用于在電壓擾動期間改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作的技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本公開涉及用于在電壓擾動期間改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作的技術(shù)。當(dāng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的優(yōu)選電壓源是UPS時，在UPS從經(jīng)濟模式切換到常規(guī)模式期間從UPS接收的電壓可能會有短暫的中斷。在這樣的電壓擾動期間可以改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作。具體地，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以與UPS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信并且從而知道電壓擾動是臨時的。因此，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以避免到替代電壓源的不必要的轉(zhuǎn)換。
【專利說明】用于在電壓擾動期間改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作的技術(shù)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年11月13日提交的美國臨時申請?zhí)枮镹0.61/725，648的優(yōu)先權(quán),上述申請的全部內(nèi)容通過弓I用合并在本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開內(nèi)容總體上涉及靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，更具體地涉及在電壓擾動(包括由上游的UPS系統(tǒng)造成的擾動)期間改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]經(jīng)濟操作模式下的不間斷供電源(UPS, Uninterruptible power supply)系統(tǒng)在操作模式之間轉(zhuǎn)換時通常在輸出電壓上產(chǎn)生電壓擾動。例如，如果接地的多功能電源線在經(jīng)濟模式下發(fā)生故障，就會有嚴(yán)重的電壓凹陷直到系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到正常的操作模式下。臨時的電壓擾動通常被靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)認為是電源故障并且從而引起靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)行到替代電源的轉(zhuǎn)換。在一些布置中，轉(zhuǎn)換到替代電源可能是不期望的。例如，如果替代電源是由若干個靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)共用的備用電源，則備用電源的資源可能需要保留下來以應(yīng)對更危急的應(yīng)用。因此，期望在電壓擾動(包括由上游的UPS系統(tǒng)造成的擾動)期間改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作。
[0005]本部分提供與本公開內(nèi)容但未必是現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的背景信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本部分提供本公開內(nèi)容的簡要綜述，而不是本發(fā)明的全部范圍或其全部特征的全面的公開內(nèi)容。
[0007]當(dāng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的優(yōu)選電壓源是UPS時，在UPS從經(jīng)濟模式切換到常規(guī)模式期間從UPS接收到的電壓可能會有短暫的中斷。本公開一方面，在這樣的電壓擾動時改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作。具體地，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以與UPS數(shù)據(jù)通信并且從而知道電壓擾動是暫時的。因此，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)就可以避免到替代電壓源的不必要的轉(zhuǎn)換。
[0008]靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以包括電連接在優(yōu)選輸入端子與負載端子之間第一開關(guān)布置、以及電連接在替代輸入端子與負載端子之間第二開關(guān)布置，其中，優(yōu)選輸入端子配置為接收來自優(yōu)選電壓源(如UPS )的AC輸入信號，而替代輸入端子配置為接收來自替代電壓源的AC輸入信號。第一開關(guān)布置和第二開關(guān)布置包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)。
[0009]控制器與第一開關(guān)布置和第二開關(guān)布置中的半導(dǎo)體開關(guān)接口。在一些實施方式中，半導(dǎo)體開關(guān)還被限定為硅控整流器。在其他實施方式中，第一關(guān)布置和第二開關(guān)布置包括以背對背配置的方式彼此并聯(lián)地布置的兩個硅控整流器。控制器監(jiān)測負載端子處的電壓并且控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)以將來自優(yōu)選輸入端子或者替代輸入端子的電壓選擇性地輸出到負載端子?？刂破骺梢允褂孟辔挥|發(fā)控制來控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0010]靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)還可以配置有數(shù)據(jù)端口，該數(shù)據(jù)端口通過數(shù)據(jù)鏈路接收來自與優(yōu)選電壓源相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的消息，其中，該消息指示從優(yōu)選電壓源接收的電壓信號中的電壓擾動。響應(yīng)于接收到該消息，控制器以如下方式控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)以改變第一開關(guān)布置輸出到負載端子的電壓信號的波形:該方式使得能夠避免下游變壓器的磁通量飽和。
[0011]一方面，當(dāng)在電壓信號的給定半周期內(nèi)檢測到電壓擾動時，控制器在緊跟給定半周期的電壓信號的下個半周期內(nèi)將半導(dǎo)體開關(guān)放置為非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0012]另一方面，控制器在電壓信號的給定半周期內(nèi)確定電壓信號的額定波形的凹陷量，并且控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得第一開關(guān)布置在下個半周期內(nèi)輸出的電壓的大小與凹陷量相關(guān)。具體地，第一開關(guān)布置在給定半周期內(nèi)輸出的電壓的大小基本上等于第一開關(guān)布置在下個半周期內(nèi)輸出的電壓的大小。
[0013]當(dāng)優(yōu)選電壓源還被限定為不間斷供電源(UPS)時，該消息從UPS接收并且指示UPS從經(jīng)濟操作模式轉(zhuǎn)換到常規(guī)操作模式。
[0014]靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)還可以配置為接收來自與替代電壓源相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的消息使得控制器操作為部分基于從其他設(shè)備接收的消息將替代輸入端子耦接到負載端子。
[0015]根據(jù)本文中提供的描述，本發(fā)明的另外的應(yīng)用范圍可以變得清楚。本
【發(fā)明內(nèi)容】
中的描述和具體示例僅僅是為了說明目的而不是意在限制本公開內(nèi)容的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是示例性供電系統(tǒng)的原理圖；
[0017]圖2是示出例如UPS從經(jīng)濟操作模式轉(zhuǎn)換到常規(guī)操作模式的過程中造成的電壓凹陷的圖；
[0018]圖3是描述用于改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作使其能夠知道上游電壓擾動的示例性技術(shù)的流程圖；
[0019]圖4是示出了變壓器中產(chǎn)生的磁通量的圖；
[0020]圖5是示出了變壓器在電壓不平衡時如何變得飽和的圖；以及
[0021]圖6是示出了如何修改電壓波形以避免下游變壓器的磁通量飽和的圖。
[0022]本文中所描述的附圖僅為了示出所選擇的實施方式而不是所有可能的實現(xiàn)，并不意在限制本公開內(nèi)容的范圍。在附圖的整個若干視圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分。
【具體實施方式】
[0023]圖1是示例性供電系統(tǒng)100的簡化的原理圖。供電系統(tǒng)100主要包括不間斷供電源(UPS,uninterruptible power supply) 110、備用 UPS120、以及靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān) 130。除了靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130，備用UPS120也可以電耦接到其他靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(未示出)。在一些布置中，變壓器140可以電耦接到靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130的輸出端。
[0024]不間斷供電源(UPS) 110通常用來保護電腦、數(shù)據(jù)中心、電信設(shè)備或者其他電氣設(shè)備。UPSllO主要包括旁路開關(guān)IlUUPS開關(guān)112、UPS變換器113、輸出端子114以及控制器115。旁路開關(guān)111耦接在旁路電壓源116與輸出端子114之間并且配置為接收來自旁路電壓源116的AC輸入信號。以類似的方式，UPS變換器113耦接在UPS電壓源117與輸出端子114之間并且配置為接收來自UPS電壓源117的AC信號。UPS開關(guān)112插入在UPS變換器113的輸出端與輸出端子114之間。[0025]UPS變換器113還包括整流器121、逆變器122以及電池123。整流器121將AC輸入從AC信號變換成DC信號，而逆變器122將DC信號變換成AC信號。逆變器122配置為接收來自整流器121或者電池123的輸入信號。在UPS電壓源117不可用時，電池123將該輸入信號提供給逆變器122。這樣的轉(zhuǎn)換器布置在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。
[0026]在常規(guī)操作方式下，UPS開關(guān)112閉合而旁路開關(guān)111斷開使得UPS變換器113給負載供電。如果UPS故障，則旁路開關(guān)111閉合而UPS開關(guān)112斷開使得旁路電源116給負載供電(這通常指的是旁路模式)。在經(jīng)濟模式下，旁路開關(guān)111和UPS開關(guān)112都閉合。在這種布置下，旁路電源116給負載供電，但是如果旁路電源116故障則UPS變換器113立即可用于供電。當(dāng)旁路電源故障時，在從經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)換到常規(guī)模式期間輸出端子114處的電壓會有短暫的中斷。圖2示出了在從經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)換到常規(guī)模式期間造成的電壓凹陷。該電壓凹陷可能會被靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130理解為電源故障并且可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換到替代電源，如在下面進一步的描述的。
[0027]控制器115監(jiān)測UPSllO的操作條件并且依據(jù)所選擇的操作模式以及所選擇的操作條件來控制旁路開關(guān)111和UPS開關(guān)112。在一種示例性實施方式中，控制器46實現(xiàn)為微控制器。在其他實施方式中，控制器可以包括專用集成電路(ASIC，ApplicationSpecific Integrated Circuit)、電子電路、組合邏輯電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA,field programmable gate array)、執(zhí)行代碼的微處理器、其他可以提供所描述的功能的合適部件或者上述一些或者全部的組合，或者控制器可以是上述部件中的一部分。
[0028]控制器115還操作來通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送消息，其中，該消息主要指示由UPS輸出的電壓信號中的預(yù)期電壓擾動或者實際電壓擾動。例如，該消息可以指示從經(jīng)濟操作模式到常規(guī)操作模式的轉(zhuǎn)換并且基本上在這一事件出現(xiàn)的同時被發(fā)送。在一種實施方式中，UPSllO配置有串行數(shù)據(jù)端口 116并且控制器115與串行數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)通信。在這個實施方式中，可以由控制器115通過串行數(shù)據(jù)端口 116將該消息連續(xù)地發(fā)送到耦接至UPS的另一設(shè)備。可以理解，可以使用其他有線或者無線類型的數(shù)據(jù)鏈路(例如并行通信或者無線藍牙技術(shù))來發(fā)送該消息。
[0029]靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130主要包括優(yōu)選輸入端子131、替代輸入端子132、負載端子133、第一開關(guān)布置135、第二開關(guān)布置136以及控制器137。優(yōu)選輸入端子131配置為接收來自優(yōu)選電壓源(如UPS110)的電力；而替代輸入端子132配置為接收來自替代電壓源(如備用UPS120)的電力。
[0030]第一開關(guān)布置135電連接在優(yōu)選輸入端子131與負載端子133之間。第一開關(guān)布置135包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)。在一種示例性實施方式中，半導(dǎo)體開關(guān)實現(xiàn)為硅控整流器(SCR, silicon-controlled rectifier)。在單相負載的情況下,第一開關(guān)布置135包括以背對背配置的方式彼此并聯(lián)地布置的兩個硅控整流器，如圖1所示。可以理解，在三相負載應(yīng)用中，類似的開關(guān)布置可以用在每個腿上。此外，可以理解，其他類型的晶閘管和/或半導(dǎo)體開關(guān)都屬于本公開內(nèi)容的范圍。
[0031]第二開關(guān)布置136電連接在替代輸入端子132與負載端子133之間。第二開關(guān)布置136也包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)并且以與上述第一開關(guān)布置135類似的方式實現(xiàn)。
[0032]控制器137與第一開關(guān)布置135和第二開關(guān)布置136中的半導(dǎo)體開關(guān)接口。控制器137控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)以將輸入端子131、132中的一個選擇性地耦接到負載端子133。在一種示例性實施方式中，控制器137實現(xiàn)為微控制器。在另一實施方式中，控制器可以包括專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)JA行代碼的微處理器、其他可以提供上述功能的合適部件、或者上述一些或者全部的組合，或者控制器可以上述部件的一部分。
[0033]上面給出了示例性靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130的一些主要部件。很容易理解，可能需要其他部件來構(gòu)造以及操作靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)。關(guān)于示例性靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的另外的細節(jié)，可能必須參考市售的艾默生網(wǎng)絡(luò)能源的利伯特STS2 (Liebert STS2)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)。
[0034]在操作中，控制器137配置為監(jiān)測優(yōu)選電壓源和替代電壓源的操作參數(shù)。例如，負載端子133可以接收來自優(yōu)選電壓源即UPSllO的電力?？刂破?37還監(jiān)測從UPSllO接收的電壓信號的幅值和/或者頻率。當(dāng)任何一個參數(shù)超出了可接受的范圍時，控制器137可以從優(yōu)選電壓源轉(zhuǎn)移到替代電壓源。即，控制器137將替代輸入端子131電耦接到負載端子133并將優(yōu)選輸入端子132從負載端子122上去耦接。這樣做，控制器137控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。具體地，第一開關(guān)布置135中的半導(dǎo)體開關(guān)斷開(即，非導(dǎo)通)并且第二開關(guān)布置136中的半導(dǎo)體開關(guān)閉合(即，導(dǎo)通)。因此，控制器137操作為:根據(jù)所監(jiān)測的操作參數(shù)將優(yōu)選電壓源或者替代電壓源中的一個選擇性地耦接到負載端子。
[0035]在靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130的優(yōu)選電壓源是UPSllO的情況下，當(dāng)如上所述UPSllO從經(jīng)濟模式切換到常規(guī)模式時，從UPSllO收到的電壓有短暫的中斷。本公開一方面改善了靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130在這樣的電壓擾動期間的操作。具體地，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130可以與UPSllO數(shù)據(jù)通信。這樣，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130可以知道電壓擾動是暫時的并且因此沒有必要轉(zhuǎn)換到替代電壓源。
[0036]圖3描述了用于改善靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130的操作使其能夠知道由UPS引起的上游電壓擾動的示例性技術(shù)。在操作中，在302處，控制器137監(jiān)測例如由優(yōu)選電壓源(S卩，UPS110)提供的電壓的操作條件。靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130持續(xù)將來自UPSllO的電壓提供給它的負載端子133直到它檢測到從UPSllO接收的電壓的擾動。
[0037]當(dāng)在304處檢測到電壓擾動時，如306處所示，控制器137起動定時器并且在308處檢查是否從UPS處接收到指示電壓擾動的消息。具體地，該消息可以指示UPS正在從經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)換到常規(guī)模式，因此靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以預(yù)期該擾動為臨時電壓擾動?？刂破?37配置為通過數(shù)據(jù)端口 138接收該消息。在一種實施方式中，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130配置有串行數(shù)據(jù)端口，控制器115與串行數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)通信。在這個實施方式中，該消息可以由UPSllO通過數(shù)據(jù)鏈路連續(xù)地發(fā)送到靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130的控制器137?？梢岳斫?，可以使用其他類型的有線或者無線數(shù)據(jù)鏈路(例如，并行通信或者無線藍牙技術(shù))來在UPSl 10與靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130之間發(fā)送該消息。
[0038]當(dāng)接收到來自UPS的消息時，控制器137監(jiān)測電壓擾動的持續(xù)時間。S卩，在310處將計時器的持續(xù)時間與門限進行比較，其中門限值與電壓擾動的預(yù)期持續(xù)時間(例如1/4到1/2個周期)相關(guān)。如312處所示，只要擾動繼續(xù)存在并且計時器的值小于門限，則控制器137繼續(xù)監(jiān)測電壓擾動的持續(xù)時間。如果電壓擾動的存在時間超過了門限，則可能是由其他事情引起的而不是由UPS從經(jīng)濟模式到常規(guī)模式的轉(zhuǎn)換引起的，因此必須將靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130從UPS轉(zhuǎn)換到替代供電源，如備用UPS110。在這種情況下，如314處所示，控制器137將評估切換到替代供電源。同樣地，如308處所示，如果沒有收到來自UPS的消息，則靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130預(yù)期沒有電壓擾動，那么控制器137將評估切換到替代供電源。
[0039]另一方面，如果引入的電壓如預(yù)期重返它的額定波形(S卩，在定時器的值超過門限之前)，那么就沒有必要從UPS轉(zhuǎn)換到替代供電源。在這種情況下，控制器137重新監(jiān)測操作條件，如302所示。通過了解預(yù)料的臨時電壓擾動，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130避免了從優(yōu)選電壓源到替代電壓源的不必要的轉(zhuǎn)換。
[0040]在從優(yōu)選電壓源切換到替代電壓源之前，控制器137評估各種標(biāo)準(zhǔn)。例如，備用UPS120可以連接至10個負載但是在任一給定時間只能給3個負載供電。在這個示例中，在切換到備用UPS之前，控制器137可以與備用UPS120協(xié)商。在一種實施方式中，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130的控制器137可以配置為詢問備用UPS120，UPS120響應(yīng)于此詢問給靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130的控制器137發(fā)送消息，其中該消息指示備用UPS120給另一個負載供電的可行性。在一些實施方式中，備用UPS120發(fā)送的消息可以規(guī)定來自備用UPS120的可用電力(例如，600amps)，并且靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)130中的控制器137基于該可用電力來決定切換到備用UPS120。例如，當(dāng)可用電力超過靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)提供的負載要求時，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以切換到備用UPS。另一方面，當(dāng)可用電力小于負載要求時，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)將不會切換到備用UPS。很容易理解，在切換到替代電壓源之前，控制器137可以評估其他類型的標(biāo)準(zhǔn)。在一些實例中，控制器137將會切換到替代電壓源，如318所示。在其他實例中，控制器137將會卸下負載，如320所示?？梢岳斫?，只結(jié)合圖3討論了方法的相關(guān)步驟，但是可能需要其他軟件實現(xiàn)的命令來控制和管理靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的整個操作。
[0041]參考圖4，變壓器磁場(通量)402由流過變壓器的初級繞組中的電流產(chǎn)生。這個通量的大小與所施加的電壓404的積分成正比。由于所施加的電壓是AC電壓(正值和負值交替)，所以磁場(通量)的方向也在正負之間交替，且滯后電壓90°。這個交變磁場是在變壓器次級(輸出)繞組中引起或者生成的AC電壓的磁場。這個同樣交變磁場也在初級繞組中引起對抗所施加電壓的電壓。這被稱為反電動勢(逆EMF)。就是這個反電動勢限制了初級繞組中的電流。變壓器設(shè)計為可以提供由指定初級繞組電壓生成的給定大小的磁通量。因此，如果所施加的電壓不合適，則變壓器可能會因過量的通量而“飽和”。這在電壓大小太大的情況下就會出現(xiàn)?；蛘?，因為通量與電壓的積分成比例，所以如圖5所示未集中在O周圍的“不平衡”的電壓也會生成過量的通量。當(dāng)通量飽和出現(xiàn)時，磁場不再變化。因此，不會在初級繞組中引起反電動勢。當(dāng)這中情形發(fā)生時，電壓器初級繞組的電阻抗非常低，對于施加給變壓器的電壓源呈現(xiàn)為一個虛擬短路電路，這導(dǎo)致非常大的電流流出，可能使得電壓源過載。
[0042]本發(fā)明的另一方面，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以配置為修改它的輸出電壓波形以避免下游變壓器的磁通量飽和。如此，控制器配置為在電壓信號的每半個周期內(nèi)確定輸出電壓的大小?？梢酝ㄟ^以相對高的頻率對電壓信號采樣(例如，對于60赫茲的電壓信號每半個周期200個采樣點)并且對樣本求和來確定電壓的大小，從而，生成了對曲線下方區(qū)域的測量。其他計算電壓大小的方法也在本公開內(nèi)容的考慮范圍內(nèi)。
[0043]在電壓信號的給定半周期504內(nèi)檢測到擾動(即，額定電壓波形的凹陷)502時，控制器使用相位觸發(fā)控制(phase fired control)來控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài),如圖5所示。即，控制器在緊跟給定半周期的半周期508 (本文中也指下個半周期)期間，在506處將半導(dǎo)體開關(guān)放置為非導(dǎo)通狀態(tài)。假定給定半周期期間輸出的電壓的大小，則控制器控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得下個半周期內(nèi)輸出的電壓的大小與電壓凹陷量相關(guān)。更具體地，控制器在相位角510處觸發(fā)硅控整流器使得下個半周期期間輸出的電壓的大小基本上等于給定(或者前)半周期期間輸出的電壓的大小。因此，磁通量仍然集中在O周圍并且避免了變壓器的飽和。
[0044]在一些實施方式中，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以配置為當(dāng)接收到來自UPS的消息并且檢測到電壓擾動時修改它的輸出電壓波形以避免下流變壓器的磁通量飽和。在其他實施方式中，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)配置為不依賴于UPS的操作條件來修改其輸出電壓波形。換句話說，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制器配置為監(jiān)測輸入電壓信號的中斷。即使沒有接收到來自UPS的消息，在檢測到電壓擾動時，控制器可以操作來以上述方式修改它的輸出電壓波形以避免磁通量飽和。
[0045]已經(jīng)為了說明和描述的目的提供了前面的實施方式的描述。前面的實施方式的描述不意在是窮舉或限制本公開內(nèi)容?！揪唧w實施方式】的單個元件或特征通常不限于該【具體實施方式】，適用時可以互換并且可用于所選擇的實施方式，即使沒有具體地示出或描述。相同的方式也可以以許多方式變化。這樣的變化不被認為是偏離本公開內(nèi)容，并且所有這樣的修改意在包括在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，包括: 優(yōu)選輸入端子，所述優(yōu)選輸入端子配置為接收來自優(yōu)選電壓源的交流電壓信號； 數(shù)據(jù)端口，所述數(shù)據(jù)端口配置為通過數(shù)據(jù)鏈路從與所述優(yōu)選電壓源相關(guān)聯(lián)的設(shè)備接收消息，其中，所述消息指示所述電壓信號中的電壓擾動； 負載端子； 第一開關(guān)布置，所述第一開關(guān)布置電連接在所述優(yōu)選輸入端子與所述負載端子之間并且操作為將所述電壓信號選擇性地輸出到所述負載端子，其中，所述第一開關(guān)布置包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)；以及 控制器，所述控制器配置為接收來自所述數(shù)據(jù)端口的消息并且能夠操作為:響應(yīng)于接收到所述消息來控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)以改變由所述第一開關(guān)布置輸出到所述負載端子的電壓信號的波形，從而避免下游變壓器的磁通量飽和。
2.如權(quán)利要求1所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器在所述電壓信號的給定半周期內(nèi)檢測所述電壓擾動，并且響應(yīng)于接收到所述消息和檢測到所述電壓擾動，在緊跟所述給定半周期的電壓信號的下個半周期期間將所述半導(dǎo)體開關(guān)放置為非導(dǎo)通狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器在所述電壓信號的給定半周期內(nèi)確定所述電壓信號的額定波形中的凹陷量，并且控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得所述第一開關(guān)布置在所述下個半周期期間輸出的電壓的大小與所述凹陷量相關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器在所述下個半周期期間控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得所述第一開關(guān)布置在所述給定半周期期間輸出的電壓的大小基本上等于所述第一開關(guān)布置在所述下個半周期期間輸出的電壓的大小。
5.如權(quán)利要求3所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器使用相位觸發(fā)控制來控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述優(yōu)選電壓源還被限定為不間斷供電源，并且所述消息指示所述不間斷供電源從經(jīng)濟操作模式轉(zhuǎn)換到常規(guī)操作模式。
7.如權(quán)利要求1所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)還被限定為硅控整流器。
8.如權(quán)利要求1所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述第一開關(guān)布置還被限定為以背對背配置的方式彼此并聯(lián)地布置的兩個硅控整流器。
9.如權(quán)利要求1所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，還包括: 替代輸入端子，所述替代輸入端子配置為接收來自替代電壓源的交流電壓信號；以及 第二開關(guān)布置，所述第二開關(guān)布置電連接在所述替代輸入端子與所述負載端子之間并且操作為將所述電壓信號選擇性地輸出到所述負載端子，其中，所述第二開關(guān)布置包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)；其中，所述控制器配置為監(jiān)測所述優(yōu)選電壓源和所述替代電壓源中的至少一個的操作參數(shù)，并且操作為根據(jù)所監(jiān)測的操作參數(shù)將所述優(yōu)選電壓源或者所述替代電壓源中的一個選擇性地耦接到所述負載端子。
10.如權(quán)利要求8所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器操作為:在來自所述優(yōu)選電壓源的電壓信號中的電壓擾動超過門限時間間隔時將所述替代輸入端子耦接到所述負載端子。
11.如權(quán)利要求8所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述數(shù)據(jù)端口配置為通過數(shù)據(jù)鏈路從與所述替代電壓源相關(guān)聯(lián)的設(shè)備接收另一消息，并且所述控制器操作為部分地基于所接收的另一消息將所述替代輸入端子耦接到所述負載端子。
12.—種靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，包括: 優(yōu)選輸入端子，所述優(yōu)選輸入端子配置為接收來自優(yōu)選電壓源的交流電壓信號； 替代輸入端子，所述替代輸入端子配置為接收來自替代電壓源的交流電壓信號； 負載端子； 第一開關(guān)布置，所述第一開關(guān)布置電連接在所述優(yōu)選輸入端子與所述負載端子之間并且操作為將所述電壓信號選擇性地輸出到所述負載端子，其中，所述第一開關(guān)布置包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)； 第二開關(guān)布置，所述第二開關(guān)布置電連接在所述替代輸入端子與所述負載端子之間并且操作為將所述電壓信號選擇性地輸出到所述負載端子，其中，所述第二開關(guān)布置包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)；以及 控制器，所述控制器配置為在所述電壓信號的給定半周期內(nèi)檢測電壓擾動，并且能夠操作為:響應(yīng)于檢測到所述電壓擾動，在緊跟所述給定半周期的電壓信號的下個半周期期間來控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)以改變波形，從而避免下游變壓器的磁通量飽和。
13.如權(quán)利要求12所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器在所述電壓信號的給定半周期內(nèi)確定所述電壓信號的額定波形的凹陷量，并且控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得在所述下個半周期期間輸出到所述負載端子的電壓的大小與所述凹陷量相關(guān)。
14.如權(quán)利要求12所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器在所述下個半周期期間控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得在所述下個半周期期間輸出到所述負載端子的電壓的大小基本上等于在所述給定半周期期間輸出到所述負載端子的電壓的大小。
15.如權(quán)利要求12所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器使用相位觸發(fā)控制來控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求12所述的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中，所述控制器配置為監(jiān)測所述優(yōu)選電壓源和所述替代電壓源的操作參數(shù)，并且操作為根據(jù)所監(jiān)測的操作參數(shù)操作為將所述優(yōu)選電壓源或者所述替代電壓源中的一個選擇性地耦接到所述負載端子。
17.—種供電系統(tǒng),包括: 不間斷供電源，所述不間斷供電源具有選擇性地耦接到旁路電壓源和不間斷電源中的至少一個的輸出端子并且配置為在給定時間間隔內(nèi)以常規(guī)操作模式或者經(jīng)濟操作模式進行操作，其中，所述輸出端在所述經(jīng)濟模式期間耦接至所述旁路電壓源和所述不間斷電源二者，所述不間斷供電源還操作為在所述不間斷供電源從所述經(jīng)濟操作模式轉(zhuǎn)換到所述常規(guī)操作模式時通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送消息；以及 靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)具有連接到所述不間斷供電源的輸出端的優(yōu)選輸入端子以及連接到變壓器的繞組的負載端子，其中，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)配置為通過所述數(shù)據(jù)鏈路接收來自所述不間斷供電源的消息并且響應(yīng)于所述消息改變從所述負載端子輸出的電壓信號的波形以避免所述變壓器的磁通量飽和。
18.如權(quán)利要求17所述的供電系統(tǒng)，其中，所述不間斷電源包括具有電連接到逆變器的輸入端的輸出端的整流器以及電連接到所述逆變器的輸入端的電池，其中，所述逆變器的輸出端電連接到所述輸出端子。
19.如權(quán)利要求17所述的供電系統(tǒng)，還包括:旁路開關(guān)，所述旁路開關(guān)電連接在所述旁路電壓源與所述輸出端子之間； 不間斷供電源開關(guān)，所述不間斷供電源開關(guān)電連接在所述不間斷電源與所述輸出端子之間，其中，當(dāng)所述不間斷供電源在所述常規(guī)模式下操作時所述旁路開關(guān)斷開并且所述不間斷供電源開關(guān)閉合，而當(dāng)所述不間斷供電源在所述經(jīng)濟模式下操作時所述旁路開關(guān)閉合并且所述不間斷供電源開關(guān)閉合。
20.如權(quán)利要求17所述的供電系統(tǒng)，其中，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)包括: 第一開關(guān)布置，所述第一開關(guān)布置電連接在所述優(yōu)選輸入端子與所述負載端子之間并且操作為將在所述優(yōu)選輸入端子處接收到的電壓信號選擇性地輸出到所述負載端子，其中，所述第一開關(guān)布置包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)；以及 控制器，所述控制器配置為接收來自所述不間斷供電源的消息并且能夠操作為:響應(yīng)于接收到所述消息來控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)以改變輸出到所述負載端子的電壓信號的波形。
21.如權(quán)利要求20所述的供電系統(tǒng)，其中，所述控制器使用相位觸發(fā)控制來控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
22.如權(quán)利要求20所述的供電系統(tǒng)，其中，所述控制器在所述電壓信號的給定半周期內(nèi)檢測電壓擾動，并且響應(yīng)于接收到所述消息和檢測到所述電壓擾動，在緊跟所述給定半周期的電壓信號的下個半周期期間將所述半導(dǎo)體開關(guān)放置為非導(dǎo)通狀態(tài)。
23.如權(quán)利要求20所 述的供電系統(tǒng)，其中，所述控制器在所述電壓信號的給定半周期內(nèi)確定所述電壓信號的額定波形的凹陷量，并且控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得所述第一開關(guān)布置在所述下個半周期期間輸出的電壓的大小與所述凹陷量相關(guān)。
24.如權(quán)利要求23所述的供電系統(tǒng)，其中，所述控制器在所述下個半周期期間控制所述半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，使得所述第一開關(guān)布置在所述給定半周期期間輸出的電壓的大小基本上等于所述第一開關(guān)布置在所述下個半周期期間輸出的電壓的大小。
25.如權(quán)利要求22所述的供電系統(tǒng)，其中，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)還包括: 替代輸入端子，所述替代輸入端子配置為接收來自替代電壓源的交流電壓信號；以及 第二開關(guān)布置，所述第二開關(guān)布置電連接在所述替代輸入端子與所述負載端子之間并且操作為將所述電壓信號選擇性地輸出到所述負載端子，其中，所述第二開關(guān)布置包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)；其中，所述控制器配置為監(jiān)測所述優(yōu)選電壓源和所述替代電壓源中的至少一個的操作參數(shù)，并且操作為根據(jù)所監(jiān)測的操作參數(shù)將所述優(yōu)選電壓源或者所述替代電壓源中的一個選擇性地耦接到所述負載端子。
26.如權(quán)利要求25所述的供電系統(tǒng)，其中，所述控制器操作為在來自所述優(yōu)選電壓源的電壓信號中的電壓擾動超過門限時間間隔時將所述替代輸入端子耦接到所述負載端子。
27.如權(quán)利要求25所述的供電系統(tǒng)，其中，所述控制器配置為從與所述替代電壓源相關(guān)聯(lián)的設(shè)備接收另一消息，并且操作為部分基于所接收的另一消息將所述替代輸入端子耦接到所述負載端子。
【文檔編號】H02J9/06GK103812209SQ201310556804
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】特里·D·布什, 布萊恩·P·希伯, 小魯塞爾·E·謝特勒, 彼得·A·潘菲爾 申請人:力博特公司