供电装置的短路控制方法及短路控制装置与流程

本发明涉及电力电子领域，具体涉及供电装置的控制方法和控制装置。

背景技术：

供电装置的输出端通常连接多个并联负荷。根据国标《供配电系统设计规范》，负荷按照供电等级依次减小被划分为一级、二级和三级负荷共三个等级。在供电装置对并联负荷进行供电过程中，应尽可能保证对供电等级高的负荷进行供电。

不间断电源(UPS)由于能够持续不断地给负荷进行供电，已经成为非常重要的一种供电装置。图1示出了现有技术的UPS的输出端连接有并联负荷的电路图。其中为了简化图1的电路图，仅用方框示出了UPS 11中的逆变器12。如图1所示，一级负荷13、二级负荷14和三级负荷15分别与熔断器23、24和25串联后，再并联连接至逆变器12的输出端。在逆变器12给并联的一级负荷13、二级负荷14和三级负荷15供电的过程中，如果并联负荷中任意一个发生短路，逆变器12被控制输出短路清障电流进行短路自动清除。

图2是基于现有的短路自动清除得到的输出电压Vo和输出电流Io的一个时序图。如图2所示，在时刻t0-t1，并联负荷未发生短路，输出电压Vo和输出电流Io都为正弦波；在时刻t1，并联负荷发生短路，输出电压Vo为0(不考虑导线阻抗情况下)，逆变器12被控制输出短路清障电流(其波形为电流值大于正常输出电流的方波)，该短路清障电流流入发生短路的负荷支路中，从而熔断该支路中的熔断器23、24或25；发生短路的负荷在时刻t2被断开之后，输出电压Vo和输出电流Io恢复为正弦波。

图3是基于现有的短路自动清除得到的输出电压和输出电流的另一个时序图。其与图2的区别在于，逆变器12被控制在时刻t1-t3输出短路清障电流，且在时刻t3，短路清障电流并未切断短路，即短路自动清除失效。 此时逆变器12被控制停止对并联负荷进行供电，因此输出电压Vo和输出电流Io在时刻t3之后都为0。

短路自动清除失效后，现有的短路控制方法是对所有并联负荷停止供电。但是，当并联负荷中的供电等级低的负荷发生短路、且供电等级高的负荷并未发生短路时，现有的短路控制方法并不能对供电等级高的负荷供电。因此，现在需要一种短路控制方法来最大程度地满足对供电等级最高的负荷进行供电的需求。

技术实现要素：

针对现有的短路自动清除失效后的控制方法存在的上述技术问题，本发明的一个实施例提供了一种供电装置短路自动清除失效后的短路控制方法，所述供电装置包括逆变器和并联在所述逆变器输出端的多个负荷，所述多个负荷具有不同供电等级并作为当前负荷，所述短路控制方法包括下列步骤：

11)控制所述逆变器不工作；

12)切断所述当前负荷中供电等级最低的负荷；

13)控制所述逆变器工作；

14)当所述逆变器的输出电压不等于零时，控制所述逆变器工作；

当所述逆变器的输出电压等于零时，控制所述逆变器不工作，将该供电等级最低的负荷从当前负荷中排除，然后重复所述步骤12)-14)，直到所述当前负荷的数目等于1。

优选的，所述多个负荷包括供电等级依次减小的第一负荷和第二负荷，在所述步骤12)中，切断所述第二负荷。

优选的，所述多个负荷包括供电等级依次减小的第一负荷、第二负荷和第三负荷，在所述步骤12)中，切断所述第三负荷；在所述步骤14)中，当所述逆变器的输出电压不等于零时，控制所述逆变器工作。

优选的，在所述步骤14)中，当所述逆变器的输出电压等于零时，控制所述逆变器不工作，并依次执行下列步骤：

141)切断所述第二负荷；

142)控制所述逆变器工作；

143)当所述逆变器的输出电压不等于零时，控制所述逆变器工作；

当所述逆变器的输出电压等于零时，控制所述逆变器不工作。

本发明的一个实施例还提供了一种实施上述短路控制方法的短路控制装置，所述供电装置包括逆变器和并联在所述逆变器输出端的多个负荷，所述多个负荷具有不同供电等级并作为当前负荷，所述短路控制装置包括：逆变器控制装置，用于控制所述逆变器工作或者不工作；负荷切断装置，用于切断所述当前负荷中供电等级最低的负荷；其中，所述逆变器控制装置还用于当所述逆变器的输出电压不等于零时控制所述逆变器工作，以及用于当所述逆变器的输出电压等于零时控制所述逆变器不工作。

优选的，所述负荷切断装置还包括负荷短路判定装置，用于当所述逆变器的输出电压等于零时，将所述供电等级最低的负荷从当前负荷中排除。

本发明的另一个实施例提供了一种供电装置的短路控制方法，所述供电装置包括逆变器和并联在所述逆变器输出端的多个负荷，所述多个负荷具有N个供电等级，N为大于1的正整数，所述短路控制方法包括下列步骤：21)在短路自动清除过程中，测量供电等级最高之外的N-1个供电等级的负荷中的电流；22)在短路自动清除失效后，当所述N-1个供电等级的负荷中的电流都等于零时，控制所述逆变器不工作；当所述N-1个供电等级的负荷中的电流并非都等于零时，依次执行下列步骤：221)控制所述逆变器不工作；222)切断电流不等于零的负荷；223)控制所述逆变器工作。

优选的，所述多个负荷包括供电等级依次减小的第一负荷和第二负荷，在所述步骤21)中，测量所述第二负荷中的电流；在所述步骤222)中，切断所述第二负荷。

优选的，所述多个负荷包括供电等级依次减小的第一负荷、第二负荷和第三负荷，在所述步骤21)中，测量所述第二负荷和第三负荷中的电流；在所述步骤22)中，当所述第二负荷中的电流和/或第三负荷中的电流不等于零时，在所述步骤222)中切断所述第二负荷和/或第三负荷。

本发明的另一个实施例提供了一种实施上述的短路控制方法的短路控制装置，所述供电装置包括逆变器和并联在所述逆变器输出端的多个负荷，所述多个负荷具有N个供电等级，N为大于1的正整数，所述短路控制装置包括：

电流测量装置，用于在短路自动清除过程中，测量供电等级最高之外的N-1个供电等级的负荷中的电流；

逆变器控制装置，用于在短路自动清除失效后，当所述N-1个供电等 级的负荷中的电流都等于零时，控制所述逆变器不工作；以及当所述N-1个供电等级的负荷中的电流并非都等于零时，控制所述逆变器工作或者不工作。

本发明的短路控制方法在短路自动清除失效后能最大程度地满足对供电等级最高的负荷进行供电的需求。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是现有的UPS的输出端连接有并联负荷的电路图。

图2是基于现有的短路自动清除得到的输出电压和输出电流的一个时序图。

图3是基于现有的短路自动清除得到的输出电压和输出电流的另一个时序图。

图4是在UPS的输出端连接有两个供电等级负荷的电路图。

图5是根据本发明第一种短路控制方法对图4所示的供电电路进行控制的流程图。

图6和7是根据图5所示的流程图得到的输出电压和输出电流的时序图。

图8是在UPS的输出端连接有三个供电等级负荷的电路图。

图9是根据本发明的第一种短路控制方法对图8所示的供电电路进行控制的流程图。

图10是根据本发明的第二种短路控制方法对图4所示的供电电路进行控制的流程图。

图11和图12是根据图10所示的短路控制方法得到的输出电压和输出电流的时序图。

图13是根据本发明第二种短路控制方法对图8所示的供电电路进行控制的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。

以下将分别针对UPS的输出端连接有两个供电等级(即供电等级高的 第一负荷和供电等级低的第二负荷)和三个供电等级(即供电等级依次减小的第一负荷、第二负荷和第三负荷)的并联负荷的情况进行详细说明。应当理解的是，下述的短路控制方法基于短路自动清除失效的情况下进行的。

图4是在UPS的输出端连接有两个供电等级负荷的电路图。如图4所示，第一负荷100和熔断器101串联后连接至UPS 11的逆变器12的输出端，第二负荷200、熔断器201和开关202串联后连接至逆变器12的输出端。其中第一负荷100的供电等级高于第二负荷200的供电等级。

图5是根据本发明的第一种短路控制方法对图4所示的供电电路进行控制的流程图。图6和7是根据图5所示的流程图得到的输出电压和输出电流的时序图。如图6和7所示，在时刻t0-t3，输出电压Vo和输出电流Io的波形与图3中的输出电压Vo和输出电流Io在时刻t0-t3的波形完全相同(即短路自动清除失效)，在此不再赘述。如图5-7所示，在短路自动清除失效后，依次进行如下控制过程：在时刻t3执行步骤S11，控制逆变器12不工作，因此图6和7中的输出电压Vo和输出电流Io为零；在时刻t4执行步骤S12，控制第二负荷200支路上的开关202断开，因此图6和7中的输出电压Vo和输出电流Io仍然为零；在时刻t5执行步骤S13，控制逆变器12工作；在时刻t5之后执行步骤S14，根据测量的输出电压Vo控制逆变器12的工作状态。其中在步骤S14中，如果输出电压Vo≠0，表明第二负荷200发生短路且短路被切断了，保持(或控制)逆变器12工作对第一负荷100继续供电，因而输出电压Vo和输出电流Io在时刻t5之后恢复为正弦波(参见图6所示)；如果输出电压Vo＝0(参见图7所示)，表明第一负荷100发生短路，控制逆变器12不工作停止供电。

图8是在UPS的输出端连接有三个供电等级负荷的电路图。其与图4基本相同，区别在于还包括连接至逆变器12的输出端的串联的第三负荷300、熔断器301和开关302。

图9是根据本发明的第一种短路控制方法对图8所示的供电电路进行控制的流程图。如图9所示，当短路自动清除失效后，依次进行如下控制过程：步骤S11’，控制逆变器12不工作；步骤S12’，控制第三负荷300支路中的开关302断开；步骤S13’，控制逆变器12工作；步骤S14’，根据测量的输出电压Vo控制逆变器12的工作状态。其中在步骤S14’中，如果输出电压Vo≠0，表明第三负荷300发生短路且短路被切断，保持(或 控制)逆变器12工作，从而对第一负荷100和第二负荷200供电；如果输出电压Vo＝0，表明短路未被切断，依次进行图5所示的步骤S11、S12、S13和S14。

本发明的上述控制方法并不限于对两个供电等级负荷或三个供电等级负荷进行控制，还可以对多于三个供电等级负荷进行控制。其中并联的多个负荷具有不同供电等级并作为当前负荷。本发明的短路控制方法包括如下步骤：

11)控制逆变器不工作；

12)控制当前负荷中供电等级最低的负荷支路上的开关断开；

13)控制逆变器工作；

14)根据测量的逆变器的输出电压控制逆变器的工作状态。

其中在步骤14)中，当所述逆变器的输出电压不等于零时(说明当前负荷中没有发生短路)，控制所述逆变器工作；当所述逆变器的输出电压等于零时(说明当前负荷中还存在短路)，控制所述逆变器不工作，将该供电等级最低的负荷从当前负荷中排除，重复上述步骤12)-14)，直到当前负荷的数目等于1。

采用本发明的上述短路控制方法能够实现：供电等级最高的负荷发生短路时控制逆变器停止供电，否则控制逆变器工作以对供电等级最高的负荷进行供电，从而最大程度地对未发生短路、供电等级最高的负荷进行供电。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种实施上述短路控制方法的短路控制装置，所述供电装置包括逆变器和连接在所述逆变器输出端的并联负荷，所述并联负荷包括多个供电等级负荷作为当前负荷，所述短路控制装置包括：

逆变器控制装置，用于控制所述逆变器工作或者不工作；

负荷切断装置，用于切断所述当前负荷中供电等级最低的负荷；

其中所述逆变器控制装置还用于根据测量的所述逆变器的输出电压，以控制所述逆变器的工作状态。

在一个优选的实施例中，当所述逆变器的输出电压不等于零时，所述逆变器控制装置用于控制所述逆变器工作；以及用于当所述逆变器的输出电压等于零时，控制所述逆变器不工作。

在另一个优选的实施例中，所述负荷切断装置还包括负荷短路判定装 置，用于当所述逆变器的输出电压等于零时，将所述供电等级最低的负荷从当前负荷中排除。

图10是根据本发明的第二种短路控制方法对图4所示的供电电路进行控制的流程图。图11和图12是根据图10所示的短路控制方法得到的输出电压和输出电流的时序图。如图11和12所示，在时刻t0-t3，输出电压Vo和输出电流Io的波形与图3中的输出电压Vo和输出电流Io在时刻t0-t3的波形完全相同(即短路自动清除失效)，在此不再赘述。如图10-12所示，依次进行如下控制过程：在时刻t1-t3(短路自动清除过程)执行步骤S21，测量第二负荷200中的电流I2；在时刻t3之后执行步骤S22，根据测量的电流I2控制逆变器12的工作状态；其中在步骤S22中，因发生短路，输出电压Vo为0，如果电流I2≠0，表明第二负荷200发生短路，在时刻t3、t4和t5依次执行步骤S221，控制逆变器12不工作；步骤S222，控制第二负荷200支路上的开关202断开；步骤S223，控制逆变器12工作，因而输出电压Vo和输出电流Io在时刻t5之后恢复为正弦波(参见图11所示)。如果电流I2＝0，表明第二负荷200未发生短路，判定第一负荷100发生短路，控制逆变器12不工作停止供电，因而输出电压Vo和输出电流Io在时刻t3之后为零(参见图12所示)。

图13是根据本发明第二种短路控制方法对图8所示的供电电路进行控制的流程图。如图13所示，依次进行如下控制过程：步骤S21’，在短路自动清除过程中，测量第二负荷200中的电流I2和第三负荷300中的电流I3；步骤S22’，根据测量的电流I2、I3控制逆变器12的工作状态。其中在步骤S22’中，如果电流I2≠0和/或I3≠0，表明第二负荷200和/或第三负荷300发生短路，依次执行步骤S221’，控制逆变器12不工作；步骤S222’，控制第二负荷200支路上的开关202和/或第三负荷300支路上的开关302断开，步骤S223’，控制逆变器12工作；如果电流I2＝0且I3＝0，表明供电等级最高的第一负荷100发生短路，控制逆变器12不工作停止供电。

本发明的上述控制方法并不限于对两个供电等级负荷或三个供电等级负荷进行控制，还可以对多于三个供电等级负荷进行控制。假定并联的多个负荷具有N个供电等级，N为大于1的正整数，本发明的短路控制方法包括如下步骤：

21)在短路自动清除过程中，测量供电等级最高之外的N-1个供电等级的负荷中的电流；

22)在短路自动清除失效后，当所述N-1个供电等级的负荷中的电流都等于零时，控制所述逆变器不工作；当所述N-1个供电等级的负荷中的电流并非都等于零时，依次执行下列步骤：221)控制所述逆变器不工作；222)切断电流不等于零的负荷；223)控制所述逆变器工作。

本发明的上述实施例并不对图6、图7和图11中的t3-t4时间段和t4-t5时间段的具体数值进行限定。本领域的技术人员可知，在实际控制过程中使其尽可能短即可。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种实施上述短路控制方法的短路控制装置，所述供电装置包括逆变器和连接在所述逆变器输出端的并联负荷，所述并联负荷包括N个不同供电等级负荷，N为大于1的正整数，所述短路控制装置包括：

电流测量装置，用于在短路自动清除过程中，测量供电等级最高之外的N-1个供电等级负荷中的电流；

逆变器控制装置，用于在短路自动清除失效后，当所述N-1个供电等级的负荷中的电流都等于零时，控制所述逆变器不工作；以及当所述N-1个供电等级的负荷中的电流并非都等于零时，控制所述逆变器工作或者不工作。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。