(57)【要約】      （修正有）【課題】データセンタ用の電力システムの効率を高めるとともに製造コストを下げる。【解決手段】重要な電気機器と、交流（ＡＣ）変圧器１２１と、ＡＣ電力分配ユニット（ＰＤＵ）１２３と、整流変圧器２３１と、ＤＣＰＤＵ２３３とを備えるデータセンタ用の電力システム２００において、ＡＣ変圧器１２１は、第１の商用電力１２０から第１の高いＡＣ電力を受け取って、第１の高いＡＣ電力を低いＡＣ電力に変換するために利用され、ＡＣＰＤＵ１２３は、低いＡＣ電力を受け取りかつ低いＡＣ電力をデータセンタの重要な電気機器に印加する。さらに、整流変圧器２３１は、第２の商用電力１３０から第２の高いＡＣ電力を受け取って、第２の高いＡＣ電力を低い直流（ＤＣ）電力に変換かつ整流し、またＤＣＰＤＵ２３３は低いＤＣ電力を受け取って、低いＤＣ電力を重要な電気機器に印加する。【選択図】図４
2014135881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データセンタ用の電力システムであって、
前記データセンタに配置された第１の重要な電気機器であって、第１の入力ポートと第２の入力ポートとを有する第１の電力供給ユニットを含む第１の重要な電気機器と、
第１の商用電力から第１の高いＡＣ電力を受け取って、前記第１の高いＡＣ電力を第１の低いＡＣ電力に変換するための交流（ＡＣ）変圧器と、
前記第１の低いＡＣ電力を受け取るための前記ＡＣ変圧器に接続され、かつ前記第１の低いＡＣ電力を前記データセンタの前記第１の重要な電気機器に印加するための前記第１の入力ポートに接続された第１のＡＣ電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、
第２の商用電力から第２の高いＡＣ電力を受け取って、前記第２の高いＡＣ電力を低い直流（ＤＣ）電力に変換するための整流変圧器と、
前記低いＤＣ電力を受け取るための前記整流変圧器に接続され、かつ前記低いＤＣ電力を前記データセンタの前記第１の重要な電気機器に印加するための前記第２の入力ポートに接続されたＤＣ  ＰＤＵと、
を備える電力システム。
【請求項２】
前記整流変圧器が、前記第２の高いＡＣ電力を第２の低いＡＣ電力にさらに変換する、請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記第２の低いＡＣ電力を受け取りかつ印加するための前記整流変圧器に接続された第２のＡＣ  ＰＤＵと、
前記データセンタに配置された第２の重要な電気機器であって、前記第１の低いＡＣ電力および前記第２の低いＡＣ電力を受け取るための第２の電力供給ユニットを含む第２の重要な電気機器と、
前記データセンタに配置された第３の重要な電気機器であって、前記低いＤＣ電力を受け取るための第３の電力供給ユニットを含む第３の重要な電気機器と、
前記データセンタに配置された重要でない電気機器であって、前記第１の低いＡＣ電力および前記第２の低いＡＣ電力を受け取るための第４の電力供給ユニットを含む重要でない電気機器と、
前記第２の重要な電気機器の非遮断を確実にするために、前記第２の重要な電気機器と前記第２のＡＣ  ＰＤＵとの間に配置された無停電電源（ＵＰＳ）装置と、
前記第２の高いＡＣ電力が遮断されたときに前記ＤＣ  ＰＤＵを介してＤＣ電力を前記第１の重要な電気機器に印加するための前記ＤＣ  ＰＤＵに接続されたバッテリバンクと、
をさらに備える、請求項２に記載の電力システム。
【請求項４】
前記第１の電力供給ユニットが、
前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートを有する二重入力端子と、
前記二重入力端子に電気的に接続された電力変換回路と、
前記二重入力端子用の電力モードを選択するために、前記二重入力端子に電気的に接続された入力源選択制御器と、
前記二重入力端子用の入力電力負荷を調整するための前記入力源選択制御器に電気的に接続された負荷調整スイッチ回路と、
前記二重入力端子と、前記二重入力端子における電力供給状態を検出するための前記入力源選択制御器とに電気的に接続された自動スイッチ回路と、
前記第１の重要な電気機器に電力を供給するために、前記電力変換回路に電気的に接続された出力端子と、
を備える、請求項１に記載の電力システム。
【請求項５】
前記電力変換回路が、
前記第１の低いＡＣ電力を第１の一方向の直流に変換するための全波整流回路と、
前記低いＤＣ電力を第２の一方向の直流に変換するためのＤＣ−ＤＣ変換器とを含み、
前記第１の一方向の直流および前記第２の一方向の直流が集束して、前記出力端子への第３の一方向の直流を形成する、請求項１に記載の電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力システムに関し、より具体的には、本発明はデータセンタ用の整流変圧器を有する電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報技術時代の登場により、データセンタは、ほとんど全ての大企業の経営にとって重要になってきた。データセンタに依存する代表的な企業には、金融サービス会社、行政機関、防衛産業、病院、商業ウェブサイト等が含まれる。ますます多くのデータを受け入れて処理する必要性が増大しているので、ますます大きな需要がデータセンタのインフラストラクチャに向けられている。
【０００３】
データセンタは、典型的に、単一の機械によっては達成できない処理タスクを同時に実行する多くのラックのサーバを収容する。データセンタの役割は、企業にとって重大であることが多く、また典型的に、データセンタの停止時間は、データセンタに依存し得る企業および他の機関に厳しい結果をもたらす可能性がある。停電は珍しいことではないので、データセンタは、しばしば停止時間をもたらすであろう共用サービスからの電力供給における遮断に対処するために電力システムを使用する。
【０００４】
計算資源に緊急電力を供給するために設計された１つの電力システムは、無停電電源（ＵＰＳ）と呼ばれる。典型的なデータセンタ展開では、ＵＰＳが、共用サービスからの入力電力端子と、サーバが互いに接続されるデータセンタの１つ以上の電力分配ユニットとの間に配置される。商用電力が適切に機能しているとき、ＵＰＳは、バッテリを充電するため共用サービスからのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するために内部の整流器を使用して、ＵＳＰのバッテリを充電するために商用電力の部分を使用する。共用サービスからの残りの電力の大部分は、地点による使用のために．通過する。商用電力の遮断が生じた場合、ＵＰＳは、インバータを使用して、ＵＰＳのバッテリに蓄電されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換することによって、地点に一時的なバックアップ電力を供給する。この一時的な電力は、短時間利用可能であり、補助の電力供給（例えば発電機）をオンにすることを可能にするか、あるいは機器を安全にシャットダウンすることを可能にし、これによって致命的な損失が回避される。
【０００５】
ＵＰＳの整流器およびインバータによって実行される電力変換は、比較的非効率であるので、ＵＰＳプロセスは、最大１０〜１２％の電力損失をもたらすことがある。大規模データセンタにとって、この非効率は非常に重大であり得る。このことは、電力の浪費およびそれと関連するコストであるのみならず、ＵＰＳに熱を発生させ、したがって、空調システムを使用して追加の熱を除去するために追加の電力を必要とする。
【０００６】
さらに、データセンタ用の電力システムは時折多くのＵＰＳジュールを有し、電力システムの製造コストは非常に高価となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、データセンタ用の電力システムの効率を高めることである。
【０００８】
本発明の他の目的は、電力システムの製造コストを下げることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的に取り組むために、本発明は、第１の重要な電気機器、交流（ＡＣ）変圧器、第１のＡＣ電力分配ユニット（ＰＤＵ）、および整流変圧器とＤＣ  ＰＤＵを備えるデータセンタ用の電力システムを提供する。第１の重要な電気機器はデータセンタに配置され、第１の重要な電気機器は、第１の入力ポートと第２の入力ポートとを有する第１の電力供給ユニットを含む。ＡＣ変圧器は、第１の商用電力から第１の高いＡＣ電力を受け取って、第１の高いＡＣ電力を第１の低いＡＣ電力に変換するために利用される。第１のＡＣ  ＰＤＵは、第１の低いＡＣ電力を受け取るためのＡＣ変圧器に接続され、第１の低いＡＣ電力をデータセンタの第１の重要な電気機器に印加するための第１の入力ポートに接続される。整流変圧器は、第２の商用電力から第２の高いＡＣ電力を受け取って、第２の高いＡＣ電力を低い直流（ＤＣ）電力に変圧かつ整流するために利用される。ＤＣ  ＰＤＵは、低いＤＣ電力を受け取るための整流変圧器に接続され、低いＤＣ電力をデータセンタの第１の重要な電気機器に印加するための第２の入力ポートに接続される。
【００１０】
特定の実施形態において、第１の重要な電気機器は情報技術（ＩＴ）機器を含む。
【００１１】
特定の実施形態において、さらに、整流変圧器は、第２の高いＡＣ電力を第２の低いＡＣ電力に変換する。それらの場合、さらに、電力システムは、第２の低いＡＣ電力を受け取りかつ印加するための整流変圧器に接続された第２のＡＣ  ＰＤＵを備える。
【００１２】
特定の実施形態において、さらに、電力システムは、第２の重要な電気機器、第３の重要な電気機器、および重要でない電気機器を備える。第２の重要な電気機器、第３の重要な電気機器および重要でない電気機器の全てはデータセンタに配置される。第２の重要な電気機器は、第１の低いＡＣ電力および第２の低いＡＣ電力を受け取るための第２の電力供給ユニットを含む。第３の重要な電気機器は、低いＤＣ電力を受け取るための第３の電力供給ユニットを含む。重要でない電気機器は、第１の低いＡＣ電力および第２の低いＡＣ電力を受け取るための第４の電力供給ユニットを含む。
【００１３】
特定の実施形態において、さらに、電力システムは、第２の重要な機器と第２のＡＣ  ＰＤＵとの間に配置された第２の重要な電気機器の非遮断を確実にするための無停電電源（ＵＰＳ）装置を備える。
【００１４】
特定の実施形態において、さらに、電力システムは、第２の高いＡＣ電力が遮断されたときにＤＣ  ＰＤＵを介してＤＣ電力を第１の重要な電気機器に印加するためのＤＣ  ＰＤＵに接続されたバッテリバンクを備える。
【００１５】
特定の実施形態において、さらに、電力システムは、ＡＣ変圧器と整流変圧器とにそれぞれ接続された発電装置を備える。これらの場合、発電装置は、出力制御ユニットおよび複数の発電機を備える。出力制御ユニットは、ＡＣ変圧器と整流変圧器とにそれぞれ接続される。複数の発電機は、出力制御ユニットに並列に接続される。
【００１６】
特定の実施形態において、さらに、電力システムは、第１のスイッチングユニット、第２のスイッチングユニット、第３のスイッチングユニットおよび第４のスイッチングユニットを備える。第１のスイッチングユニットは、ＡＣ変圧器と第１の商用電力とにそれぞれ接続される。第２のスイッチングユニットは、発電装置の出力制御ユニットとＡＣ変圧器とにそれぞれ接続される。第３のスイッチングユニットは、整流変圧器と第２の商用電力とにそれぞれ接続される。第４のスイッチングユニットは、発電装置の出力制御ユニットと整流変圧器とにそれぞれ接続される。
【００１７】
特定の実施形態において、重要な電気機器の第１の電力供給ユニットは、二重入力端子、電力変換回路、入力源選択制御器、負荷調整スイッチ回路、自動スイッチ回路および出力端子を備える。これらの場合、さらに、電力変換回路は、全波整流回路およびＤＣ−ＤＣ変換器を含む。
【００１８】
特定の実施形態において、データセンタはティア３のデータセンタである。
【００１９】
上述のように、本発明に開示したデータセンタ用の電力システムは、電力システムの３５％を越える製造コストを節減することが可能である。さらに、本発明のデータセンタ用の電力システムはまた、データセンタ用の標準電力システムよりも７．３％を越える効率を促進することが可能である。
【００２０】
本明細書は、添付図面に鑑みて読まれる次の詳細な説明からより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】データセンタ用の標準電力システムを示した概略図である。
【図２】主な無停電電源（ＵＰＳ）装置を示した概略図である。
【図３】発電装置を示した概略図である。
【図４】本発明によるデータセンタ用の電力システムの実施形態を示した概略図である。
【図５】データセンタの重要な電気機器の二重入力電力供給ユニットの実施形態を例示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次の説明は、本発明の実施形態の実現例の一例として与えられる図面を有する図の説明を含む。図面は、一例としてかつ限定なしに理解されるべきである。本明細書に使用されているように、１つ以上の「実施形態」に対する引用は、本発明の少なくとも１つの実現例に含まれる特定の特徴、構造、または特性を記載していると解釈される。したがって、本明細書に現れる「一実施形態において」または「代替実施形態において」のような句は、本発明の様々な実施形態および実現例を記載しており、必ずしも全て同一の実施形態を指すものではない。しかし、それらはまた必ずしも相互に排他的ではない。
【００２３】
ある詳細および実現例の次の説明は、以下に記載した実施形態のいくつかまたは全てを示し得る図の説明を含み、ならびに本明細書に提示した創意に富んだ構想の他の可能な実施形態または実現例を論じる。本発明の実施形態の概略が以下に提供され、図面を参照したより詳細な説明が続く。
【００２４】
本発明は、電力システムの効率を促進するためのかつ電力システムの製造コストを下げるための多くのＵＰＳユニットなしに、データセンタ用の電力システムを提供する。
【００２５】
図１を参照すると、データセンタ１１０用の標準電力システム１００を示した概略図が示されている。データセンタ１１０は、３つの種類の装置、すなわち、第１の重要な電気機器１１１、第２の重要な電気機器１１３、第３の重要な電気機器１１５および重要でない電気機器１１７を少なくとも含む。
【００２６】
第１の重要な電気機器１１１は情報技術（ＩＴ）機器を含む。ＩＴ機器は、次のような機能、すなわち、キャリアの電気通信ネットワークを操作および管理すること、データセンタに基づくアプリケーションをキャリアの顧客に直接提供すること、それらの顧客にサービスを提供するためにサードパーティーにホストアプリケーションを提供すること、またこれらのおよび同様のデータセンタのアプリケーションの組み合わせを提供することに使用することが可能である。しかし、ＩＴ機器は、実施形態はこれらの機能に限定されない。
【００２７】
第２の重要な電気機器１１３は交流（ＡＣ）負荷装置を含み、第３の重要な電気機器１１５は直流（ＤＣ）負荷装置を含む。本発明において、第２の重要な電気機器１１３および第３の重要な電気機器１１５は、ＩＴ機器ではないが、ファンおよびセキュリティシステムのようなデータセンタにとって重要である。
【００２８】
重要でない電気機器１１７は、空調および照明システムのコンプレッサのような電力の短期遮断に耐え得るＡＣ負荷装置を含む。
【００２９】
２００５年に米国規格協会（ＡＮＳＩ）／遠距離通信工業会（ＴＩＡ）−９４２は、徹底的に量化可能にデータセンタの４つのレベル（ティアと呼ばれる）を規定しているデータセンタ用の遠距離通信インフラストラクチャの規格を公表した。ティアがより高いと、それだけ利用可能性が大きくなる。ティア１の要件は、単一の非冗長の分配経路が情報技術（ＩＴ）機器、および非冗長の容量構成要素にサービスすることを含み、ティア２の要件は、ティア１の全ての要件を満たすかまたは越えることを含み、ティア３の要件は、ティア１およびティア２の全ての要件を満たすかまたは越えること、独立した多数の分配経路がＩＴ機器にサービスすることを含み、また全てのＩＴ機器は、二重に電力が供給され、地点のアーキテクチャのトポロジと完全に両立できなければならず、ティア４の要件は、ティア１、ティア２およびティア３のすべての要件を満たすかまたは越えることを含み、冷却塔と加熱、換気と空調（ＨＶＡＣ）システムを含めて、全ての冷却装置は独立して二重に電力が供給される。
【００３０】
例示的な実施形態において、データセンタ１１０はティア３のデータセンタである。したがって、データセンタ１１０は、第１の商用電力１２０と第２の商用電力１３０とから二重に電力が供給される。
【００３１】
この電力システム１００において、第１の商用電力１２０は、第１のＡＣ変圧器１２１に第１の高いＡＣ電力を供給する。第１の高いＡＣ電力を受け取った後、第１のＡＣ変圧器１２１は、第１の高いＡＣ電力を第１の低いＡＣ電力に変換する。第１の低いＡＣ電力は、第１のＡＣ変圧器１２１に接続される第１のＡＣ電力分配ユニット（ＰＤＵ）に送られ、第１のＡＣ  ＰＤＵは、第１の低いＡＣ電力を、データセンタ１１０の第１の重要な電気機器１１１、第２の重要な電気機器１１３、第３の重要な電気機器１１５および重要でない電気機器１１７にそれぞれ印加する。
【００３２】
さらに、第２の商用電力１３０は、第２のＡＣ変圧器１３１に第２の高いＡＣ電力を供給する。同様に、第２の高いＡＣ電力を受け取った後、第２のＡＣ変圧器１３１は、第２の高いＡＣ電力を第２の低いＡＣ電力に変換する。第２の低いＡＣ電力は、第２のＡＣ変圧器１３１に接続される第２のＰＤＵに送られ、第２のＰＤＵは、第２の低いＡＣ電力を、データセンタ１１０の主な無停電電源（ＵＰＳ）装置３００および重要でない電気機器１１７にそれぞれ印加する。主なＵＰＳ装置３００は、電力の非遮断を確実にするために、第１の重要な電気機器１１１、第２の重要な電気機器１１３および第３の重要な電気機器１１５に接続される。
【００３３】
第１の高いＡＣ電力および第２の高いＡＣ電力の値は、異なる国家において異なり、第１の低いＡＣ電力および第２の低いＡＣ電力は、ユーザの要件に応じて異なるべきであることが予想される。したがって、それらの電力の正確な値は限定されるべきではない。
【００３４】
図２を参照すると、主なＵＰＳ装置３００を示した概略図が示されている。主なＵＰＳ装置３００は、出力制御ユニット３０１および複数のＵＰＳユニット３０３を含み、複数のＵＰＳユニット３０３の各々は、出力制御ユニット３０１に並列に接続される。出力制御ユニット３０１は、第１の重要な電気機器１１１、第２の重要な電気機器１１３および第３の重要な電気機器１１５に電気的に接続される。例示的な実施形態において、複数のＵＰＳユニット３０３は、ＵＰＳユニット１，．．．，ＵＰＳユニットｎおよびＵＰＳユニットｎ＋１を含む。ＵＰＳユニットｎ＋１はエラー許容誤差のために使用され、主なＵＰＳ装置３００の動作を確実にする。
【００３５】
図１では、第１の重要な電気機器１１１は、第１のＰＤＵ１２３および主なＵＰＳ装置３００に電気的に接続するための２つのポートを有する第１の電力供給ユニット（ＰＳＵ）１１１１を含む。第２の重要な電気機器１１３は、第１のＰＤＵ１２３および主なＵＰＳ装置３００に電気的に接続するための２つのポートを同様に有する第２の電力供給ユニット１１３１を含む。第３の重要な電気機器１１５は、第１のＰＤＵ１２３および主なＵＰＳ装置３００に電気的に接続するための２つのポートを同様に有する第３の電力供給ユニット１１５１を含み、また第３の電力供給部１１５１は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するためのＡＣ−ＤＣ変換器をさらに含む。第４の電力供給ユニット１１７１は、第１のＰＤＵ１２３および主な第２のＰＤＵ１３３に電気的に接続するための２つのポートを同様に有する。
【００３６】
図１では、さらに、電力システム１００は発電装置４００を含み、発電装置４００は、第１のＡＣ変圧器１２１と第２のＡＣ変圧器１３１とにそれぞれ接続される。発電装置４００は、第１の高いＡＣ電力が第１の商用電力１２０によって供給されず、かつ第２の高いＡＣ電力は同時に第２の商用電力１３０によって供給されないときに電力を発生するために使用される。
【００３７】
図３を参照すると、発電装置４００を示した概略図が示されている。発電装置４００は、出力制御ユニット４０１および複数の発電機４０３を備え、複数の発電機４０３の各々は、出力制御ユニット４０１に並列に接続される。出力制御ユニット４０１は、第１のＡＣ変圧器１２１と第２のＡＣ変圧器１３１とにそれぞれ電気的に接続される。例示的な実施形態において、複数の発電機４０３は、発電機１，．．．，発電機ｎおよび発電機ｎ＋１を含む。発電機ｎ＋１はエラー許容誤差のために使用され、発電機４０３の各々は、発電装置４００の動作に影響を及ぼすことなく維持するために直ちに遮断されるべきである。
【００３８】
図１では、さらに、電力システム１００は、第１のスイッチングユニット１２５、第２のスイッチングユニット１２７、第３のスイッチングユニット１３５および第４のスイッチングユニット１３７を含む。第１のスイッチングユニット１２５は、第１のＡＣ変圧器１２１と第１の商用電力１２０とにそれぞれ接続される。第２のスイッチングユニット１２７は、発電装置４００の出力制御ユニット４０１と第１のＡＣ変圧器１２１とにそれぞれ接続される。第１のスイッチングユニット１２５は、第１の商用電力１２０からの第１の高いＡＣ電力が、第１のＡＣ変圧器１２１に送られるかまたは否かに関わらずスイッチングするために使用される。第２のスイッチングユニット１２７は、発電装置４００からの電力が第１のＡＣ変圧器１２１に送られるかどうかに関わらずスイッチングするために使用される。さらに、第３のスイッチングユニット１３５は、第２のＡＣ変圧器１３１と第２の商用電力１３０とにそれぞれ接続される。第４のスイッチングユニット１３７は、発電装置４００の出力制御ユニット４０１と第２のＡＣ変圧器１３１とにそれぞれ接続される。同様に、第３のスイッチングユニット１３５は、第２の商用電力１３０からの第２の高いＡＣ電力が、第２のＡＣ変圧器１３１に送られるかまたは否かに関わらずスイッチングするために使用される。第４のスイッチングユニット１３７は、発電装置４００からの電力が第２のＡＣ変圧器１３１に送られるかどうかに関わらずスイッチングするために使用される。
【００３９】
上述の説明のように、データセンタ１１０用の標準電力システム１００は、多くのＵＰＳユニット３０３（１からｎ＋１）を含む主なＵＰＳ装置３００を必要とする。ＵＰＳユニット３０３の各々は複雑な回路およびスイッチを有し、したがって、主なＵＰＳ装置３００の製造コストは非常に高価である。さらに、主なＵＰＳ装置３００の複雑な回路およびスイッチは、電力システム１００の効率を低下させる。
【００４０】
図４を参照すると、本発明によるデータセンタ２１０用の電力システム２００の実施形態を示した概略図が示されている。図４では、電力システム２００のいくつかの構成要素（例えば、第１の商用電力１２０、ＡＣ変圧器１２１、第１のＡＣ  ＰＤＵ１２３、第１のスイッチングユニット１２５、第２のスイッチングユニット１２７、第２の商用電力１３０、第３のスイッチングユニット１３５、第４のスイッチングユニット１３７および発電装置４００）は、電力システム１００の構成要素と同様または同一であり、それらの構成要素は明確さのため同一の参照番号で使用される。さらに、それらの構成要素の詳細な機能は簡明さのため繰り返さない。
【００４１】
図４に示した電力システム２００は、整流変圧器２３１を使用して、第２のＡＣ変圧器１３１を置き換え、また図１に示した電力システム１００の主なＵＰＳ装置３００を省略する。
【００４２】
図４では、データセンタ２１０はまた、第１の重要な電気機器２１１、第２の重要な電気機器２１３、第３の重要な電気機器２１５および重要でない電気機器２１７を含む。第１の重要な電気機器２１１、第２の重要な電気機器２１３、第３の重要な電気機器２１５および重要でない電気機器２１７の動作は、図１のデータセンタ１１０の第１の重要な電気機器１１１、第２の重要な電気機器１１３、第３の重要な電気機器１１５および重要でない電気機器１１７と同様である。同様に、第１の重要な電気機器２１１は第１の電力供給ユニット２１１１を有し、第２の重要な電気機器２１３は第２の電力供給ユニット２１３１を有し、第３の重要な電気機器２１５は第３の電力供給ユニット２１５１を有し、また重要でない電気機器２１７は第４の電力供給ユニット２１７１を有する。しかし、図４では、第１の電力供給ユニット２１１１は、ＤＣ電力を直接受け取ることが可能である。さらに、第３の重要な電気機器２１５はＤＣ負荷装置であり、第３の電力供給ユニット２１５１も、費用を節減するためにＡＣ−ＤＣ変換器なしにＤＣ電力を直接受け取ることが可能である。
【００４３】
例示的な実施形態において、整流変圧器２３１は、第３のスイッチングユニット１３５と第４のスイッチングユニット１３７とを介して、第２の商用電力１３０と発電装置４００とに電気的にそれぞれ接続される。さらに、電力システム２００は、ＤＣ  ＰＤＵ２３３および第２のＡＣ  ＰＤＵ２３５を含み、ＤＣ  ＰＤＵ２３３および第２のＡＣ  ＰＤＵ２３５は整流変圧器２３１に接続される。したがって、第２の商用電力１３０は、整流変圧器２３１に第２の高いＡＣ電力を供給し、整流変圧器２３１は、最初に第２の高いＡＣ電力を第２の低いＡＣ電力に変換する。その後、第２の低いＡＣ電力が２つの経路に分割される。１つの経路はＡＣ  ＰＤＵ２３５に送られ、ＡＣ  ＰＤＵ２３５は、第２の低いＡＣ電力をＵＰＳ装置２３７および重要でない電気機器２１７の第４の電力供給ユニット２１７１に印加する。第２の低いＡＣ電力の他の経路は、整流変圧器２３１によって低いＤＣ電力に整流され、低いＤＣ電力はＤＣ  ＰＤＵ２３３に送られる。ＤＣ  ＰＤＵ２３３は、低いＤＣ電力を第１の重要な電気機器２１１の第１の電力供給ユニット２１１１と、第３の重要な電気機器２１５の第３の電力供給ユニット２１５１とに印加する。
【００４４】
例示的な実施形態において、ＵＰＳ装置２３７は、第２の重要な電気機器２１３の電力供給ユニット２１３１の非遮断を確実にするためのみの小さなＵＰＳ装置である。
【００４５】
図４では、さらに、電力システム２００は、ＤＣ  ＰＤＵ２３３に接続されるバッテリバンク２４０を含む。したがって、商用電力１３０からの第２の高いＡＣ電力が遮断され、発電装置４００が電力を発生するためになお作動されないとき、ＤＣ  ＰＤＵ２３３は、バッテリバンクからＤＣ電力を受け取ることが可能であり、第１の重要な電気機器２１１の第１の電力供給ユニット２１１１および第３の重要な電気機器２１５の第３の電力供給ユニット２１５１の非遮断を確実にする。
【００４６】
バッテリバンク２４０の容量およびサイズは、ユーザの要件に左右されることが予想される。任意の容量およびサイズであるが、限定されるべきではない。
【００４７】
本発明のある実施形態において、第１の重要な電気機器２１１の第１の電力供給ユニット２１１１は、二重入力電力供給ユニットでもよい。
【００４８】
図５を参照すると、データセンタ２１０の第１の重要な電気機器２１１の二重入力電力供給ユニット２１１１の実施形態が示されている。二重入力電力供給ユニット２１１１は、二重入力端子６０１、入力源選択制御器６０７、負荷調整スイッチ回路６０９、自動スイッチ回路６１１、電力変換回路６１３および出力端子６１９を含む。
【００４９】
さらに、二重入力端子６０１は、２つのポート、すなわち第１の入力ポート６０３および第２の入力ポート６０５を含み、それぞれ、第１の入力ポート６０３はＡＣ電力を受け取り、第２の入力ポート６０５はＤＣ電力を受け取る。したがって、それぞれ、第１の入力ポート６０３は、第１のＡＣ  ＰＤＵ１２３から第１の低いＡＣ電力を受け取ることが可能であり、第２の入力ポート６０５は、ＤＣ  ＰＤＵ２３３から低いＤＣ電力を受け取ることが可能である。
【００５０】
例示的な実施形態において、入力源選択制御器６０７は、二重入力端子６０１に電気的に接続され、二重入力端子用の電力供給モードを選択するために利用される。電力供給モードは、次のモード、すなわち、優先のＡＣ電力、優先のＤＣ電力、および二重電力の供給の内の１つでもよい。
【００５１】
さらに、負荷調整スイッチ回路６０９は、二重入力端子６０１用の（ＡＣおよびＤＣの）入力電力負荷を調整するための入力源選択制御器６０７に電気的に接続される。自動スイッチ回路６１１は、電力遮断に利用され、二重入力端子６０１および入力源選択制御器６０７の両方に電気的に接続される。この場合、自動スイッチ回路６１１は、二重入力端子６０１における電力供給状態を検出するように適合される。
【００５２】
優先モードのＡＣ電力が入力源選択制御器６０７によって選択されると、自動スイッチ回路６１１は、ＡＣ電力の遮断の際に、電力遮断信号を入力源選択制御器６０７に送り、入力源選択制御器６０７は、応答してＤＣ電力入力モードに自動的にスイッチングする。優先モードのＤＣ電力が入力源選択制御器６０７によって選択されると、自動スイッチ回路６１１は、ＤＣ電力の遮断の際に、電力遮断信号を入力源選択制御器６０７に送り、入力源選択制御器６０７は、応答してＡＣ電力入力モードに自動的にスイッチングする。したがって、二重入力電力供給ユニット２１１１は、いずれの場合にもその供給機能を維持する。
【００５３】
例示的な実施形態において、電力変換回路６１３は、全波整流回路６１５およびＤＣ−ＤＣ変換器６１７を備える。全波整流回路６１５は、入力ＡＣ電力を第１の一方向の直流に変換するために利用され、ＤＣ−ＤＣ変換器６１７は、入力ＤＣ電力を第２の一方向の直流に変換するために利用される。この場合、第１の一方向の直流および第２の一方向の直流は同一の定格値を有し、２つの一方向の直流は集束して、出力端子６１９に進む第３の一方向の直流を形成する。出力端子６１９は、第３の一方向の直流を印加して、データセンタ２００（図４）の第１の重要な電気機器２１１に電力を供給する。
【００５４】
代替実施形態において、第１および第２の一方向の直流は、異なる定格値の一方向性の直流である。
【００５５】
ある実施形態では、全波整流回路６１５は、ブリッジ整流器またはセンタタップ付き回路でもよい。
【００５６】
図５に示した電力供給ユニット２１１１の特徴を、データセンタ２００の重要な電気機器２１３の電力供給ユニット２１３１に使用してもよいことが予想される。
【００５７】
本発明の第１の利点は費用の節約である。１つのＡＣ変圧器を整流変圧器に置き換えかつ主なＵＰＳ装置を省略する本発明の電力システムは、電力システムの製造コストを３５％を越えて節約し得る。
【００５８】
さらに、本発明の第２の利点は、電力システムの効率を高めることである。図１の標準電力システムでは、電力システムの効率は約８７．７％である。図４に示した本発明の電力システム２００では、整流変圧器を使用して、ＡＣからＤＣへのあまりに多くの変換プロセスなしに、ＤＣ電力を重要な電気機器（例えばＩＴ機器）に印加する。したがって、本発明の電力システムの効率は約９５％であり、これは標準電力システムを７．３％上回る。
【００５９】
さらに、主なＵＰＳ装置の設計は、内部に非常に複雑な回路を含み、主なＵＰＳ装置は容易に壊れる可能性がある。主なＵＰＳ装置のない本発明の電力システムは、標準電力システムよりも寿命が長い。
【００６０】
実施形態の上記の説明は、一例としてのみ付与されること、および様々な修正が当業者によって行われることが可能であることが理解されるであろう。上記の仕様、例およびデータは、本発明の例示的な実施形態の構造および使用について完全な説明を提供する。本発明の様々な実施形態について、ある程度の特定性をもって、あるいは１つ以上の個別の実施形態を参照して説明してきたが、当業者は、本発明の精神または範囲から逸脱することなしに開示した実施形態に多数の変更を行うことができるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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