通过例如电缆的任何种类的电导体互连。可以容易地提供采用水平设计的(其中对接框架并排地提供)的UPS系统。

根据本发明的修改的实施例，在横向侧端处的总线连接部件通过水平汇流条互连。水平汇流条有利于UPS模块的内部连接。对于安装和拆除以及对于形成至另一导体的电连接，作为导体的汇流条的处理是相对简单的。此外，根据系统拓扑通过在预定位置处的汇流条的选择可提供水平汇流条，从而例如指示最大电流或使用电压。

根据本发明的修改的实施例，对接框架被提供以接收多个不间断电源模块。多个UPS模块优选地连接到一个或一组公共总线连接部件，即多个UPS模块通常提供例如在所要求电压的功率。备选地，多个UPS模块也可以被连接到不同的总线连接部件，例如用于在一个对接框架内提供不同的电压。

根据本发明的修改的实施例，对接框架包括至少一个垂直汇流条以用于至少一个不间断电源模块的电连接，由此至少一个垂直汇流条电连接到总线连接部件。由于UPS模块能够连接到邻近UPS模块定位的垂直汇流条，由此垂直汇流条有利于至少一个UPS模块与总线连接部件的连接。对于安装和拆除以及对于形成至另一导体的电连接，作为导体的条的处理是相对简单的。此外，根据系统拓扑通过在预定位置处的汇流条的选择可提供垂直汇流条，从而例如指示最大电流或使用电压。通常，当对接框架被提供以接收在彼此顶部的多个UPS模块、即UPS模块彼此堆叠时，使用至少一个垂直汇流条。

优选地，多个不间断电源模块连接到垂直汇流条。这实现多个UPS模块至对接框架并由此至总线连接部件的简单电连接。优选地，对接框架包括用于电连接至垂直汇流条的水平汇流条。因此，对接框架可以包括正交汇流条系统以用于总线连接部件和UPS模块的简单并且有效的电互连。特别是，当对接框架包括多个垂直汇流条时，每个汇流条都可以容易地连接到UPS模块的一个电极。

根据本发明的修改的实施例，对接框架包括用于将至少一个不间断电源模块电连接到对接框架的至少一个电功率连接器。功率连接器有利于至少一个UPS模块到对接框架的电连接。功率连接器可以是用于同时连接多个电极的多极连接器。优选地，多个电极电缆连线到对接框架的水平或垂直汇流条。备选地，可以提供用于将一个UPS模块电连接到对接框架的多个单极连接器。优选地，根据对接框架的水平或垂直汇流条的位置来提供多个单极连接器，使得汇流条能够容易地连接到至少一个UPS模块的不同电极。因此，该功率连接器可提供为夹子(clip)以用于将至少一个UPS模块直接连接到汇流条。功率连接器可被提供为阳性或阴性功率连接器。还有进一步优选地，功率连接器被提供为热拔插连接器，其实现UPS模块至对接框架的简单连接。热插拔连接器在不使用工具的情况下通过UPS模块到对接框架的简单插入或相应的移除来实现UPS模块的连接或移除。此外，UPS系统的操作不必中断。对接框架例如通过内部汇流条装置在内部将连接器连接到总线连接部件。

根据本发明的修改的实施例，对接框架包括引导部件以用于引导至少一个不间断电源模块用于到对接框架中的插入。引导部件有利于至少一个UPS模块插入至对接框架或从对接框架中移除。引导部件根据所使用的UPS模块可以进行不同的设计。引导部件可以包括引导轨以用于引导可在地面上移动的UPS模块的轮子或滑动器支承。引导部件可以包括引导轨以用于支承UPS模块。因此，其中对接框架中多个引导轨提供在彼此之上，多个UPS模块可在对接框架内堆叠。引导部件可包括便于UPS模块插入和/或移除的控制杆。

根据本发明的修改的实施例，对接框架包括用于水平地连接到控制总线以用于控制至少一个不间断电源模块的外部控制总线连接器，和用于连接至少有一个不间断电源模块的至少一个内部控制总线连接器。控制总线可被提供用于控制，维修以及维护至少一个UPS模块。控制总线例如在I/O框架中实现这些特征的中央实现。优选地，内部控制总线连接器被提供为热交换连接器。进一步优选地，内部控制总线连接器与电功率连接器集成提供。

根据本发明的修改的实施例，总线连接装置包括L型连接支架。L型连接支架实现相邻对接框架的失调的补偿，使得电连接能够容易地进行。L型连接支架实现对两个维度上的失调的补偿，从而对于相邻对接框架的失调的适应提供高灵活性。在备选实施例中，连接部件可以包括用于连接相邻对接框架的条端的重叠条端或连接条，其均实现横向失调的补偿，即，一维补偿。

根据本发明的修改的实施例，对接框架被提供以对至少一个不间断电源模块建立附加进入保护等级。也被称为进入保护分类的进入保护等级通常存在在IPxy格式中，并且指示了设备通常对湿度和例如灰尘的颗粒的进入的保护。没有特别保护的设备通常被归类为IP00，其中改进的保护等级由较高的数字表示。因此，UPS模块的进入保护可以采用具有附加进入防护的合适的对接框架来进行改进，使得对接框架内的UPS模块可与单独的UPS模块相比具有更高的IP分类。优选地，对接框架被提供为高框架以用于覆盖和/或封装至少一个不间断电源模块。根据对接框架的设计，可以实现不同的IP分类。

根据本发明的修改的实施例，对接框架可提供有至少一个空气通道以用于从至少一个不间断电源模块接收废气和/或用于向所述至少一个不间断电源模块提供空气。因此，对接框架可集成提供用于UPS模块的空气循环，使得不必须单独提供相应的安装。通过向至少一个UPS模块提供新鲜冷空气，和/或通过去除已经被至少一个UPS模块加热的空气，至少一个空气通道可以容易地用于冷却至少一个UPS模块。这可以利用对接框架中的空气通道作为空气循环系统来实现。优选地，对接框架包括至少一个孔以用于“连接”至少一个UPS模块，使得新鲜空气能够被引导到至少一个UPS模块，或从至少一个UPS模块能够排除废气。进一步优选地，至少一个孔定大小和定位以与插入的至少一个UPS模块的后部废气的废气面积相匹配。还有进一步优选地，至少一个孔被提供以通过对接框架实现空气循环。因此，对接框架的设计能够实现内部空气循环。至少一个空气通道优选地提供以引导废气至水平或垂直内部汇流条用于冷却。对接框架优选地提供有延伸部以基于空气的使用而持久地与用于基于冷却系统的空气进口和/或空气出口的管道相配合。

根据本发明的修改的实施例，不间断电源模块包括用于插入到对接框架中的轮子或滑动器支承。因此，UPS模块可在地面上被支承以及移动用于与对接框架连接。

根据本发明的修改的实施例，不间断电源模块包括引导部件以用于被引导用于到对接框架中插入。引导部件可包括引导轨用于便于UPS模块插入到对接框架中和/或从对接框架中移除。引导部件可包括控制杆或一组控制杆用于便于UPS模块插入到对接框架中和/或从对接框架中移除。

附图说明

本发明的这些和其它方面将通过下文描述的实施例变得显而易见并且参考下文描述的实施例进行阐明。

在附图中：

图1示出了根据本发明第一实施例的示意示出的不间断电源系统的透视图，不间断电源系统包括多个对接框架，多个不间断电源模块以及输入/输出封装，

图2示出了在没有不间断电源模块的情况下的图1不间断电源系统的示意图的顶视图，

图3示出了根据第二和第三实施例的在没有与其连接的不间断电源模块的情况下的图1不间断电源系统的对接框架的示意图的正视图，

图4示出了根据第二实施例的在没有与其连接的不间断电源模块的情况下的图1不间断电源系统的对接框架的示意图的正视图，

图5示出了图4的根据第二实施例的对接框架的侧视图，

图6示出了根据第三实施例的在没有与其连接的不间断电源模块的情况下的图1不间断电源系统的对接框架的示意图的正视图，

图7示出了图6的根据第三实施例的对接框架的侧视图，

图8示出了按照先前所示实施例的根据第四、第五、第六和第七实施例的用于连接对接框架的总线连接部件的示意性视图，

图9示出了根据第四实施例的具有采用图8所示的总线连接部件的到相邻对接框架的附加水平示意示出的连接的图3中所示的第二实施例的对接框架的正视图，

图10示出了根据第六实施例的具有采用图8所示的总线连接部件的到相邻对接框架的附加水平示意示出的连接的图3中所示的第二实施例的对接框架的正视图，

图11示出了根据第七实施例的具有采用图8所示的总线连接部件的到相邻对接框架的附加水平示意示出的连接的图3中所示的第二实施例的对接框架的正视图，

图12示出了根据第七实施例的图11中的对接框架的连接的顶视图，以及

图13示出了根据第八实施例的对接框架的侧视图。

具体实施方式

图1示出了根据第一优选实施例的不间断电源(UPS)系统10。本实施例中的UPS系统10是具有200千瓦功率的高功率不间断电源系统。

该UPS系统10包括输入/输出(I/O)模块12，也被称为I/O封装。I/O模块12包括系统级硬件，该系统级硬件包括客户电缆接岸，旁路，静态旁路，开关装置，系统用户界面，通信部件，保护部件，分布式和公共电池。

该UPS系统10还包括多个对接框架14，16。对接框架14，16作为各接收两个不间断电源模块18的封装来提供，两个不间断电源模块18可并排连接在一个对接框架14，16内。如从图1中所看到的，提供了两种不同类型的对接框架14，16，高框架14和浅框架16。高框架14适于覆盖两个UPS模块18以相UPS模块18建立附加的进入保护级别(IPxy)。

在一个备选实施例中，对接框架14，16具有内部配置，从而容纳附加的功能性和应用的特定要求，例如用于缩放UPS系统10或处理特定的电流和/或电压，电池配置，保险丝或用于相邻对接框架14，16的旁路。

UPS系统10被提供为水平布置UPS系统，其中I/O模块12和对接框架14，16在水平布置中并排提供。本实施例中的对接框架14，16提供有两个正面存取位置20，以用于接收每个两个UPS模块18，即，每个存取位置20一个UPS模块18。存取位置20被提供以接收两个UPS模块18，在存取位置20的整个插入高度上延伸。因此，UPS模块18可在每个对接框架14，16内被并排布置。对接框架14，16在内部提供有用于覆盖例如导体，插头或端子的电气部件的可拆盖22，其将在后面更详细的描述。

如在图1中能够看到，对接框架14，16包括引导部件24，其在本实施例中被提供作为引导轨。引导轨24被提供用于引导UPS模块18插入对接框架14，16中。因此，本实施例中的UPS模块18提供有用于插入到存取位置20，到对接框架14，16中的轮子，以及用于被引导插入至对接框架14，16的相应的引导部件。

随后，将描述对接框架14，16和UPS模块18的不同实施例，其能够在上述UPS系统10中使用。上述的UPS系统10的一般原理也适用供不同的对接框架14，16和UPS模块18的示意。

图3，4和5示出了根据第二实施例的对接框架14，16，按照上述实施例其能够提供为浅框架14或高框架16。特别地，第二实施例是指图3以及图4和5的左侧部分。

在图4中在正视图中能够看到的空的对接框架14，16具有多个水平汇流条30，其在对接框架14，16内水平延伸。水平汇流条30的第一端32在对接框架14，16的外壳34上延伸，而另一第二端36保持在外壳34内。因此，水平汇流条30的两个端32，36是总线连接部件38的一部分，用于水平互连另外的对接框架14，16和/或I/O模块12，从而形成水平总线。该连接是指电连接。关于总线连接部件38的进一步细节将在下面给出。

如在图4中能够看到，对接框架14，16包括多个水平汇流条30。水平汇流条30按照系统拓扑通过在预定的位置处的水平汇流条30的选择来提供。

第二实施例中的对接框架14，16包括电功率连接器40用于将UPS模块18电连接到对接框架14，16。在这个实施例中，功率连接器40是多极连接器，用于同时连接多个电极。多个极由电缆42和内部插头44接线到对接框架14，16的水平汇流条30。功率连接器40与内部插头44一起被提供用于浮动组合件，以便于UPS模块18的插入。

第二实施例的对接框架14，16进一步包括控制杆组合件46，以用于安全插入UPS模块18以及用于将UPS模块18锁定在存取位置20中。第二实施例中的对接框架14，16还包括作为引导部件的横向引导框架48，以用于对齐UPS模块18。如在图5中能够看到，对接框架14，16包括在其底部处的轮子50以便于UPS模块18的插入。要注意的是图5中，水平汇流条30仅为示意性示出。

图3，6和7示出了根据第三实施例的对接框架14，16，根据上述实施例其能够被提供为浅框架14或高框架16。特别是，第三实施例是指图3以及图6和7的右侧部分。第三实施例的对接框架14，16被提供以接收多个在彼此顶部的UPS模块18，即，UPS模块18在存取位置20内彼此堆叠。

在图6中在正视图中能够看到空的对接框架14，16具有多个水平汇流条30，如上面关于第二实施例所描述的。此外，第三实施例的对接框架14，16包括多个垂直汇流条52以用于UPS模块18的电连接。因此，垂直汇流条电连接到水平汇流条30。垂直汇流条52按照系统拓扑通过在预定的位置处垂直汇流条52的选择来提供，从而例如指示最大电流或使用电压。

根据第三实施例，对接框架14，16包括功率连接器40，其提供为单极连接器，用于将UPS模块电连接到对接框架14，16的汇流条30，52。功率连接器40被提供为夹子以用于将UPS模块18直接连接到垂直汇流条52，即，功率连接器40夹在垂直汇流条52上。此外，功率连接器40被提供为热交换连接器，以用于在没有使用工具的情况下通过简单的将UPS模块18插入到对接框架14，16中来实现UPS模块18的连接或移除，由此，UPS系统10的操作不必中断。多个单极连接器40按照垂直汇流条52的位置来提供。

而且第三实施例的对接框架14，16包括控制杆组合件46，横向引导框架48和轮子50，如上文中关于第二实施例所描述的。应注意也在图7中，仅示意性示出水平汇流条30。

图8至12指总线连接部件38的细节，其适用于前述实施例。图8示出了根据第四，第五，第六和第七实施例的总线连接部件38，其被分别表示为A，B，C和D。

在第四实施例中，其也在图9中被示意性的示出，总线连接装置38是由水平汇流条30的端部32，36形成。水平汇流条30的端部32，36被提供为成角度的端部，其能够彼此邻接以用于连接。因此，成角度的端部能够提供有孔，以用于例如通过螺钉或螺栓连接。因此，对接框架14，16必须相对于彼此进行调节以采用总线连接部件38进行电连接。在第四实施例中，水平汇流条30的端部32，36具有相同的形状。

在第五实施例中，总线连接部件38也由水平汇流条30的端部32，36形成。水平汇流条30的第一端32被提供为重叠端部，其在水平汇流条30的轴线之外弯曲，并行于该轴线延伸。水平汇流条30的第二端36被提供为直端。为了连接，相邻对接框架14，16必须被对齐，使得水平汇流条的端部32，36重叠。端部32，36能够提供有用于例如通过螺钉或螺栓连接的孔。

在第六实施例中，其也在图10中被示意性地示出，总线连接部件38包括水平汇流条30的端部32，36和附加的连接条54。水平汇流条30的端部32，36被提供为直端。连接条54平行于相邻对接框架14，16的水平汇流条30的端部32，36安装。因此，端部32，36和连接条54提供有用于例如通过螺钉或螺栓连接的孔。通过连接条，有利于相邻对接框架14，16的横向对齐，例如当提供具有椭圆形状的孔时。在第六实施例中，水平汇流条30的端部32，36具有相同的形状。

在第七实施例中，其也在图11和12中被示意性地示出，总线连接部件38包括水平汇流条30的端部32，36以及附加L型连接支架56。水平汇流条30的第一端32被提供为成角度的端部。水平汇流条30的第二端36被提供为直端。端部32，36和连接支架56提供有用于例如通过螺钉或螺栓连接的孔。提供具有椭圆形状的孔以用于对对接框架14，16在两个维度上的失调的补偿。

如能够在图9至12中看到，连接部件38都定位在对接框架14，16内以用于安装，使得只要求正面存取。

图13示出了根据第八实施例的对接框架14，16，根据上述实施例其可被提供为浅框架14或高框架16。第八实施例的对接框架14，16具有脚58。UPS模块18能够位于对接框架14，16内的脚58的顶部。

根据上述实施例，对接框架14，16提供有外部控制总线连接器，以用于水平连接到控制总线，以及内部控制总线连接器，以用于UPS模块18的连接。对接框架14，16还提供有空气通道，以用于从UPS模块18接收废气。

尽管本发明已经在附图和前述描述中详细地图示和描述，这种图示和描述要认为是说明性的或示范性的而不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。公开的实施例的其他变体能够被本领域内并且实施要求保护的本发明的技术人员在从对图、公开和所附的权利要求的研究中理解和实现。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多数。单个处理器或控制器或其他单元可实现在权利要求中陈述的若干项目的功能。某些措施在互相不同的从属权利要求中陈述的不争事实不指示这些措施的组合无法被有利地使用。在权利要求中的任何参考标号不应该解释为限制范围。

参考标号列表

10.不间断电源系统，UPS系统

12.输入/输出模块，I/O模块，I/O封装

14.对接框架，高框架

16.对接框架，浅框架

18.不间断电源模块，UPS模块

20.存取位置

22.可拆盖

24.引导部件，引导轨

30.水平汇流条

32.水平汇流条的第一端

34.外壳

36.水平汇流条的第二端

38.总线连接部件

40.功率连接器

42.电缆

44.内部插头

46.控制杆组合件

48.引导框架，引导部件

50.轮子

52垂直汇流条

54.连接条

56.连接支架

58.脚