不间断电源的控制的制作方法
【专利说明】不间断电源的控制
[0001]发明背景1.发明领域
[0002]本文所述的至少一些实施例主要涉及不间断电源(UPS)。
[0003]2.相关技术讨论
[0004]使用电源装置诸如不间断电源(UPS)为敏感和/或关键的负载诸如计算机系统和其他数据处理系统提供已调整的不间断电力是已知的。已知的不间断电源包括在线UPS、离线UPS、在线互动UPS以及其他不间断电源。在线UPS在主要交流电源中断时提供经调节的交流电以及备用的交流电。典型的在线UPS也可以以旁路模式操作，在此模式中，具有基本保护的未经调节的电力经由旁路线路从交流电源直接提供给负载。
[0005]发明概述
[0006]本发明的至少一个方面涉及不间断电源(UPS)，其包括被配置成耦合至交流电源并接收输入电力的第一输入端，被配置成耦合至备用电源以接收备用电力的第二输入端，被配置成耦合至负载并向负载提供从输入电力和备用电力中的至少一个获取的输出交流电力的输出端，经由旁路开关选择性耦合在第一输入端和输出端之间的旁路线路，其中，旁路开关被配置成在第一工作模式中闭合，经由旁路线路将UPS的第一输入端耦合至UPS的输出端，并在第二工作模式中打开，从UPS的输出端解耦UPS的第一输入端，逆变器，所述逆变器包括被配置成接收输入电力和备用电力中的至少一个的输入端以及经由逆变器开关选择性耦合至UPS的输出端的输出端，其中，所述逆变器开关被配置成在第二工作模式中闭合，将逆变器的输出端耦合至UPS的输出端，并在第一工作模式中打开，从UPS的输出端解耦逆变器的输出端，以及耦合至逆变器和旁路线路的逆变器控制器，其中，所述逆变器控制器被配置成在第二工作模式中监测旁路线路中的电流，并响应于旁路线路中的电流大于阈值电平的确定，操作逆变器以向UPS的输出端提供具有与旁路线路中的电流方向相反方向的电流。
[0007]根据一个实施例，逆变器控制器还被配置成在第二工作模式中响应于旁路线路中的电流小于阈值电平的确定，操作逆变器以向UPS的输出端提供交流电力。在一个实施例中，逆变器控制器经由电流传感器耦合至旁路线路。在另一实施例中，逆变器控制器包括耦合至逆变器的逆变器控制模块以及耦合至逆变器控制模块和电流传感器的旁路电流幅值检测电路，其中，在第二工作模式中，旁路电流幅值检测电路被配置成从电流传感器接收旁路线路中的电流的指示，并基于旁路线路中的电流的指示，向逆变器控制模块提供旁路线路中的电流是否大于阈值电平的指示。
[0008]根据另一实施例，响应于旁路线路中的电流大于阈值电平的指示，逆变器控制模块被配置成控制逆变器作为电流源操作。在一个实施例中，响应于旁路线路中的电流小于阈值电平的指示，逆变器控制模块被配置成控制逆变器作为电压源操作。在另一实施例中，逆变器控制器还包括旁路电流方向检测电路，其耦合至逆变器控制模块和电流传感器并被配置成从电流传感器接收旁路线路中的电流的指示，并基于旁路线路中的电流的指示，向逆变器控制模块提供旁路线路中的电流的方向的指示。
[0009]根据一个实施例，UPS还包括耦合至第一输入端的UPS控制器、旁路开关和逆变器开关，其中，所述UPS控制器被配置成监测在第一输入端的交流电力，其中，响应于在第一输入端的交流电力是可接受的确定，UPS控制器还被配置成控制UPS在第一工作模式中操作，并且其中，响应于在第一输入端的交流电力是不可接受的确定，UPS控制器还被配置成控制UPS在第二工作模式中操作。在一个实施例中，在第二工作模式中，所述输出端被配置成向负载提供从备用电力获取的输出交流电力。在另一实施例中，在第二工作模式中，所述输出端被配置成向负载提供从输入电力获取的输出交流电力。
[0010]根据一个实施例，UPS还包括耦合至旁路开关的旁路继电器保护电路，其被配置成监测旁路线路中的电流并响应于旁路线路中的电流在截止电平之上的确定来阻止旁路开关的操作。
[0011]本发明的另一方面涉及一种用于操作UPS的方法，所述UPS具有输入端、输出端、选择性耦合在输入端和输出端之间的旁路线路，以及逆变器，所述方法包括监测从交流电源提供给UPS输入端的输入交流电力，确定提供给所述输入端的输入交流电力是否是可接受的，响应于输入交流电力是可接受的确定，经由旁路线路将输入交流电力提供给UPS的输出端，响应于输入交流电力是不可接受的确定，切断所述输入端和所述输出端之间经由旁路线路的连接并启用逆变器，监测旁路线路中的电流，响应于所述监测，确定旁路线路中的电流是否超出阈值电平，并且响应于旁路线路中的电流超出阈值电平，操作逆变器以向UPS的输出端提供具有与旁路线路中的电流的方向相反方向的输出电流。
[0012]根据一个实施例，所述方法还包括响应于旁路线路中的电流未超出阈值电平的确定，操作逆变器以向UPS的输出端提供处于受控电压的输出交流电力。在一个实施例中，操作逆变器以向UPS的输出端提供输出交流电力包括从正弦波基准产生电路接收基准正弦波信号，监测逆变器输出端的电压，并基于所述基准正弦波信号和所监测的在逆变器输出端的电压操作所述逆变器以向UPS的输出端提供输出交流电力。
[0013]根据另一实施例，操作逆变器以向UPS的输出端提供具有与旁路线路中的电流的方向相反方向的输出电流包括使所述逆变器作为电流源操作。在一个实施例中，使所述逆变器作为电流源操作包括从耦合至旁路线路的电流传感器接收旁路线路中的电流的指示，通过方向检测电路确定旁路线路中的电流的方向，并基于旁路线路中电流的方向的确定，向逆变器传送信号以控制所述逆变器提供具有与旁路线路中的电流的方向相反方向的输出电流。
[0014]根据另一实施例，切断所述输入端和所述输出端之间经由旁路线路的连接包括打开旁路线路上的选择性耦合在所述输入端和所述输出端之间的旁路开关。在一个实施例中，启用逆变器包括闭合耦合在逆变器的输出端和UPS的输出端之间的逆变器开关。在另一实施例中，所述方法还包括响应于旁路线路中的电流超过截止电平的确定来阻止所述输入端和所述输出端之间经由旁路线路的连接断开。
[0015]本发明的至少一个方面涉及不间断电源(UPS)，所述UPS包括被配置成耦合至交流电源并接收输入电力的第一输入端，被配置成耦合至备用电源以接收备用电力的第二输入端，输出端，其被配置成耦合至负载并向负载提供从输入电力和备用电力中的至少一个获取的输出交流电力，经由旁路开关选择性耦合在所述第一输入端和输出端之间的旁路线路，其中，在旁路工作模式中，旁路开关闭合并且输入电力直接提供给所述输出端，逆变器，所述逆变器包括被配置成接收输入电力和备用电力中的至少一个的输入端和经由逆变器开关选择性耦合至UPS的输出端的输出端，其中，在在线工作模式中，逆变器开关闭合，逆变器接收输入电力，并且所述逆变器将输入电力转换为输出交流电力，以及用于在从旁路工作模式过渡到在线工作模式后操作所述逆变器以迫使旁路线路中的电流换向的装置。
【附图说明】
[0016]附图不一定按比率绘制。在附图中，在各图中示出的每个相同或近似相同的部件由相同的标号表示。为清楚起见，并不是每个附图中的每个部件都标出。在附图中:
[0017]图1示出根据本发明的各个方面的在线UPS ；
[0018]图2示出根据本发明的各个方面的逆变器控制器；以及
[0019]图3示出根据本发明的各个方面的旁路继电器保护电路。
【具体实施方式】
[0020]现将参考附图来详细讨论各个实施例及其各方面。应当理解，本发明并不局限于在下面的【具体实施方式】中阐述或在附图中示出的部件的构造和布置细节的应用。本发明能够以其他实施例或以各种方式实践或实施。而且，本文所用的短语和术语用于描述目的，不应视作限制。在本文使用“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变体时，意指包含在其后面列出的各项及其等效体以及另外的项。
[0021]如上所述，典型的在线UPS可以以旁路模式操作，在此模式中，未经调节的电力经由旁路线路通过旁路开关从交流电源(例如，交流干线)直接提供给负载。如果在交流干线发生干扰(例如，骤降或骤升状况)，在线UPS可进入在线模式或电池模式，在此模式中，旁路线路通过打开旁路开关从负载断开，并且在线UPS操作以调节由交流干线或电池提供的电力并向耦合至负载的输出端提供调节后的电力。在旁路开关从闭合过渡到打开后，旁路线路仍然可在一段时间内运载电流(例如，10ms)并充当在线UPS的输出端和交流干线之间的短路(例如，由于旁路开关的触点之间的电弧放电)。如果旁路开关是可控硅整流器(SCR)，旁路开关将仅在自然电流零点停止导通。这可潜在导致交流干线和逆变器之间的大循环电流，所述大循环电流可导致直流链路电压上升和负载掉线。为防止这点，可利用断开旁路线路和接通逆变器之间的大的传输时间延迟(例如，10-13ms)。这个传输时间延迟可导致至负载的电力不期望地中断。
[0022]在本文所述的至少一些实施例中，提供一种UPS控制架构，在此UPS控制架构中，在从旁路模式转移至在线模式时，在线UPS内的逆变器经控制作为电流源操作以与旁路线路中的电流方向相反的方向输送电流。