不間斷電源的控制的制作方法
【專利說明】不間斷電源的控制
[0001]發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本文所述的至少一些實(shí)施例主要涉及不間斷電源(UPS)。
[0003]2.相關(guān)技術(shù)討論
[0004]使用電源裝置諸如不間斷電源(UPS)為敏感和/或關(guān)鍵的負(fù)載諸如計算機(jī)系統(tǒng)和其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供已調(diào)整的不間斷電力是已知的。已知的不間斷電源包括在線UPS、離線UPS、在線互動UPS以及其他不間斷電源。在線UPS在主要交流電源中斷時提供經(jīng)調(diào)節(jié)的交流電以及備用的交流電。典型的在線UPS也可以以旁路模式操作，在此模式中，具有基本保護(hù)的未經(jīng)調(diào)節(jié)的電力經(jīng)由旁路線路從交流電源直接提供給負(fù)載。
[0005]發(fā)明概述
[0006]本發(fā)明的至少一個方面涉及不間斷電源(UPS)，其包括被配置成耦合至交流電源并接收輸入電力的第一輸入端，被配置成耦合至備用電源以接收備用電力的第二輸入端，被配置成耦合至負(fù)載并向負(fù)載提供從輸入電力和備用電力中的至少一個獲取的輸出交流電力的輸出端，經(jīng)由旁路開關(guān)選擇性耦合在第一輸入端和輸出端之間的旁路線路，其中，旁路開關(guān)被配置成在第一工作模式中閉合，經(jīng)由旁路線路將UPS的第一輸入端耦合至UPS的輸出端，并在第二工作模式中打開，從UPS的輸出端解耦UPS的第一輸入端，逆變器，所述逆變器包括被配置成接收輸入電力和備用電力中的至少一個的輸入端以及經(jīng)由逆變器開關(guān)選擇性耦合至UPS的輸出端的輸出端，其中，所述逆變器開關(guān)被配置成在第二工作模式中閉合，將逆變器的輸出端耦合至UPS的輸出端，并在第一工作模式中打開，從UPS的輸出端解耦逆變器的輸出端，以及耦合至逆變器和旁路線路的逆變器控制器，其中，所述逆變器控制器被配置成在第二工作模式中監(jiān)測旁路線路中的電流，并響應(yīng)于旁路線路中的電流大于閾值電平的確定，操作逆變器以向UPS的輸出端提供具有與旁路線路中的電流方向相反方向的電流。
[0007]根據(jù)一個實(shí)施例，逆變器控制器還被配置成在第二工作模式中響應(yīng)于旁路線路中的電流小于閾值電平的確定，操作逆變器以向UPS的輸出端提供交流電力。在一個實(shí)施例中，逆變器控制器經(jīng)由電流傳感器耦合至旁路線路。在另一實(shí)施例中，逆變器控制器包括耦合至逆變器的逆變器控制模塊以及耦合至逆變器控制模塊和電流傳感器的旁路電流幅值檢測電路，其中，在第二工作模式中，旁路電流幅值檢測電路被配置成從電流傳感器接收旁路線路中的電流的指示，并基于旁路線路中的電流的指示，向逆變器控制模塊提供旁路線路中的電流是否大于閾值電平的指示。
[0008]根據(jù)另一實(shí)施例，響應(yīng)于旁路線路中的電流大于閾值電平的指示，逆變器控制模塊被配置成控制逆變器作為電流源操作。在一個實(shí)施例中，響應(yīng)于旁路線路中的電流小于閾值電平的指示，逆變器控制模塊被配置成控制逆變器作為電壓源操作。在另一實(shí)施例中，逆變器控制器還包括旁路電流方向檢測電路，其耦合至逆變器控制模塊和電流傳感器并被配置成從電流傳感器接收旁路線路中的電流的指示，并基于旁路線路中的電流的指示，向逆變器控制模塊提供旁路線路中的電流的方向的指示。
[0009]根據(jù)一個實(shí)施例，UPS還包括耦合至第一輸入端的UPS控制器、旁路開關(guān)和逆變器開關(guān)，其中，所述UPS控制器被配置成監(jiān)測在第一輸入端的交流電力，其中，響應(yīng)于在第一輸入端的交流電力是可接受的確定，UPS控制器還被配置成控制UPS在第一工作模式中操作，并且其中，響應(yīng)于在第一輸入端的交流電力是不可接受的確定，UPS控制器還被配置成控制UPS在第二工作模式中操作。在一個實(shí)施例中，在第二工作模式中，所述輸出端被配置成向負(fù)載提供從備用電力獲取的輸出交流電力。在另一實(shí)施例中，在第二工作模式中，所述輸出端被配置成向負(fù)載提供從輸入電力獲取的輸出交流電力。
[0010]根據(jù)一個實(shí)施例，UPS還包括耦合至旁路開關(guān)的旁路繼電器保護(hù)電路，其被配置成監(jiān)測旁路線路中的電流并響應(yīng)于旁路線路中的電流在截止電平之上的確定來阻止旁路開關(guān)的操作。
[0011]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于操作UPS的方法，所述UPS具有輸入端、輸出端、選擇性耦合在輸入端和輸出端之間的旁路線路，以及逆變器，所述方法包括監(jiān)測從交流電源提供給UPS輸入端的輸入交流電力，確定提供給所述輸入端的輸入交流電力是否是可接受的，響應(yīng)于輸入交流電力是可接受的確定，經(jīng)由旁路線路將輸入交流電力提供給UPS的輸出端，響應(yīng)于輸入交流電力是不可接受的確定，切斷所述輸入端和所述輸出端之間經(jīng)由旁路線路的連接并啟用逆變器，監(jiān)測旁路線路中的電流，響應(yīng)于所述監(jiān)測，確定旁路線路中的電流是否超出閾值電平，并且響應(yīng)于旁路線路中的電流超出閾值電平，操作逆變器以向UPS的輸出端提供具有與旁路線路中的電流的方向相反方向的輸出電流。
[0012]根據(jù)一個實(shí)施例，所述方法還包括響應(yīng)于旁路線路中的電流未超出閾值電平的確定，操作逆變器以向UPS的輸出端提供處于受控電壓的輸出交流電力。在一個實(shí)施例中，操作逆變器以向UPS的輸出端提供輸出交流電力包括從正弦波基準(zhǔn)產(chǎn)生電路接收基準(zhǔn)正弦波信號，監(jiān)測逆變器輸出端的電壓，并基于所述基準(zhǔn)正弦波信號和所監(jiān)測的在逆變器輸出端的電壓操作所述逆變器以向UPS的輸出端提供輸出交流電力。
[0013]根據(jù)另一實(shí)施例，操作逆變器以向UPS的輸出端提供具有與旁路線路中的電流的方向相反方向的輸出電流包括使所述逆變器作為電流源操作。在一個實(shí)施例中，使所述逆變器作為電流源操作包括從耦合至旁路線路的電流傳感器接收旁路線路中的電流的指示，通過方向檢測電路確定旁路線路中的電流的方向，并基于旁路線路中電流的方向的確定，向逆變器傳送信號以控制所述逆變器提供具有與旁路線路中的電流的方向相反方向的輸出電流。
[0014]根據(jù)另一實(shí)施例，切斷所述輸入端和所述輸出端之間經(jīng)由旁路線路的連接包括打開旁路線路上的選擇性耦合在所述輸入端和所述輸出端之間的旁路開關(guān)。在一個實(shí)施例中，啟用逆變器包括閉合耦合在逆變器的輸出端和UPS的輸出端之間的逆變器開關(guān)。在另一實(shí)施例中，所述方法還包括響應(yīng)于旁路線路中的電流超過截止電平的確定來阻止所述輸入端和所述輸出端之間經(jīng)由旁路線路的連接斷開。
[0015]本發(fā)明的至少一個方面涉及不間斷電源(UPS)，所述UPS包括被配置成耦合至交流電源并接收輸入電力的第一輸入端，被配置成耦合至備用電源以接收備用電力的第二輸入端，輸出端，其被配置成耦合至負(fù)載并向負(fù)載提供從輸入電力和備用電力中的至少一個獲取的輸出交流電力，經(jīng)由旁路開關(guān)選擇性耦合在所述第一輸入端和輸出端之間的旁路線路，其中，在旁路工作模式中，旁路開關(guān)閉合并且輸入電力直接提供給所述輸出端，逆變器，所述逆變器包括被配置成接收輸入電力和備用電力中的至少一個的輸入端和經(jīng)由逆變器開關(guān)選擇性耦合至UPS的輸出端的輸出端，其中，在在線工作模式中，逆變器開關(guān)閉合，逆變器接收輸入電力，并且所述逆變器將輸入電力轉(zhuǎn)換為輸出交流電力，以及用于在從旁路工作模式過渡到在線工作模式后操作所述逆變器以迫使旁路線路中的電流換向的裝置。
【附圖說明】
[0016]附圖不一定按比率繪制。在附圖中，在各圖中示出的每個相同或近似相同的部件由相同的標(biāo)號表示。為清楚起見，并不是每個附圖中的每個部件都標(biāo)出。在附圖中:
[0017]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各個方面的在線UPS ；
[0018]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的各個方面的逆變器控制器；以及
[0019]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各個方面的旁路繼電器保護(hù)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)將參考附圖來詳細(xì)討論各個實(shí)施例及其各方面。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于在下面的【具體實(shí)施方式】中闡述或在附圖中示出的部件的構(gòu)造和布置細(xì)節(jié)的應(yīng)用。本發(fā)明能夠以其他實(shí)施例或以各種方式實(shí)踐或?qū)嵤?。而且，本文所用的短語和術(shù)語用于描述目的，不應(yīng)視作限制。在本文使用“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其變體時，意指包含在其后面列出的各項及其等效體以及另外的項。
[0021]如上所述，典型的在線UPS可以以旁路模式操作，在此模式中，未經(jīng)調(diào)節(jié)的電力經(jīng)由旁路線路通過旁路開關(guān)從交流電源(例如，交流干線)直接提供給負(fù)載。如果在交流干線發(fā)生干擾(例如，驟降或驟升狀況)，在線UPS可進(jìn)入在線模式或電池模式，在此模式中，旁路線路通過打開旁路開關(guān)從負(fù)載斷開，并且在線UPS操作以調(diào)節(jié)由交流干線或電池提供的電力并向耦合至負(fù)載的輸出端提供調(diào)節(jié)后的電力。在旁路開關(guān)從閉合過渡到打開后，旁路線路仍然可在一段時間內(nèi)運(yùn)載電流(例如，10ms)并充當(dāng)在線UPS的輸出端和交流干線之間的短路(例如，由于旁路開關(guān)的觸點(diǎn)之間的電弧放電)。如果旁路開關(guān)是可控硅整流器(SCR)，旁路開關(guān)將僅在自然電流零點(diǎn)停止導(dǎo)通。這可潛在導(dǎo)致交流干線和逆變器之間的大循環(huán)電流，所述大循環(huán)電流可導(dǎo)致直流鏈路電壓上升和負(fù)載掉線。為防止這點(diǎn)，可利用斷開旁路線路和接通逆變器之間的大的傳輸時間延遲(例如，10-13ms)。這個傳輸時間延遲可導(dǎo)致至負(fù)載的電力不期望地中斷。
[0022]在本文所述的至少一些實(shí)施例中，提供一種UPS控制架構(gòu)，在此UPS控制架構(gòu)中，在從旁路模式轉(zhuǎn)移至在線模式時，在線UPS內(nèi)的逆變器經(jīng)控制作為電流源操作以與旁路線路中的電流方向相反的方向輸送電流。