在没有任何辅助信号的情况下进行的多个不间断电源总线之间的基于电力线的协调信号 ...的制作方法
【专利摘要】一种多UPS系统具有多个UPS子系统，多个UPS子系统具有将每个UPS子系统的控制器耦接至相关联的联络柜的相关联的控制器的分离的UPS数据通信总线。多UPS系统还包括将联络柜的控制器相互耦接的数据通信联络总线。联络柜的控制器在不使用辅助信号的情况下仲裁UPS总线之间的基于电力线的协调信号。
【专利说明】在没有任何辅助信号的情况下进行的多个不间断电源总线之间的基于电力线的协调信号的智能仲裁
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年7月30日提交的美国发明申请13/561，154的优先权和2011年8月5日提交的美国临时申请61/515，353的权益。上述申请的全部内容通过引用合并到本文中。
【技术领域】
[0003]本公开内容涉及具有多模块UPS (不间断电源)系统的多UPS系统、以及该系统中的多个UPS数据通信总线之间的基于电力线的协调信号的仲裁。
【背景技术】
[0004]该部分提供与本公开内容相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
[0005]图1示出了典型的现有技术单模块UPS系统的示例，在本文中称为UPS模块100。UPS模块100的基本元件是整流器102、逆变器104、输出变压器106、备份DC电源108和控制器110。UPS模块100还包括旁路开关(未示出)。整流器102的输入耦接至AC电力的源(未示出)。整流器102的输出耦接至DC总线112。逆变器104的输入耦接至DC总线112。逆变器104的输出105耦接至输出变压器106的初级侧114。输出变压器106的次级侧116耦接至UPS模块100的输出118。Grass滤波器电路120耦接至输出变压器106的次级侧116。滤波器电路122耦接至输出变压器106的初级侧114。
[0006]控制器110控制UPS模块100，包括通过变化逆变器104中的开关装置的占空比来控制逆变器104，使得逆变器104提供所期望的输出电压。在这个方面，控制器110具有输入124和输出126。输入124包括耦接至电流变压器CT的输入和耦接至电压传感器VS的输入，电流变压器CT感测如图1中示出的UPS模块100的各个部分中的电流(包括流经UPS模块100的输出118的负载电流)，而电压传感器VS感测诸如输出变压器106的初级侧114处的初级侧电压或输出变压器106的次级侧116处的次级侧电压的电压。
[0007]多模块UPS系统包括两个或更多个单模块UPS系统，诸如并联耦接的UPS模块100。图2示出了具有并联耦接的两个UPS模块100的多模块UPS200的示例。
【发明内容】
[0008]该部分提供了本公开内容的总体概述，并且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0009]根据本公开内容的一个方面，多UPS系统具有多个UPS子系统，所述多个UPS子系统具有将每个UPS子系统的控制器耦接至相关联的联络柜的相关联的控制器的分离的UPS数据通信总线。多UPS系统还包括将联络柜的控制器相互耦接的数据通信联络总线。联络柜的控制器在不使用辅助信号的情况下仲裁UPS总线之间的基于电力线的协调信号。
[0010]根据本公开内容的一个方面，每个UPS总线和联络总线各自均具有主要通道和冗余通道。每个联络柜的控制器检测在相关联的UPS总线的主要通道或冗余通道上或在耦接至该控制器的主要通道或冗余通道的末端上是否已经发生故障，并且基于故障所发生的位置而在UPS总线的主要通道和冗余通道与联络总线的主要通道和冗余通道之间重新路由协调信号。
[0011]根据本文中提供的描述，可应用性的另外的方面将变得明显。该
【发明内容】
中的描述和具体示例仅意在说明的目的，而并不意在限制本公开内容的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]本文中所描述的附图仅意在说明所选择的实施例而非说明所有可能的实施方式，且并不意在限制本公开内容的范围。贯穿附图中的若干视图，相应的附图标记始终表示相应的部分。
[0013]图1是现有技术单模块UPS系统的简化示意图；
[0014]图2是现有技术多|旲块UPS系统的简化不意图；
[0015]图3是具有多个多模块UPS子系统的多UPS系统的简化示意图；
[0016]图4是示出了具有两个多模块UPS子系统的多UPS系统的数据通信的简化通信图；
[0017]图5是示出了通过联络柜将UPS总线连接到联络总线的的简化图；
[0018]图6是根据本公开内容的一个方面的多UPS系统的简化示意图；
[0019]图7是示出了根据本公开内容的一个方面的、在不使用辅助信号的情况下当在总线上不存在故障时仲裁图6的多UPS系统的UPS总线之间的协调信号的方法的流程图；以及
[0020]图8是示出了根据本公开内容的一个方面的、检测和处理图6的多UPS系统的UPS总线和联络总线上的多个故障的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021 ] 现在将参照附图更全面地描述示例实施例。
[0022]多UPS系统包括两个或更多个独立的多模块UPS系统。在仲裁多UPS系统中的多模块UPS系统之间的通信时，已经成为挑战的是，不仅保持设计可靠、鲁棒并且在不同的UPS系统之间具有一定程度的隔离，而且还在不添加将导致较高成本的另外的辅助信号、布线或感测设备的情况下维持简单直接的设计。在从俄亥俄州的哥伦布的力博特(Liebert)公司可得到的多UPS系统中，通过在主要通道和冗余通道中使用不同的UPS数据通信总线以使得主要通道和冗余通道中的一个通道的故障不会击败(bring down)整个多UPS系统，而实现了可靠性和鲁棒性。为了提供该多UPS系统中的多模块UPS系统之间的隔离，UPS数据通信总线相互隔离，即，一个总线不能看到或干扰其它总线的数据，并且数据通信总线需要是双向的。由于该体系结构设计的复杂度，如何在不添加额外的定向辅助信号和布线测量设备的情况下在两个分离的通道中的这些不同的多个UPS数据通信总线之间安全和精确地传递(pass through)信号是重要的。
[0023]多UPS系统可以包括例如多至八个独立的多模块UPS系统，这些多模块UPS系统在本文中随后将被称为多模块UPS子系统。每个UPS子系统可以具有例如多至八个单模块UPS系统，这些单模块UPS系统随后将被称为UPS模块。在图3示出的示例中，将多UPS系统300示为具有三个UPS子系统302，每个UPS子系统302具有三个UPS模块304。每个UPS模块304可以例如是UPS模块100。三个UPS子系统302在本文中将称为UPS子系统A、UPS子系统B和UPS子系统C。三个UPS模块304在本文中将称为UPS1、UPS2和UPS3。多UPS系统300还包括与每个UPS子系统302相关联的联络柜306，联络柜306在本文中称为联络柜A、联络柜B和联络柜C。如术语所暗示的，联络柜是这样的已知装置:其将两个或更多个UPS子系统302联络在一起，以使UPS子系统302的输出总线并行和/或以提供冗余。这可以是瞬时地将输出总线并行以将负载从一个UPS子系统302切换至另一 UPS子系统302，或是连续地将输出总线并行以提供增加的功率容量。虽然图3分别示出了联络柜306 (联络柜A、联络柜B和联络柜C)，但是应当理解的是，与UPS子系统302相关联的每个联络柜306的功能性可以连同与一个或更多个其它UPS子系统302相关联的一个或更多个联络柜来一起实现。
[0024]多UPS系统300的系统体系结构包括用于将每个UPS子系统302耦接至相应的联络柜306的分离的数据通信总线(其在本文中称为UPS总线308)、以及联络总线310。在图3示出的示例中，多UPS系统300具有四个分离的数据通信总线:联络总线310以及将每个UPS子系统302耦接至相应的联络柜306的三个UPS总线308 (UPS总线A、UPS总线B和UPS总线C)。更具体地，UPS总线A将UPS子系统A的控制器312耦接至联络柜A的控制器312，UPS总线B将UPS子系统B的控制器312耦接至联络柜B的控制器312，而UPS总线C将UPS子系统C的控制器312耦接至联络柜C的控制器312。联络总线310将联络柜A的控制器312、联络柜B的控制器312和联络柜C的控制器312相互耦接。具有将UPS子系统302的控制器312耦接至相应的联络柜306的控制器312以及将联络柜306的控制器312进行耦接的不同的数据通信总线确保UPS子系统302和联络柜306之间的良好的隔离和可靠的操作条件。应当理解的是，如果多UPS系统300具有不同于三个的UPS子系统302，则其将具有不同于三个的UPS总线308 (例如，该多UPS系统300将针对每个UPS子系统302具有一个UPS总线)。
[0025]可以存在不同种类的总线逻辑和基于电力线的协调信号(在本文中称为协调信号)。协调信号用于使UPS子系统302同步，使得不是指定的主UPS子系统的UPS子系统302的电力输出与是指定的主UPS子系统的UPS子系统302的电力输出同步。说明性地，在UPS总线(UPS总线A、UPS总线B和UPS总线C)上使用‘或’逻辑，即，逻辑‘I’显性(dominant)。从‘0’到‘I’的转换用于协调UPS子系统302之间的操作，并且逻辑‘I’的持续时间用于传递必要的信息。例如，从‘0’到‘I’的转换用于将每个UPS子系统302的电压过零点同步，并且由两个连续的从‘I’到‘0’的转换所确定的逻辑周期中的‘I’的持续时间用于协调哪个UPS子系统302是所有UPS子系统302当中的主UPS子系统。主UPS子系统302是所有其它UPS子系统302所跟随的那个UPS子系统302。只会有一个主UPS子系统302，并且无论哪个UPS子系统302在其相应的UPS总线上输出最长的逻辑‘ I’，该UPS子系统302就将是基于用户设置的主UPS子系统302。用户设置哪个UPS子系统302是主UPS子系统。然而，异常操作条件可以推翻(override)用户设置，确定新的主UPS子系统。输出最长的持续时间逻辑‘I’的UPS子系统变成主UPS子系统。
[0026]每个UPS子系统302和联络柜306包括控制器312，该控制器312用作联络总线与相应的UPS总线之间的网关，使得如果从各UPS子系统302中的一个UPS子系统302发送协调信号，则将由所有其余的UPS子系统302接收该协调信号。在每个UPS子系统302中，所有UPS模块304基于从其相应的UPS总线接收的协调信号而操作和运行。图4示出了两个UPS子系统302之间的通信图。每个控制器312具有从与之耦接的UPS总线308读取信号以及将信号分发(pass out)至该UPS总线308上的能力。控制器312可以说明性地是现场可编程门阵列(FPGA)。应当理解的是，控制器312可以是其它类型的电子装置，借助于示例非限制性地例如微控制器、微处理器、CPLD或ASIC。
[0027]根据UPS总线308的基本特性，它们是逻辑‘I’显性。如果任何控制器在总线上放置‘I’，则所有其它控制器将获得‘I’。例如，假定UPS子系统A是主UPS子系统并且正在发出协调信号(以基于固定线的频率发送‘O’、‘I’并且当其输出正具有正过零点时具有‘0’到‘I’的转换)，并且其余UPS子系统302需要接收和跟随协调信号。由于联络柜A不知道其应当在哪个方向传递协调信号，所以联络柜A的控制器312只能保持从每侧(UPS总线A和联络总线310)进行读取并且传递协调信号，如图5所示。联络柜A将从UPS总线A获得‘I’并且将其传递至联络总线310，同时从联络总线310读取协调信号并且将其发回至UPS总线A，或者，反之亦然。由于这是协调信号，所以信号传递的延迟应当尽可能小。该处理需要几乎同时完成。该方案由UPS子系统302内的UPS模块304使用。如果仅存在连接至所有UPS模块304的一个UPS总线308，则该方案工作正常，但对于多个独立的UPS总线308，该方案将不工作。因为一旦UPS总线A上存在‘I’并且其被传递至联络总线310，那么立即从联络总线310读回‘I’，并且将其传回至UPS总线A。UPS总线A将是‘I’，并且无论UPS子系统A之后在UPS总线A上放置什么都将保持‘I’。当试图首先读取联络总线310并且将‘I’发回至UPS总线A时，发生同样的事情。将立即从UPS总线A读回‘1’，并且将其传回至联络总线310。之后，无论其它联络柜306中的其它控制器312试图在联络总线310上放置什么，联络总线310都将处于逻辑‘I’。
[0028]解决该问题的一种方式是引入辅助信号以表示方向，使得联络柜306将知道是读还是写以及其应当在哪个方向传递协调信号。但是，这将包括另外的布线、另外的信号调节电路，并且可能将包括另外的测量和感测电路。
[0029]根据本公开内容的一个方面，在不使用辅助信号的情况下来实现多UPS系统(如多UPS系统600 (图6))中的多个UPS数据通信总线之间的协调信号(S卩，基于电力的线协调信号)的仲裁。除了下面的例外以外，多UPS系统600具有与多UPS系统300相同的元件，并且下面的讨论将集中在不同点。
[0030]根据本公开内容的一个方面，多UPS系统600包括UPS总线608，每个UPS总线608具有两个布线系统，其中一个布线614提供主要通道616，而另一个布线618提供冗余通道620。多UPS系统600还具有联络总线610，联络总线610也具有两个布线系统，其中一个布线622提供主要通道624而另一布线626提供冗余通道628。如果布线中的一个布线断开，则另一布线将仍然正常起作用，并且该体系结构在多个不同的UPS总线608上和联络总线610上容纳多个故障。根据本公开内容的一个方面，UPS子系统302和联络柜306包括控制器612，控制器612在不使用辅助信号的情况下实现协调信号的仲裁。根据本公开内容的一个方面，控制器612还实现多故障检测和处理。
[0031]首先转为在不使用辅助信号的情况下的协调信号的仲裁，假定UPS子系统A是主UPS子系统，并且其在UPS总线A上输出协调信号。每个UPS子系统302的控制器612总是监视其自己的UPS总线608。当UPS子系统302被指定为是主UPS子系统时，该UPS子系统302的控制器612将首先监听该UPS子系统302的UPS总线608，以查看在其UPS总线上是否已经存在协调信号。如果在其UPS总线608上不存在协调信号，则该UPS子系统302的控制器612将开始在其UPS总线608上发出协调信号。如果在该UPS子系统302的UPS总线608上已经存在协调信号，则UPS子系统302的控制器612将向用户发布(post)已经存在作为主UPS子系统的另一 UPS子系统302的错误警报，并且被指定为主UPS子系统的UPS子系统302的控制器612将不在该UPS子系统302的UPS总线608上发出任何协调信号。
[0032]基于该特性，根据本公开内容的一个方面，与被指定为主UPS子系统的UPS子系统302相关联的联络柜306的控制器612将不断地检查联络总线610和该子系统302的UPS总线608以监控合格的协调信号。合格的协调信号是在由系统配置(例如，系统为50Hz还是60Hz系统)所确定的固定时段处发生的‘0’到‘I’的转换。再次将已经被指定为主UPS子系统的UPS子系统A用作示例，联络柜A的控制器612将仅传递该控制器612从UPS总线A或联络总线610接收的第一个合格的协调信号，并且不会发回来自UPS总线A或联络总线610中的另一个的协调信号，其中该控制器612正向UPS总线A或联络总线610中的该另一个传递协调信号。例如，如果联络柜A首先从UPS总线A获得合格的协调信号而没有从联络总线610获得信号，则那么联络柜A中的控制器612假定其应当将协调信号传递至联络总线610。联络柜A的控制器612不将协调信号从联络总线610传回至UPS总线A。因此，UPS总线A的协调信号将不锁定在‘ I’处，并且将基于UPS子系统A的控制器612正在发出的信号来改变。如果UPS总线A的协调信号变成不合格的，即，UPS子系统A停止发送协调信号(例如，UPS子系统A可能不再是主UPS子系统)或其开始发出不好的信号，则联络柜A中的控制器612将停止将协调信号从UPS总线A传递到联络总线610，并且开始监视UPS总线A和联络总线610两者以监控合格的协调信号。如果其检测到联络总线610的协调信号变合格，即，另一 UPS子系统302已经变成主UPS子系统，则联络柜A中的控制器612将开始将协调信号从联络总线610传递到UPS总线A，使得UPS子系统A可以跟随来自主UPS子系统的协调信号。以这种方式，联络柜A的控制器612防止传递‘I’对UPS总线A和联络总线610两者进行锁定，并且能够在没有任何辅助信号告知协调信号的方向的情况下在UPS总线A与联络总线610之间有效地传递协调信号。其它联络柜306中的控制器612以相同的方式操作。
[0033]图7是示出了下述逻辑的流程图:利用该逻辑，联络柜306的控制器612在没有任何辅助信号的情况下实现了协调信号的方向的上述确定。该逻辑可以例如以控制器612中所编程的软件来实现。
[0034]再次假定UPS子系统A是主UPS子系统302，在图7中的700处开始，联络柜A的控制器612对UPS总线A上的信号进行采样。在702处，联络柜A的控制器612确定该信号是否是合格的协调信号。如果该信号不是合格的协调信号，则控制器612转移返回至700。如果UPS总线A上的信号是合格的协调信号，则在704处，联络柜A的控制器612确定是否存在任何故障。如果存在任何故障，则联络柜A的控制器612在800处转移到下面参照图8所描述的多故障检测和处理例程。现参照706，联络柜A的控制器612对联络总线610上的信号进行采样。在708处，联络柜A的控制器612确定联络总线610上的信号是否是合格的协调信号。如果联络总线610上的信号不是合格的协调信号，则控制器612转移返回至706。如果联络总线610上的信号是合格的协调信号，则控制器612转移到704，在704处，如上面所讨论的，该控制器612确定是否存在任何故障。
[0035]如果在704处联络柜A的控制器612确定不存在故障，则联络柜A的控制器612转移到710，在710处，该控制器612确定UPS总线A上的信号是否是合格的协调信号以及联络总线610上的信号是否不是合格的协调信号。如果UPS A上的信号是合格的协调信号并且联络总线610上的信号不是合格的协调信号，则联络柜A的控制器612转移到712，在712处，该控制器612将UPS总线A上的协调信号传递至联络总线610，并且在714处，将方向变量标记成‘1’，然后转移返回至700。如果情况不是这样，则联络柜A的控制器612转移到716，在716处该控制器612确定UPS总线A和联络总线610两者上的信号是否是合格的协调信号。如果UPS总线A和联络总线610两者上的信号均是合格的协调信号，则联络柜A的控制器612转移到718，在718处该控制器612确定方向变量是否等于‘I’。如果方向变量等于‘ I’，则联络柜A的控制器612转移到712。如果方向变量不等于‘ I’，则联络柜A的控制器612转移到720，在720处该控制器612确定方向变量是否等于‘2’。如果方向变量不等于‘2’，则联络柜A的控制器612转移到722，在722处该控制器612在UPS总线A和联络总线610两者上发送被动位(passive bit)。然后，联络柜A的控制器612转移回到700和706 (同时控制器612对UPS总线A上的信号和联络总线610上的信号进行并行采样)。应当理解的是，UPS总线608的主要通道和冗余通道中的每个通道的方向变量确定了协调信号是从该通道传递至联络总线610还是从联络总线610传递至该通道。
[0036]如果在716处联络柜A的控制器612确定UPS总线A和联络总线610两者上的信号不都是合格的协调信号，则联络柜A的控制器612转移到724，在724处该控制器612将联络总线610上的信号传递至UPS总线A，并且在726处标记方向变量等于‘2’，然后返回至 706。
[0037]现在转至多故障检测和多故障处理，如图6所示，存在总共五个故障发生，三个故障在三个不同的独立的UPS总线608上，而两个故障在联络总线610到联络柜B和联络柜C的相应的连接上。每个故障使用“X”表示。如果UPS子系统A正发出协调信号，S卩，UPS子系统A是主UPS子系统，则联络柜A中的控制器612将自动检测到UPS总线A的主要通道616中的故障，并且将协调信号从UPS总线A的冗余通道620重新路由至联络总线610的主要通道624和冗余通道628两者。同样，联络柜B的控制器612将检测到在联络总线610的冗余通道628的该控制器612的末端上发生的故障，并且将协调信号从联络总线610的主要通道624重新路由至UPS总线B的主要通道616和冗余通道620两者。联络柜C的控制器612将检测到在联络总线610的主要通道624的该控制器612的末端上发生的故障，并且将协调信号从联络总线610的冗余通道628重新路由至UPS总线C的主要通道616和冗余通道620两者。在这种情况下，联络柜B和联络柜C中的控制器612不关心UPS总线B和UPS总线C的状态，这是因为UPS子系统B和C中的控制器612将接收来自它们相应的UPS总线B和UPS总线C的主要通道616或冗余通道620的合格的协调信号。由于UPS子系统B和UPS子系统C不是主UPS子系统，所以联络柜B和联络柜C中的控制器612期望它们将会在联络总线610的主要通道624和冗余通道628两者上接收合格的协调信号。如果它们没有在联络总线610的主要通道624上接收到合格的协调信号，则它们确定故障发生在主要通道624上。如果它们没有在联络总线610的冗余通道628上接收到合格的协调信号，则它们确定故障发生在冗余通道628上。应当理解的是，在没有故障的正常情况下，联络柜306的控制器612在相应的UPS总线608的主要通道616与联络总线610的主要通道624之间以及在UPS总线608的冗余通道620与联络总线610的冗余通道628之间传递信号。
[0038]在该前述多故障检测和多故障检测处理中，在没有任何辅助信号的情况下，所有联络柜306中的控制器612将仍然操作并且传递协调信号。这使得多UPS系统600更可靠和鲁棒，并且还在该处理自动发生时使得多UPS系统600保持容易操作。
[0039]说明性地，本公开内容的上述多故障检测和处理过程在两个逻辑部分中实现:故障检测过程和多故障处理过程。在故障检测过程中，可应用的联络柜306中的控制器612将基于该控制器612从相应的UPS总线608的主要通道616和冗余通道620两者获得的协调信号来检测故障。假定UPS子系统A是主UPS子系统并且UPS总线A的主要通道616已经故障，则UPS子系统A的控制器612将在不知道UPS总线A的主要通道616已经故障的情况下在UPS总线A的主要通道616和冗余通道620两者上发出协调信号。在这种情况下，联络柜A中的控制器612将连续接收来自UPS总线A的冗余通道620的合格的协调信号，但将不接收来自UPS总线A的主要通道616的任何协调信号。由于UPS子系统A是主UPS子系统，所以联络柜A中的控制器612也将不接收来自联络总线610的主要通道624和冗余通道628的任何协调信号。因此，基于来自UPS总线A的主要通道624和冗余通道628的信号以及缺少来自联络总线610的主要通道624和冗余通道628的信号，联络柜A中的控制器612确定UPS总线A的主要通道616已经故障。在一定的延迟时段之后，联络柜A中的控制器612设置UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”，并且开始将协调信号从UPS总线A的冗余通道620重新路由到联络总线610的主要通道624和冗余通道628两者。
[0040]如果联络柜A中的控制器612稍后开始接收来自UPS总线A的主要通道616的合格的协调信号，则联络柜A中的控制器612将会把UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”清零。同样，联络柜B中的控制器612将检测到该控制器612正从联络总线610的冗余通道628、UPS总线B的冗余通道620和UPS总线B的主要通道616接收不合格的信号并且仅在联络总线610的主要通道624上接收合格的协调信号。一旦检测到是这种情况，那么联络柜B中的控制器612就将联络总线610的主要通道624上的合格的协调信号重新路由至UPS总线B的主要通道616和冗余通道620两者，并且在一定的延迟时段之后，设置联络总线610的冗余通道628的“故障检测位”。联络柜C中的控制器612以类似的方式处理联络总线610的主要通道624的该控制器612的末端上的故障，但将合格的协调信号从联络总线610的冗余通道628替代从联络总线610的主要通道624重新路由至UPS总线C的主要通道616和冗余通道620两者。联络柜C中的控制器612也设置联络总线610的主要通道624的“故障检测位”，替代设置联络总线610的冗余通道628的“故障检测位”。“不合格的”信号是不具有合格的协调信号的特性的信号，诸如不匹配系统频率或不以适当的方式交替。
[0041]当联络柜A中的控制器612没有从UPS总线A的主要通道616和冗余通道620或联络总线610的主要通道624和冗余通道628中的任何通道接收到任何合格的协调信号并且检测到是这种情况时，联络柜A中的控制器612假定UPS子系统302中的哪一个是主UPS子系统已经存在变化。一旦这样做，那么联络柜A中的控制器612将UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”清零，并且等待新的合格的协调信号，正如其在过程的开始处所做的那样。在这个方面，能导致UPS总线A的主要通道616和冗余通道620以及联络总线610的主要通道624和冗余通道628全部不具有合格的协调信号的只有两种情况。一种情况是UPS子系统302中的哪一个是主UPS子系统已经存在变化，使得原主UPS子系统已经停止发送协调信号。另一情况是所有UPS总线608都不工作。但是如果所有UPS总线608都不工作，则说哪个UPS总线608已经故障是毫无意义的。因此，在UPS总线A的主要通道616和冗余通道620以及联络总线610的主要通道624和冗余通道628中的任何通道上都不存在合格的协调信号的情况下(当UPS子系统A已经是主UPS子系统时)，联络柜A的控制器612假定UPS子系统302中的哪一个是主UPS子系统已经存在变化，并且将UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”清零。除了下述方面以外，由联络柜306的控制器612以相同的方式处理UPS总线A的冗余通道620中的故障(当UPS子系统A是主UPS子系统时):控制器612将协调信号从UPS总线A的主要通道616 (替代从UPS总线A的冗余通道620)重新路由至联络总线610的主要通道624和冗余通道628，并且将设置UPS总线A的冗余通道620的“故障检测位”(替代设置主要通道616的“故障检测位”)。
[0042]图8是示出了下述逻辑的流程图:利用该逻辑，联络柜306的控制器实现了上述故障检测过程和多故障处理过程。该逻辑可以例如以控制器612中所编程的软件来实现。
[0043]再次假定UPS子系统A是主UPS子系统，在800处，联络柜A的控制器612接收UPS总线A和/或联络总线610上的协调信号。在802处，联络柜A的控制器612确定其是否已经在UPS总线A的主要通道616上接收到合格的协调信号。如果联络柜A的控制器612已经在UPS A的主要通道616上接收到合格的协调信号，则联络柜A的控制器612转移到804，在804处该控制器612确定其是否也已经在联络总线610的主要通道624上接收到合格的协调信号。如果联络柜A的控制器612已经在联络总线610的主要通道624上接收到合格的协调信号，则联络柜A的控制器612转移到806，在806处该控制器612确定是否已经设置UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”以用于表示在UPS总线A的主要通道616上已经发生故障。如果联络柜A的控制器612确定已经设置了 UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”，则该控制器612转移到808，在808处该控制器612将UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”清零，然后在846 (图SB)处转移到故障检测过程和多故障处理过程例程的结束。如果在804处联络柜A的控制器612确定联络总线610的主要通道624上的协调信号不是合格的或在806处确定未设置UPS B的主要通道616的“故障检测位”，则联络柜A的控制器612转移到810，在810处该控制器612将延迟计数器(说明性地，
2.3ms延时计数器)清零，然后在846 (图SB)处转移到故障检测过程和多故障处理过程例程的结束。
[0044]返回参照802，如果联络柜A的控制器612确定UPS总线A的主要通道616上的协调信号不是合格的，则该控制器612转移到812，在812处该控制器612确定联络总线610的主要通道624上的协调信号是否是合格的。如果联络总线610的主要通道624上的协调信号是合格的，则联络柜A的控制器612转移到810。如果联络总线610的主要通道624上的协调信号不是合格的，则联络柜A的控制器612转移到814，在814处该控制器612确定UPS总线A的冗余通道620上的协调信号是否是合格的。如果UPS总线A的冗余通道620上的协调信号是合格的，则联络柜A的控制器612转移到816，在816处该控制器612确定联络总线610的冗余通道628上的协调信号是否是合格的。如果联络总线610的冗余通道628上的协调信号是合格的，则联络柜A的控制器612转移到818，在818处该控制器612延迟了延迟时段(如2.3ms)并且在延迟时段之后，设置延迟计数器，并且转移到822，在822处，当其已经确定在UPS总线A的主要通道616上已经发生故障时，该控制器612设置UPS总线A的主要通道616的“故障检测位”。
[0045]返回参照814，如果联络柜A的控制器612确定UPS总线A上的协调信号不是合格的，则该控制器612转移到820，在820处该控制器612确定联络总线610的冗余通道628上的协调信号是否是合格的。如果联络总线610的冗余通道628上的协调信号不是合格的，则联络柜A的控制器612转移到808。如果在820处联络柜A的控制器612确定联络总线610的冗余通道820上的协调信号是合格的，则该控制器612转移到818。
[0046]返回参照816，如果联络柜A的控制器612确定联络总线610的冗余通道628上的协调信号不是合格的，则该控制器612转移到808。
[0047]参照802至822所描述的上文包括针对作为主UPS子系统的那个UPS子系统302的UPS总线608的主要通道的多故障检测过程的例程。在这个方面，控制器612包括针对作为主UPS子系统的那个UPS子系统302的UPS总线608的冗余通道的多故障检测过程的可比较的例程，为简单起见，其由块834、836表示。
[0048]返回822，在822处联络柜A的控制器612已经得到在UPS总线A的主要通道616上已经发生故障的确定，联络柜A的控制器612转移到824(图SB)，在824处该控制器612确定联络总线A的冗余通道620的方向变量是否等于‘ I’。如果联络总线A的冗余通道620的方向变量等于‘ I’，则联络柜A的控制器612转移到826，在826处该控制器612将UPS总线A的冗余通道620上的协调信号传递至联络总线610的主要通道624和冗余通道628两者，然后该控制器612在846处转移到故障检测过程和多故障处理过程例程的结束。如果在824处联络柜A的控制器612确定UPS总线的冗余通道620的方向变量不等于‘ I’，则该控制器612转移到828，在828处该控制器612确定UPS总线A的冗余通道620的方向变量是否等于‘2’。如果UPS总线A的冗余通道620的方向变量等于‘2’，则联络柜A的控制器612转移到830，在830处该控制器612将联络总线610的冗余通道628上的协调信号传递至UPS总线A的主要通道616和冗余通道620两者，然后在846处转移到故障检测过程和多故障处理过程例程的结束。如果在828处控制器612确定UPS总线A的冗余通道620的方向变量不等于‘2’，则该控制器612转移到832，在832处该控制器612在UPS总线A和联络总线610两者的主要通道和冗余通道上发出被动位“0”，然后在846处转移到多故障检测和处理例程的结束。
[0049]参照834 (图8A)，在834处联络柜A的控制器612已经执行UPS总线A的冗余通道620的多故障检测例程，并且已经转移到836 (图8A)，在836处已经得到故障发生在UPS总线A的冗余通道620上的确定(图8A)并且设置UPS总线A的冗余通道620的“故障检测位”，联络柜A的控制器612转移到838 (图8B)，在838处该控制器612确定UPS总线A的主要通道616的方向变量是否等于‘I’。如果UPS总线A的主要通道616的方向变量等于‘I’，则UPS总线A的控制器612转移到840，在840处该控制器612将UPS总线A的主要通道616上的协调信号传递至联络总线610的主要通道624和冗余通道628两者，然后在846处转移到故障检测过程和多故障处理过程例程的结束。如果在838处联络柜A的控制器612确定UPS总线的主要通道616的方向变量不等于‘I’，则该控制器612转移到842，在842处该控制器612确定UPS总线A的主要通道616的方向变量是否等于‘2’。如果UPS总线A的主要通道616的方向变量已经被设置成‘2’，则联络柜A的控制器612转移到844，在844处该控制器612将联络总线610的冗余通道628上的协调信号传递至UPS总线A的主要通道616和主要通道616两者，然后在846处转移到多故障检测和处理例程的结束。如果在842处控制器612确定UPS总线A的主要通道616的方向变量不等于‘2’，则该控制器612转移到832。
[0050]参照824至832以及838至844所描述的上文包括多故障处理过程的例程，并且在本文中将被称为多故障处理例程。UPS总线A的主要通道616和UPS总线A的冗余通道620的多故障检测例程以及多故障处理例程共同地包括多故障检测和多故障处理过程的例程。
[0051]为了说明和描述的目的，已经提供了实施例的上述描述。并不意在穷举或限制本公开内容。特定实施例的各个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用情况下是可互换的，并且可以用于所选择的实施例中，即使没有具体示出或描述的情况下也是如此。特定实施例的各个元件或特征还可以以很多方式变化。这样的变化不应被视为偏离本公开内容，并且所有这样的修改意在包括在本公开内容的范围内。
[0052]本文中所使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而并不意在进行限制。如本文所使用的，除非上下文另行明确指出，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”可以意在也包括复数形式。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”是包括性的，因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。除非所讨论或示出的特定顺序被特别标识为执行的顺序，否则本文所描述的方法步骤、过程和操作不应被理解为一定要求以所讨论或示出的特定顺序来执行。还应当理解的是，可以使用另外的或替选的步骤。
[0053]当元件或层被称为“在…上”、“接合至”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，其可以直接在另一元件或层上、直接接合、直接连接或直接耦接至另一元件或层，或者可以存在中介元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件或层，将不会存在中介元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似的方式理解(例如，“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的列出的项目的任何组合和所有组合。
【权利要求】
1.一种多不间断电源(“UPS”)系统，包括: a.多个UPS子系统，所述多个UPS子系统具有用于将每个UPS子系统的控制器耦接至相关联的联络柜的相关联的控制器的、分离的UPS数据通信总线； b.数据通信联络总线，所述数据通信联络总线将所述联络柜的所述控制器相互耦接； c.所述联络柜的所述控制器，所述联络柜的所述控制器在不使用辅助信号的情况下仲裁所述UPS数据通信总线之间的基于电力线的协调信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，每个联络柜的控制器监视所述数据通信联络总线以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线以监控合格的基于电力线的协调信号，并且，只要该控制器继续从该控制器首先接收到合格的基于电力线的协调信号的总线接收到合格的基于电力线的协调信号，该控制器就将该控制器首先从所述数据通信联络总线或该控制器所耦接至的UPS数据通信总线接收到的合格的基于电力线的协调信号传递至所述数据通信联络总线或该控制器所耦接至的UPS数据通信总线中的另一总线，而不将来自所述另一总线的基于电力线的协调信号传递至该控制器首先接收到合格的基于电力线的协调信号的总线。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，当已从所耦接的UPS数据通信总线接收到合格的基于电力线的协调信号的任何联络柜的控制器检测到该控制器不再从该UPS数据通信总线接收到合格的电力线协调信号时，该联络柜的该控制器停止将基于电力线的协调信号从该UPS数据通信总线传递至所述数据通信联络总线，并且开始监视该UPS数据通信总线和所述数据联络总线以监控合格的基于电力线的协调信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，每个UPS数据通信总线包括主要通道和冗余通道，并且所述数据通信联络总线包括主要通道和冗余通道。
5.根据权利要求4所述的系统，其中`，每个联络柜的控制器监视所述数据通信联络总线的主要通道和冗余通道以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线的主要通道和冗余通道，以监控故障； 当该控制器没有从所述数据通信联络总线和该控制器所耦接至的UPS数据通信总线中的一个总线的主要通道接收到合格的基于电力线的协调信号而是从该总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号、并且该控制器既没有从另一总线的主要通道也没有从另一总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号时，该控制器确定在该总线的主要通道上存在故障； 当该控制器没有从所述数据通信联络总线和该控制器所耦接至的UPS数据通信总线中的一个总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号而是从该总线的主要通道接收到合格的基于电力线的协调信号、并且该控制器既没有从另一总线的主要通道也没有从另一总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号时，该控制器确定在该总线的冗余通道上存在故障。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，每个联络柜的控制器从所述数据通信联络总线或该控制器所耦接至的UPS数据通信总线接收要路由至另一总线的基于电力线的协调信号；以及 当所述联络柜中的任一联络柜的控制器检测到在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道上均不存在故障时，将在该总线的主要通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的主要通道，并且将在该总线的冗余通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的冗余通道； 当所述联络柜总线中的任一联络柜总线的控制器在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的主要通道而非冗余通道上检测到故障时，通过将在该总线的冗余通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的主要通道和冗余通道两者来对所接收的基于电力线的协调信号进行重新路由；以及 当所述联络柜中的任一联络柜的控制器在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的冗余通道而非主要通道上检测到故障时，通过将在该总线的主要通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的主要通道和冗余通道两者来对基于电力线的协调信号进行重新路由。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，当所述联络柜中的任一联络柜的控制器在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道上检测到故障时，在延迟之后针对该通道设置故障检测位，并且在设置了所述故障检测位之后，开始对所接收的基于电力线的协调信号进行重新路由。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，已经针对其接收到合格的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道设置了故障检测位的所述联络柜中的任一联络柜的控制器当该控制器开始在该通道上再次接收到合格的基于电力线的协调信号时，将所述故障检测位清零，并且停止对所接收的合格的基于电力线的协调信号进行重新路由。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，如果已经针对其接收到合格的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道设置了故障检测位的所述联络柜中的任一联络柜的控制器在所述数据通信 联络总线的主要通道和冗余通道上以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线的主要通道和冗余通道上都没有接收到合格的基于电力线的协调信号，则将所述故障检测位清零，并且监视所述数据通信联络总线的主要通道和冗余通道以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线的主要通道和冗余通道以监控合格的基于电力线的协调信号。
10.一种在多不间断电源(“UPS”)系统中仲裁UPS数据通信总线之间的基于电力线的协调信号的方法，所述多不间断电源系统具有多个UPS子系统和数据通信联络总线，所述多个UPS子系统具有用于将每个UPS子系统的控制器耦接至相关联的联络柜的相关联的控制器的、分离的所述UPS数据通信总线，所述数据通信联络总线将所述联络柜的所述控制器相互耦接，所述方法包括在不使用辅助信号的情况下利用所述联络柜的所述控制器来仲裁所述UPS数据通信总线之间的所述基于电力线的协调信号。
11.根据权利要求10所述的方法，包括:利用每个联络柜的控制器监视所述数据通信联络总线以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线以监控合格的基于电力线的协调信号，并且只要该控制器继续从该控制器首先接收到合格的基于电力线的协调信号的总线接收到合格的基于电力线的协调信号，就利用该控制器将该控制器首先从所述数据通信联络总线或该控制器所耦接至的UPS数据通信总线接收到的合格的基于电力线的协调信号传递至所述数据通信联络总线或该控制器所耦接至的UPS数据通信总线中的另一总线，而不利用该控制器将来自所述另一总线的基于电力线的协调信号传递至该控制器首先接收到合格的基于电力线的协调信号的总线。
12.根据权利要求11所述的方法，包括:当已经从所耦接的UPS数据通信总线接收到合格的基于电力线的协调信号的任何联络柜的控制器检测到该控制器不再从该UPS数据通信总线接收到合格的电力线协调信号时，停止利用该联络柜的该控制器将基于电力线的协调信号从该UPS数据通信总线传递至所述数据通信联络总线，并且开始利用该控制器监视该UPS数据通信总线和所述数据通信联络总线以监控合格的基于电力线的协调信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，每个UPS数据通信总线包括主要通道和冗余通道，并且所述数据通信联络总线包括主要通道和冗余通道，所述方法还包括:利用每个联络柜的控制器监视所述数据通信联络总线的主要通道和冗余通道以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线的主要通道和冗余通道以监控故障； 利用每个数据通信联络总线的控制器，在该控制器没有从所述数据通信联络总线和该控制器所耦接至的UPS数据通信总线中的一个总线的主要通道接收到合格的基于电力线的协调信号而是从该总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号、并且该控制器既没有从另一总线的主要通道也没有从另一总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号时，确定在该总线的主要通道上存在故障； 利用每个数据通信联络总线的控制器，在该控制器没有从所述数据通信联络总线和该控制器所耦接至的UPS数据通信总线中的一个总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号而是从该总线的主要通道接收到合格的基于电力线的协调信号、并且该控制器既没有从另一总线的主要通道也没有从另一总线的冗余通道接收到合格的基于电力线的协调信号时，确定在该总线的冗余通道上存在故障。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，每个联络柜的控制器从所述数据通信联络总线或该控制器所耦接至的UPS数据通信总线接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号；以及 所述方法包括:当所述 联络柜中的任一联络柜的控制器检测到在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道上均不存在故障时，将在该总线的主要通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的主要通道，并且将在该总线的冗余通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的冗余通道； 当所述联络柜中的任一联络柜的控制器在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的主要通道而非冗余通道上检测到故障时，通过将在该总线的冗余通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的主要通道和冗余通道两者来对所接收的基于电力线的协调信号进行重新路由；以及 当所述联络柜中的任一联络柜的控制器在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的冗余通道而非主要通道上检测到故障时，通过将在该总线的主要通道上接收的基于电力线的协调信号路由至另一总线的主要通道和冗余通道两者来对基于电力线的协调信号进行重新路由。
15.根据权利要求14所述的方法，包括:当所述联络柜中的任一联络柜的控制器在该控制器接收到要路由至另一总线的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道上检测到故障时，利用该控制器在延迟之后针对该通道设置故障检测位，然后在设置了所述故障检测位之后，对所接收的基于电力线的协调信号进行重新路由。
16.根据权利要求15所述的方法，包括:当已经针对其接收到合格的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道设置了故障检测位的所述联络柜中的任一联络柜的控制器开始在该通道上再次接收到合格的基于电力线的协调信号时，将所设置的故障检测位清零，并且停止对所接收的合格的基于电力线的协调信号进行重新路由。
17.根据权利要求16所述的方法，包括:当已经针对其接收到合格的基于电力线的协调信号的总线的主要通道或冗余通道设置了故障检测位的所述联络柜中的任一联络柜的控制器在所述数据通信联络总线的主要通道和冗余通道上以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线的主要通道和冗余通道上都没有接收到合格的基于电力线的协调信号时，将所设置的故障检测位清零，并且利用该控制器监视所述数据通信联络总线的主要通道和冗余通道以及该控制器所耦接至的UPS数据通信总线的主要通道和冗余通道以监控合格的基于电力线的协调信号。`
【文档编号】H02J9/06GK103828184SQ201280038535
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2011年8月5日
【发明者】陈贤, 凯文·基姆·埃施霍芬 申请人:力博特公司