用于实现在静态ups中的串联补偿器的系统和方法
【专利说明】用于实现在静态UPS中的串联补偿器的系统和方法
[0001]相关申请交叉引用
本申请是非临时申请，并且要求于2014年12月17日提交的，名称为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR IMPLEMENTING SERIES COMPENSATORS IN STATIC UPS(用于实现在静态UPS中的串联补偿器的系统和方法)”的第62/093,084号美国临时专利申请的优先权，其通过整体引用并入本文。
【背景技术】
[0002]本发明的领域一般涉及不间断电源，以及更具体地涉及实现在不间断电源系统中的串联补偿器。
[0003]鲁棒的功率系统使得能够向一个或多个负载供应功率。此类功率系统可包含:功率的产生、输送、整流、逆变和转换的组合以向电、光、机械和/或核应用和负载供应能量。当实现功率系统和架构时，实际考虑包含成本、大小、可靠性以及实现的容易性。
[0004]在至少一些已知的功率系统中，一个或多个不间断电源(UPS)促进向负载供应功率。UPS促进确保:甚至在功率系统的一个或多个组件故障时，功率被连续地供应给一个或多个关键负载。因此，UPS提供冗余的功率源。UPS可以用于许多应用中(例如，公用设施子站、工业厂房、船舶系统、高安全系统、医院、数据通信和电信中心、半导体制造基地、核电厂等)。此外，UPS可以用于高、中、或低功率应用。例如，UPS可以用于相对小的功率系统(例如，娱乐或消费者系统)或微系统(例如，基于芯片的系统)。
【发明内容】
[0005]1.—种系统包括:
多个不间断电源(UPS);
环形母线；
多个扼流器，所述多个扼流器中的每个扼流器在所述多个UPS中的各自UPS和所述环形母线之间电耦合；以及
多个串联补偿器，所述多个串联补偿器中的每个串联补偿器在所述多个扼流器中的相关联的扼流器与所述环形母线之间电耦合。
[0006]2.根据技术方案I所述的系统，其中所述多个串联补偿器中的每个串联补偿器包括:
电容器；以及
与所述电容器并联电耦合的旁路开关。
[0007]3.根据技术方案2所述的系统，其中所述旁路开关被配置为当所述电容器超过预定电荷电平时闭合。
[0008]4.根据技术方案3所述的系统，还包括控制器，所述控制器被配置为:
监控在所述电容器上的电荷电平；以及
当所监控的电荷电平超过所述预定电荷电平时，闭合所述旁路开关。
[0009]5.根据技术方案2所述的系统，其中所述旁路开关包括静态开关。
[0010]6.根据技术方案5所述的系统，其中所述静态开关包括晶闸管和绝缘栅双极型晶体管中的至少一个。
[0011]7.根据技术方案2所述的系统，其中所述旁路开关包括电压相关设备。
[0012]8.一种用于控制电源系统的控制器，所述电源系统包含多个不间断电源(UPS)、环形母线、多个扼流器，以及多个串联补偿器，所述多个扼流器中的每个扼流器在所述多个UPS中的各自UPS和所述环形母线之间电耦合，以及所述多个串联补偿器中的每个串联补偿器在所述多个扼流器中的相关联的扼流器与所述环形母线之间电耦合以及包含电容器和旁路开关，所述旁路开关与所述电容器并联电耦合，所述控制器包括:
处理器；以及
通信耦合到所述处理器的存储设备，所述存储设备存储可执行指令，所述可执行指令被配置为使得所述处理器:
监控所述电容器的操作；以及基于所监控的操作来控制所述旁路开关。
[0013]9.根据技术方案8所述的控制器，其中为了监控所述电容器的操作，所述处理器被配置为监控所述电容器的电荷电平，以及其中为了控制所述旁路开关，所述处理器被配置为当所监控的电荷电平超过预定阈值时，闭合所述旁路开关。
[0014]10.根据技术方案8所述的控制器，其中为了监控所述电容器的操作，所述处理器被配置为监控在所述电容器上的电压上升，以及其中为了控制所述旁路开关，所述处理器被配置为当所监控的电压上升超过预定阈值时，闭合所述旁路开关。
[0015]11.根据技术方案8所述的控制器，其中为了控制所述旁路开关，所述处理器被配置为控制包含静态开关的旁路开关。
[0016]12.根据技术方案11所述的控制器，其中为了控制所述旁路开关，所述处理器被配置为控制包含晶闸管和绝缘栅双极型晶体管中的至少一个的旁路开关。
[0017]13.根据技术方案8所述的控制器，其中为了控制所述旁路开关，所述处理器被配置为控制包含电压相关设备的旁路开关。
[0018]14.一种组装包含多个不间断电源(UPS)和环形母线的电源系统的方法，所述方法包括:
在所述多个UPS中的每个UPS和所述环形母线之间电耦合扼流器；以及在每个扼流器与所述环形母线之间电耦合串联补偿器。
[0019]15.根据技术方案14所述的方法，其中电親合串联补偿器包括电親合包含电容器和与所述电容器并联电耦合的旁路开关的串联补偿器。
[0020]16.根据技术方案15所述的方法，其中电親合串联补偿器包括电親合包含被配置为当所述电容器超过预定电荷电平时闭合的旁路开关的串联补偿器。
[0021]17.根据技术方案15所述的方法，还包括将控制器通信地耦合到所述串联补偿器，所述控制器被配置为监控在所述电容器上的电荷电平，以及当所监控的电荷电平超过预定电荷电平时，闭合所述旁路开关。
[0022]18.根据技术方案15所述的方法，其中电親合串联补偿器包括电親合包含包括静态开关的旁路开关的串联补偿器。
[0023]19.根据技术方案15所述的方法，其中电親合串联补偿器包括电親合包含包括静态开关的旁路开关的串联补偿器，该静态开关具有晶闸管和绝缘栅双极型晶体管中的至少一个。
[0024]20.根据技术方案15所述的方法，其中电親合串联补偿器包括电親合包含包括电压相关设备的旁路开关的串联补偿器。
[0025]在一个方面，提供了一种系统。该系统包含多个不间断电源(UPS)、环形母线、多个扼流器，多个扼流器中的每个扼流器在多个UPS中的各自UPS和环形母线之间电耦合，以及多个串联补偿器，多个串联补偿器中的每个串联补偿器在多个扼流器中的相关联的扼流器与环形母线之间电耦合。
[0026]在另一个方面，提供了一种用于控制电源系统的控制器。电源系统包含多个不间断电源(UPS)、环形母线、多个扼流器，以及多个串联补偿器，多个扼流器中的每个扼流器在多个UPS中的各自UPS和环形母线之间电耦合，以及多个串联补偿器中的每个串联补偿器在多个扼流器中的相关联的扼流器与环形母线之间电耦合以及包含电容器和旁路开关，该旁路开关与该电容器并联电耦合。该控制器包含处理器、以及通信耦合到该处理器的存储设备，存储设备存储可执行指令，该可执行指令被配置为使得处理器监控电容器的操作，以及基于所监控的操作来控制旁路开关。
[0027]在又一个方面，提供了一种组装包含多个不间断电源(UPS)和环形母线的电源系统的方法。该方法包含在多个UPS中的每个UPS和环形母线之间电耦合扼流器，以及在每个扼流器与环形母线之间电耦合串联补偿器。
【附图说明】
[0028]图1是示例性环形母线架构的图。
[0029]图2是在UPS和环形母线之间的连接配置的简化电路图。
[0030]图3是在UPS和环形母线之间的备选的连接配置的简化电路图。
【具体实施方式】
[0031]所描述的系统和方法解决了与在环形母线架构中静态UPS的使用有关的技术挑战。尤其是，在环形母线和相关联的扼流器之间耦合串联补偿器以促进改进在环形母线架构中的性能。
[0032]此处描述不间断电源系统的示例性实施例。多个不间断电源被布置在环形母线配置中并且被配置为向至少一个负载供电。至少一个控制设备通信地耦合到多个不间断电源。
[0033]图1是示例性冗余的隔离-并联(IP)不间断电源(UPS)环形母线架构300的示意图。在该示例性实施例中，如本申请中描述的，架构300包含被布置成环形架构或并联架构的多个UPS 302。具体地，在示例性实施例中，架构300包含四个UPS 302。备选地，架构300可以包含使得架构300能够执行如本申请中描述的功能的任何数量的UPS 302。在该示例性实施例中，架构300是三线系统。备选地，架构300可以是四线系统(以通常向要求中性线的负载供电)。
[0034]在该示例性实施例中，UPS302是静态的双重变换UPS(即，真正在线系统的系统)。静态和旋转式UPS两者都可能要求对于电压和频率两者的下降(droop)控制技术。在一些情况下，单独对于频率的下降控制可能是足够的。在一些实施例中，修改下降控制技术以便处理非线性负载。
[0035]架构300促进向一个或多个负载304提供功率。在正常操作下，一个或多个公用设施担当电压源303并且向负载304提供交流电(AC)。发电机也可以担当电压源303。注意的是，不需要电压源303在架构300中同步。这是有利的，因为每个UPS 302可以由个体发电机和/或公用设施来供电，以及不需要增加另外的设备以与电压源303同步。
[0036]本申请中描述的，万一电压源303或