用于高速电源转换(hs-pst)的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明题为用于高速电源转换(HS?PST)的方法和系统。电子装置配置成把来自主源的电力切换到备选源，以保持向负载母线所供应的电力的连续性。电子装置包括一个或多个处理器，其配置成使用源监测来识别备选源的可用性，以便测量和计算用于控制一个或多个处理器的可变取样间隔的跟踪频率。处理器配置成将信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器中，并且将新样本值和关联的新时间戳存储到固定长度缓冲器中。处理器配置成使用跟踪频率从备选源的样本来确定属性。处理器配置成在估计的切换实例基于将负载母线属性与备选源属性进行比较在主源不可用时运行源切换信号。
【专利说明】
用于高速电源转换(HS-PST)的方法和系统
技术领域
[0001]本公开一般涉及电源转换。更具体来说，本公开涉及帮助保持对负载的电力连续性的高速电源转换系统。【背景技术】
[0002]在许多工业中，期望向关键工业负载连续供应电力。例如，在电力和加工工业中向负载母线上的感应和同步马达连续供应电力是重要的。在这类情况下，使主电源和备选电源有选择性地电耦合到负载母线是有帮助的。例如，主电源和备选电源各可包括断路器，其能够将电源与负载母线上的负载连接/断开。通过控制断路器，高速电源转换(HS-PST)系统控制哪一个电源(例如主电源或备选电源)正向负载母线上的负载供电。例如，如果主电源丢失电力，则HS-PST系统能够快速改变到备选电源。但是，在没有将负载母线与备选源同步的情况下转换到备选电源可导致工业过程和旋转机器负载中的问题。
【发明内容】
[0003]下面概述范围与最初要求保护的本发明相称的某些实施例。这些实施例不是意在限制要求保护的本发明的范围，这些实施例而是仅意在提供本发明的可能形式的概述。实际上，本发明可包含可与下面所阐述的实施例类似或不同的多种形式。
[0004]在第一实施例中，电子装置配置成把从主源所供应的电力切换到备选源，以保持向负载母线所供应的电力的连续性。电子装置包括一个或多个处理器，其配置成使用源监测来识别备选源的可用性，以便测量和计算用于控制一个或多个处理器的可变取样间隔的跟踪频率。一个或多个处理器配置成从主源、备选源和负载母线得到具有关联时间戳的信号样本。在实施例中，一个或多个处理器将负载母线的负载母线信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器中。在某些实施例中，一个或多个处理器从所测量负载母线信号频率来计算用于转换到固定长度缓冲器的新时间戳，用于应用双缓冲器取样间隔转换来估计在所计算的新时间戳的新样本值。在一些实施例中，一个或多个处理器将新样本值和关联的新时间戳存储到固定长度缓冲器中。在实施例中，一个或多个处理器使用负载母线供应的跟踪频率和固定长度缓冲器样本从备选源的样本来确定属性集合(其中属性集合包括幅值、角、频率、滑差、加速度或者其任何组合)，并且在切换的估计实例下至少部分基于将负载母线属性集合与备选源属性进行比较来计算监控条件，以在主源不可用时运行源切换信号。
[0005]在第二实施例中，非暂时计算机可读介质包括在其上存储的指令。指令配置成由电子装置来运行，电子装置配置成将从主源所供应的电力切换到备选源，以保持向负载母线所供应的电力的连续性。指令配置成使用源监测来识别备选源的可用性，以便测量和计算用于控制一个或多个处理器的可变取样间隔的跟踪频率。在一些实施例中，指令配置成从主源、备选源和负载母线得到具有关联时间戳的信号样本。在某些实施例中，指令配置成将负载母线的负载母线信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器中。在实施例中，指令配置成从所测量负载母线信号频率来计算用于转换到固定长度缓冲器的新时间戳，用于应用双缓冲器取样间隔转换来估计在所计算的新时间戳的新样本值。在一些实施例中，指令配置成将新样本值和关联的新时间戳存储到固定长度缓冲器中，使用负载母线供电的跟踪频率和固定长度缓冲器样本从备选源的样本来确定属性集合(其中属性集合包括幅值、 角、频率、滑差、加速度或者其任何组合)，并且在切换的估计实例至少部分基于将负载母线属性集合与备选源属性进行比较来计算监控条件，以在主源不可用时运行源切换信号。
[0006]在第三实施例中，电子装置包括处理器，其中处理器配置成:测量与第一切换发起事件关联的事件属性，其中从主源、备选源、负载母线或者其任何组合来接收信号，其中切换发起事件包括将递送到负载母线上的负载的电力从主源切换到备选源;通过将事件属性测量与初始设定进行比较来确定更新，更新在第二切换事件期间与负载母线和备选源、其中与备选源或负载母线的幅值、相位、频率、滑差、加速度或者其任何组合比较和监控条件相关；以及生成通知，其提供装置配置更新的推荐。
[0007]技术方案1: 一种配置成将从主源所供应的电力切换到备选源以保持向负载母线所供应的电力的连续性的电子装置，其中所述电子装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置成:使用源监测来识别所述备选源的可用性，以便测量和计算用于控制所述一个或多个处理器的可变取样间隔的跟踪频率；从所述主源、所述备选源和所述负载母线来得到具有关联时间戳的信号样本；将所述负载母线的负载母线信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器中；从所测量负载母线信号频率来计算用于转换到固定长度缓冲器的新时间戳，用于应用双缓冲器取样间隔转换来估计在所述计算的新时间戳的新样本值；将所述新样本值和关联的新时间戳存储到所述固定长度缓冲器中；使用负载母线供应的所述跟踪频率和固定长度缓冲器样本从所述备选源的样本来确定属性集合，其中所述属性集合包括幅值、角、频率、滑差、加速度或者其任何组合;以及在切换的估计实例下至少部分基于将所述负载母线属性集合与备选源属性进行比较来计算监控条件，以在所述主源不可用时运行源切换信号。
[0008]技术方案2:如技术方案1所述的电子装置，其中，所述源监测包括在所指定范围之内连续监测所述备选源的电压幅值、频率和电力质量。
[0009]技术方案3:如技术方案1所述的电子装置，其中，所述可变长度缓冲器是比所述固定长度缓冲器大的缓冲器，并且其中所述可变长度缓冲器配置成基于所述跟踪频率来调整所述可变取样间隔和关联时间戳，其中所述固定长度缓冲器包括匹配负载母线频率并且具有关联时间戳的预定数量的样本。
[0010]技术方案4:如技术方案1所述的电子装置，其中，所述新样本值和关联的新时间戳通过执行双缓冲器取样间隔转换来估计。
[0011]技术方案5:如技术方案1所述的电子装置，其中，负载母线信号的幅值使用均方根 (RMS)值，以及所述主供应和辅助供应的幅值使用非递归全周期离散傅立叶变换(DFT)。
[0012]技术方案6:如技术方案1所述的电子装置，其中，所述一个或多个处理器配置成通过利用旋转递归离散傅立叶变换来计算所述负载母线的角。
[0013]技术方案7:如技术方案1所述的电子装置，其中，所述一个或多个处理器配置成计算所述测量的频率的第一导数和第二导数分别作为所述滑差和所述加速度。
[0014]技术方案8:如技术方案1所述的电子装置，其中，所述一个或多个处理器配置成基于负载母线每赫兹向量伏特和备选源每赫兹向量伏特来计算包含但不限于所产生向量的监控条件，其中所述负载母线每赫兹向量伏特基于负载母线电压幅值、负载母线相位角值和负载母线频率值，并且其中所述备选源每赫兹向量伏特基于备选源电压幅值、备选源角值和备选源频率值。
[0015]技术方案9: 一种在其上已存储指令的非暂时计算机可读介质，其中，所述指令配置成由电子装置来运行，所述电子装置配置成将从主源所供应的电力切换到备选源，以保持向负载母线所供应的电力的连续性，其中所述指令配置成:使用源监测来识别所述备选源的可用性，以便测量和计算用于控制一个或多个处理器的可变取样间隔的跟踪频率；从所述主源、所述备选源和所述负载母线来得到具有关联时间戳的信号样本；将所述负载母线的负载母线信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器中；从所测量负载母线信号频率来计算用于转换到固定长度缓冲器的新时间戳，用于应用双缓冲器取样间隔转换来估计在所述计算的新时间戳的新样本值；将所述新样本值和关联的新时间戳存储到所述固定长度缓冲器中；使用负载母线供应的所述跟踪频率和固定长度缓冲器样本从所述备选源的样本来确定属性集合，其中所述属性集合包括幅值、角、频率、滑差、加速度或者其任何组合;以及在切换的估计实例下至少部分基于将所述负载母线属性集合与备选源属性进行比较来计算监控条件，以在所述主源不可用时运行源切换信号。
[0016]技术方案10:如技术方案11所述的非暂时计算机可读介质，包括指令，所述指令配置成基于负载母线每赫兹向量伏特和备选源每赫兹向量伏特来计算包含但不限于所产生向量的监控条件，其中所述负载母线每赫兹向量伏特基于负载母线电压幅值、负载母线相位角值和负载母线频率值，并且其中所述备选源每赫兹向量伏特基于备选源电压幅值、备选源角值和备选源频率值。
[0017]技术方案11:如技术方案9所述的非暂时计算机可读介质，包括指令，所述指令配置成计算所述测量的频率的第一导数和第二导数分别作为所述滑差和所述加速度。
[0018]技术方案12:如技术方案9所述的非暂时计算机可读介质，其中，负载母线信号的幅值使用均方根(RMS)值，以及所述主供应和辅助供应的幅值使用非递归全周期离散傅立叶变换(DFT)。
[0019]技术方案13:如技术方案9所述的非暂时计算机可读介质，其中，所述可变长度缓冲器是比所述固定长度缓冲器大的缓冲器，并且其中所述可变长度缓冲器配置成基于所述跟踪频率来调整所述可变取样间隔和关联时间戳，其中所述固定长度缓冲器包括匹配负载母线频率并且具有关联时间戳的预定数量的样本。
[0020]技术方案14:如技术方案9所述的非暂时计算机可读介质，其中，所述指令配置成通过利用旋转递归离散傅立叶变换来计算所述负载母线的角。
[0021]技术方案15:如技术方案9所述的非暂时计算机可读介质，其中，所述指令配置成通过应用具有固定数量的系数的最小平方误差来计算所述负载母线的角。[0〇22]技术方案16:—种电子装置，包括:处理器，其中所述处理器配置成:测量与第一切换发起事件关联的事件属性，其中从主源、备选源、负载母线或者其任何组合来接收信号，其中所述切换发起事件包括将递送到负载母线上的负载的电力从所述主源切换到所述备选源；通过将所述事件属性测量与初始设定进行比较来确定更新，其中所述更新与第二切换事件期间的所述负载母线和所述备选源、其中与所述备选源或所述负载母线的幅值、相位、 频率、滑差、加速度或者其任何组合的所述比较和监控条件相关；以及生成为装置配置更新提供推荐的通知。
[0023]技术方案17:如技术方案16所述的电子装置，其中，所述事件属性包括所述负载母线上的电压幅值衰减率、所述负载母线上的所述负载的自旋减慢、电转矩、所述备选供应的连接期间可用的开关的操作时间或者其任何组合。
[0024]技术方案18:如技术方案17所述的电子装置，其中，所述自旋减慢对应于所述负载母线的所述相位角、频率、滑差、加速度或者其任何组合。[〇〇25]技术方案19:如技术方案16所述的电子装置，其中，所述事件属性对应于与所有事件属性相关的统计值。
[0026]技术方案20:如技术方案19所述的电子装置，包括事件属性的最小数、平均数、最大数或者标准偏差作为所述统计值。【附图说明】[〇〇27]在参照附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优点，附图中，相似标号在附图中通篇表示相似部件，附图包括:图1是使用高速电源转换系统的系统的示意图；图2是示出在执行图1的高速电源转换系统的高速同步校验中有用的过程和/或指令的实施例的流程图；图3是示出在执行图1的高速电源转换系统的所产生V/Hz监测中有用的过程和/或指令的实施例的流程图；图4是示出在执行图1的高速电源转换系统的事件参数估计和存档中有用的过程和/或指令的实施例的另一个流程图；以及图5是示出如图1的高速电源转换系统中使用的双缓冲器取样间隔转换的示意图。 【具体实施方式】
[0028]下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。在努力提供这些实施例的简要描述的过程中，在说明书中可能没有描述实际实现的所有特征。应当理解，在任何这种实际实现的开发中，如同任何工程或设计项目中那样，必须进行许多实现特定的判定以便实现开发人员的特定目标，例如符合系统相关和商业相关限制，这些目标可从一个实现变化到另一个。此外，应当理解，这种开发努力可能是复杂且费时的，但将会仍然是获益于本公开的技术人员进行的设计、制作和制造的日常事务。
[0029]在介绍本发明的各个实施例的元件时，限定词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在表示存在元件的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意在包含在内，并且表示可存在除了列示元件之外的附加元件。
[0030] 在从主电源转换到备选电源时，主源、负载母线和备选源之间的同步和定时是重要的，以免中断工业旋转机器负载。例如，负载母线上的马达可具有连接到轴(其基于主电源的功率属性(例如电压、相位、频率)进行旋转)的负载。当轴旋转时，轴构建/保持惯性。当主电源出故障时，主电源和/或负载母线的功率属性与备选源可能不同步(例如，主源和备选源可能相互无关地操作)。例如，负载母线在相位中可超前备选源20°。可期望HS-PST在负载母线相位与备选电源更密切对齐(例如在相互5°之内)之后改变到备选电源。因此，期望按照使得不中断负载母线上的过程(例如马达)的方式来解决源之间的转换。
[0031]转向附图，图1是使用高速电源转换(HS-PST)系统12的系统10的示意图。系统10包括主源(PS)14和备选源16(AS)，其有选择地电耦合到负载母线18(LB)上的负载、比如例如感应和/或同步马达2(LPS 14包括PS断路器22,以及AS 16包括AS断路器24。
[0032]在典型操作条件下，PS断路器22闭合，由此使PS 14能够向LB 18上的负载供应电力。在这些条件下，AS断路器24断开。如果PS 14出故障，则可期望通过闭合AS断路器24而断开PS断路器22将电源从PS 14转换到AS 16,由此采用AS 16对LB 18上的负载供电。也就是说，HS-PST系统12可配置成将从PS 14所供应的电力切换到AS 16,以保持向LB 18所供应的电力的连续性。[〇〇33]为了转换源，HS-PST 12可用来与PS断路器22和AS断路器24传递断开和/或闭合信号。相应地，HS-PST系统12的高速同步器26可提供控制运行28，其配置成经由高速同步器26 的接触I/O模块30与PS断路器22和AS断路器24传递断开和/或闭合信号。[〇〇34]为了确定是否断开/闭合断路器，HS-PST系统12可处理从PS 14、AS 16和LB 18所接收的信号。例如，PS电压变压器32、LB电压变压器34和AS电压变压器36可提供电流隔离 (例如，用来隔离两个或多个电路需要与装置、例如HS-PST系统12进行通信的位置，并且电路可处于不同地)，并且使HS-PST系统12能够接收与源和母线的健康相关的信号。[〇〇35] 更具体来说，HS-PST 12可包括PS信号处理器38、LB信号处理器40和AS信号处理器 42 JS信号处理器38、LB信号处理器40和AS信号处理器42可处理分别从PS 14、LB 18和AS 16所接收的信号。如以下所讨论，各处理子系统可接收与源和母线的健康相关的信号。高速同步器26、PS信号处理器38、LB信号处理器40和AS信号处理器42各可包括处理器或者多个处理器、存储器和输入/输出。虽然系统示为独立系统，但是备选地，子系统可共享处理器或者多个处理器和/或存储器。(一个或多个)处理器可在操作上耦合到存储器，以运行用于执行当前公开技术的指令。这些指令可在程序中编码并且存储在有形非暂时计算机可读介质、例如存储器和/或其他存储装置中。处理器可以是通用处理器、芯片上系统(SoC)装置或者专用集成电路或者一些其他处理器配置。
[0036]在实施例中，存储器包括计算机可读介质，例如但不限于硬盘驱动器、固态驱动器、磁盘、flash驱动器、致密光盘、数字视频光盘、随机存取存储器(RAM)和/或使(一个或多个)处理器能够存储、检索和/或运行指令和/或数据的任何适当存储装置。存储器可包括一个或多个本地和/或远程存储装置。[〇〇37]虽然图1将接触I/O模块30示为高速电源转换系统12的一部分，但是接触I/O模块 30可与HS-PST系统12分离。因此，接触I/O模块30可采用任何适当有线或无线通信协议进行通信。例如，I/O模块30可使用例如有线以太网协议或无线以太网协议来连接到网络。
[0038]高速同步器26可使用任何适当协议(例如无线或有线协议)与工作站43进行通信。 工作站43可允许操作员将高速同步器配置成使用高速同步器的特定设置。例如，工作站43 可允许用户指定与LB 18上的马达20有关的细节、与断路器有关的细节(例如断开/闭合时间)、与用来检测转换应当发生的时间的阈值有关的细节等。此外，高速同步器26可对高速同步器26上存储的指令传递更新或潜在变更。[〇〇39] PS信号处理器38可接收输入信号，其提供主源14功率属性值的指示。输入信号可被调节44(例如滤波、放大、隔离等)、使用样本保持和模数转换46(S/H & ADC)技术来转换成数字值、使用例如数字信号处理48(DSP)来处理和/或使用信号参数估计50来估计。PS信号处理器38可确定功率属性值，例如PS电压幅值56、PS相位值58、PS频率值60、PS滑差值62 和PS加速度值64(例如主源滑差值62的变化率)。一旦确定PS电压幅值56、PS相位值58、PS频率值60、PS滑差值62和PS加速度值64，PS信号处理器38可向高速同步器26传送主源功率属性值的指示。
[0040]类似地，LB信号处理器40可接收输入信号，其提供LB 18功率属性值的指示。由LB 信号处理器40所接收的输入信号可被调节44(例如滤波、放大、隔离等)、使用样本保持和模数转换46(S/H & ADC)技术来转换成数字值、使用例如数字信号处理48(DSP)来处理和/或使用信号参数估计50来估计。LB信号处理器40可确定功率属性值，例如LB电压幅值66、LB电压相位值68、LB频率值70、LB滑差值72和LB加速度值74(例如LB滑差值72的变化率)。另外， LB信号处理器40可接收来自其余健康母线的频率。如下面进一步描述，LB信号处理器40可通过跟踪AS频率来执行双缓冲器取样间隔转换52。一旦确定功率属性值，可将值发送给高速同步器26。在实施例中，LB信号的幅值使用均方根(RMS)值，以及主供应和辅助供应的幅值使用非递归全周期离散傅立叶变换(DFT)。在一些实施例中，HS-PST系统12的一个或多个处理器可配置成通过利用旋转递归离散傅立叶变换来计算LB 18的角(例如LB相位值68)。 [〇〇41]同样，AS信号处理器42可接收输入信号，其提供AS功率属性值的指示。由AS信号处理器42所接收的输入信号可被调节44(例如滤波、放大、隔离等)、使用样本保持和模数转换 46(S/H & ADC)技术来转换成数字值、使用例如数字信号处理48(DSP)来处理和/或使用信号参数估计50来估计。AS信号处理器42可确定功率属性值，例如AS电压幅值76、AS相位值 78、AS频率值80、AS滑差值82和AS加速度值84(例如AS滑差值82的变化率)。一旦确定功率属性值，可将值发送给高速同步器26。为了确定滑差值62、72、82的一个或多个，一个或多个处理器可配置成计算所测量频率60、70、80的第一导数作为滑差。为了确定加速度64、74、84， 一个或多个处理器可配置成计算所测量频率60、70、80的第二导数作为加速度64、74、84。 [〇〇42]因为LB 18连接到出故障的源，所以附加过程可用来查找LB电压幅值66、LB相位值 68、LB频率值70、LB滑差值72和LB加速度值74。如上所述，AS信号处理器42可向LB信号处理器40和/或PS信号处理器38传送AS频率跟踪值的指示。频率跟踪(Ftrack)54可从其余健康源(例如AS 16)来得到。频率跟踪用来以例如AS频率80的速率对LB数据重新取样。如下面进一步说明，在其余健康源上的频率跟踪54可实现LB电压幅值66、LB电压相位值68、LB频率值 70、LB滑差值72和LB加速度值74的测量。[〇〇43] 在转变到AS 16之后，AS 16可向LB 18供电。当电力在PS 14上恢复时，系统可转换回PS 14或者继续从AS 16接收电力。如果没有转换电力，则AS 16最终可出故障，并且期望转换到PS 14。如果AS 16是出故障源(例如AS断路器24闭合)，则PS信号处理器38可使用PS14(例如健康源)来得到Ftrack。在其他实施例中，自适应最小平方误差可与系数的查找表配合使用，以正确计算LB电压相位。因此，任何适当方法可用来确定LB功率属性值。[〇〇44]如上所述，高速同步器26可包括在操作上耦合到存储器(其使处理器能够存储、检索和/或运行指令和/或数据)的处理器或多个处理器。因此，高速同步器可包括在其上已存储指令的有形非暂时计算机可读介质。相应地，高速同步器可包括指令(例如软件)和/或硬件，以执行控制运行28、连续源监测86、同步器预测88、高速同步校验90、所产生V/Hz监测92 和事件参数估计和存档94。连续源监测86可包括监测PS 14、AS 16和LB 18用于任何故障迹象。在实施例中，源监测86包括在所指定范围之内连续监测AS 16的电压幅值、频率和电力质量。处理器的一个或多个可配置成使用源监测86来识别AS 16的可用性，以便测量和计算用于控制一个或多个处理器的可变取样间隔的跟踪频率(例如Ftrack 54)。此外，一个或多个处理器可从PS 14、AS 16和LB 18来得到具有关联时间戳的信号样本，和/或将LB的LB信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器(图5中示为缓冲器104)中。一个或多个处理器然后可将新样本值和关联的新时间戳存储到固定长度缓冲器(图5中示为缓冲器108)中。此夕卜，一个或多个处理器可使用LB供应的跟踪频率(例如Ftrack 54)和固定长度缓冲器样本从AS 16的样本来确定功率属性集合，其中功率属性集合包括幅值(例如电压幅值56、66、 76)、角(例如相位值58、68、78)、频率(例如频率值60、70、80)、滑差(例如滑差值62、72、82)、 加速度(例如加速度值64、74、84)或者其任何组合。然后，一个或多个处理器可在切换的估计实例至少部分基于将LB功率属性集合与AS功率属性集合进行比较来计算监控条件，以在 PS 14不可用时运行源切换信号。[〇〇45]同步器预测88可包括预测PS断路器22和/或AS断路器24的断开/闭合时间。高速同步校验90可包括确定AS源和负载母线的功率属性是否同步。所产生V/Hz监测92还可将AS 16与LB 18进行比较，以便防止因转换源引起的对连接到LB 18的机器的任何潜在损坏。事件参数估计和存档94可包括修改设定或者适配HS-PST 12。事件参数估计和存档94可涉及与数据存储装置98的通信。数据存储装置98可包括存储器、数据库或其他存储装置。
[0046]图2是示出在执行高速电源转换中有用的过程110和/或指令的实施例的流程图。 过程110可开始于监测AS 16并且计算跟踪频率(例如Ftrack 54)，以控制一个或多个处理器的可变取样间隔(框112)。一个或多个处理器可通过从主源、备选源和负载母线得到具有关联时间戳的信号样本(框114)继续。一个或多个处理器(例如LB信号处理器40)则可包括存储负载母线信号样本和关联时间戳(例如在存储器中)，并且执行双缓冲器取样间隔转换 52(框116)。接下来，一个或多个处理器可确定和比较来自AS 16和LB 18供应的功率属性集合(框118)。此外，过程110可包括在估计的实例来计算监控条件，以运行源切换。
[0047] 高速同步校验90可用来确定沿AS 16和LB 18的信号是否同步。更具体来说，HS-PST 10的处理器(例如高速同步器模块的处理器)可配置成访问所接收的信号，其提供LB功率属性的指示。LB功率属性可以是LB电压幅值66、相位68、频率70、滑差72、加速度或者其任何组合。此外，处理器可配置成访问所接收的信号，其提供AS功率属性的指示。类似地，AS功率属性可以是AS电压幅值76、相位78、频率80、滑差82、加速度84或者其任何组合。当第一断路器(例如PS断路器22)闭合而第二断路器(例如AS断路器24)断开的同时，可接收信号。 [〇〇48]执行高速同步校验90的处理器还可至少部分基于LB功率属性和AS功率属性来确定转换时间。例如，转换时间可基于LB相位68与AS相位78之间的比较或者差。转换时间可提供执行从PS 14到AS 16的转换的时间的指示。另外，其他信号可用来确定转换时间，例如LB 电压幅值66、LB频率值70、LB滑差值72、LB加速度值74、AS电压幅值76、AS频率值80、AS滑差值82、AS加速度值84或者其任何组合。另外，同步器预测88可用于确定转换时间中。更具体来说，转换时间可至少部分基于使第一断路器断开所花费的时间和/或使第二断路器闭合所花费的时间。例如，两种断路器在接收来自接触I/O模块30的信号之后均花费总共10毫秒来断开/闭合。因此，转换时间可基于LB相位角值68和AS相位角值78是否在100毫秒之后(例如，在第一断路器断开而第二断路器闭合之后)将会落入预设范围之内。预设范围可以是用户可编程或者硬编码的。如以下所讨论，LB信号可基于使用AS信号的频率跟踪。备选地，LB 信号可基于配置用于最小平方误差(LES)处理以计算LB相位值68的系数的查找表。然后，处理器可基于转换时间来生成断路器信号。断路器信号可配置成断开第一断路器和/或闭合第二断路器，以执行转换。
[0049]高速同步校验执行LB 18和AS 16的电压、相位、频率、滑差和加速度之间的比较。 执行这些校验，以便在源被部分同步时转换电力，以确保不损坏机器。所产生V/Hz监测92是确保设定对切换是合乎需要的附加过程。它涉及比较电压幅值和相位(例如相量)和频率的组合。当任何一个比较处于预设范围之内(例如，LB电压幅值和AS电压幅值处于预设范围之内)但是组合落在该范围之外时，这可以是重要的考虑。
[0050]图3是示出在执行所产生V/Hz监测92中有用的过程和/或指令的实施例的流程图。 相应地，该过程开始于访问提供LB健康指示的所接收信号(框120)。健康指示可包括LB电压幅值66、LB相位值68和LB频率值70。另外，该过程可包括访问提供AS 16的健康指示的所接收信号(框122)。健康指示包括AS电压幅值76、AS相位78和AS频率80。[〇〇51 ] 该过程包括经由处理器基于LB V/Hz和AS V/Hz来确定所产生向量(框124) IB V/ Hz向量可基于LB电压幅值66、LB相位值68和LB频率值70(例如，相量电压除以频率)。类似地，AS V/Hz可基于AS电压幅值76、AS相位值78和AS频率值80(例如，相量电压除以频率)。所产生向量可以是LB V/Hz向量与AS V/Hz向量之间的差。该过程然后可使用所产生向量的幅值与阈值(例如每单位1.33)的比较继续，作为生成转换信号的监控条件(框126)。转换信号可配置成控制断路器(例如PS断路器22和/或AS断路器24)。例如，如果所产生向量超过阈值，则转换信号可提供将AS断路器24保持为断开而将PS断路器22保持为闭合的指示。另外， 如果所产生向量低于阈值，则转换信号可提供闭合AS断路器24而断开PS断路器22的指示， 由此允许AS 16为LB 18上的负载提供电力。因此，在一些实施例中，一个或多个处理器可基于LB V/Hz向量和AS V/Hz向量来计算包括但不限于所产生向量的监控条件。LB V/Hz向量基于LB电压幅值66、LB相位角值68和LB频率值70 AS V/Hz向量基于AS电压幅值76、AS角值 78和AS频率值80。当这些转换事件随着断路器断开和闭合而发生时，可捕获与各事件有关的信息，并且将其用于学习和提供调整。[〇〇52]图4是示出在由HS-PST系统12执行事件属性估计和存档中有用的过程和/或指令的实施例的另一个流程图。该过程开始于访问提供第一切换事件期间的事件属性测量的指示的所接收信号(框128)。转换事件期间的各种事件属性可从PS 14、AS 16和LB 18来捕获和测量。更具体来说，可跟踪和测量与LB 18的电压幅值衰减率、LB电压变压器34的自旋减慢率(spin-down rate)或者断路器断开/闭合时间跟踪相关的事件属性。例如，一个或多个处理器可配置成测量与第一切换发起事件关联的事件属性。在一些实施例中，从PS 14、AS16、LB 18或者其任何组合来接收信号。切换发起事件包括将输送到LB 18上的负载20的电力从PS 14切换到AS 16。[〇〇53] 一旦接收信号，该过程可通过经将所估计的最后事件属性测量与初始设定进行比较来确定更新(框130)而继续。更新可与第二切换期间将LB 18与AS 16进行同步相关。例如，处理器可通过将事件属性测量与初始设定进行比较来确定更新(框130)。更新可与第二切换事件期间的LB 18和AS 16、与AS 16或LB 18的幅值、相位、频率、滑差、加速度或者其任何组合的比较以及监控条件相关。[〇〇54]事件属性测量可对应于LB 18的电压幅值衰减率。LB 18的电压幅值衰减率可用作减少负载的指示符。作为补充和/或替代，事件属性测量可对应于LB电压相位角68、LB电压频率70、滑差72和加速度74的自旋减慢率。自旋减慢率可提供用于闭合AS断路器24的时机周期的指示。更快的自旋减慢率可指示关键组件更快地停止操作。如上所述，事件属性测量还可对应于PS断路器22和/或AS断路器24的断开时间或闭合时间。随着断路器老化，闭合/ 断开断路器所花费的时间可改变。以上在考虑源和母线的同步时使用这个时间。因此，跟踪 CB时间可以是有益的。这可基于输入的断路器操作时间与实际测量的断路器操作时间(例如，命令发起时间与实际断路器触点断开/闭合时间)之间的差来确定。一旦确定更新，该过程通过生成更新信号继续，该更新信号提供更新的指示。也就是说，一个或多个处理器可生成为装置配置更新提供推荐(reco_endat1n)的通知(框132)。这个通知可发送给工作站、 可用于高速同步器26中或者用于所生成报告中。例如，如果断路器定时已经改变，则操作员可查看工作站上显示的报告或信息，并且更新断路器。备选地，高速同步器26可使用更新信号(例如通知)，并且更新同步预测88信息。[〇〇55]在一些实施例中，事件属性包括LB 18上的电压幅值衰减率、LB 18上的负载的自旋减慢、电转矩、在AS 16的连接期间可用的开关的操作时间或者其任何组合。例如，自旋减慢可对应于LB 18的相位角68、频率70、滑差72、加速度74或者其任何组合。在某些实施例中，事件属性对应于与所有事件属性相关的统计值。也就是说，统计值可包括事件属性的最小数、平均数、最大数或者标准偏差。[〇〇56]当LB频率70衰减时，在LB的一个周期中执行的样本的数量增加。如上所述，LB值可使用任何适当方法，例如具有频率跟踪的双缓冲器取样间隔转换，或者使用具有来自频率跟踪的查找表的自适应最小平方误差来确定。也就是说，一些实施例可通过应用具有固定数量的系数的最小平方误差来计算LB 18的角68。图5是示出双缓冲器取样间隔转换的示意图。频率跟踪从其余健康源(例如AS 16)来得到。更具体来说，LB信号可按照所测量LB频率 70来估计。LB信号对LB频率70的一个周期存储在大可变长度缓冲器102中。如图5所示，大数据缓冲器102可基于来自AS 16的频率跟踪与样本配合使用。数据缓冲器可包括可变的位数 104。所估计数据插入到以从AS 16Ftrack 54取样间隔和关联时间戳的固定长度数据缓冲器106中。此外，在一些实施例中，可变长度缓冲器102可以是比固定长度缓冲器106大的缓冲器。可变长度缓冲器102配置成基于跟踪频率来调整可变取样间隔和关联时间戳。另外， 固定长度缓冲器106包括匹配LB频率70并且具有关联时间戳的预定数量的样本。固定长度大小数据缓冲器106包括在每LB频率70的固定数量的样本的取样间隔和关联时间戳。在实施例中，新样本值和关联的新时间戳通过执行双缓冲器取样间隔转换来估计。
[0057]本发明的技术效果包括使用同步校验，其指示何时执行高速电源转换。另外，系统基于主源与备选源之间的V/Hz来监测转换。同样，系统向用户或者向系统输出更新，其能够改进电源之间的转换。这样，源在同步时被转换，由此允许关键旋转马达保持电力并且连续旋转。基于比较功率属性和监控条件来定时转换能够防止切换期间对连接到负载母线的机器的损坏。[〇〇58]本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本发明的可取得专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利要求的范围之内。
【主权项】
1.一种配置成将从主源所供应的电力切换到备选源以保持向负载母线所供应的电力 的连续性的电子装置，其中所述电子装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器 配置成:使用源监测来识别所述备选源的可用性，以便测量和计算用于控制所述一个或多个处 理器的可变取样间隔的跟踪频率；从所述主源、所述备选源和所述负载母线来得到具有关联时间戳的信号样本；将所述负载母线的负载母线信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器中；从所测量负载母线信号频率来计算用于转换到固定长度缓冲器的新时间戳，用于应用 双缓冲器取样间隔转换来估计在所述计算的新时间戳的新样本值；将所述新样本值和关联的新时间戳存储到所述固定长度缓冲器中；使用负载母线供应的所述跟踪频率和固定长度缓冲器样本从所述备选源的样本来确 定属性集合，其中所述属性集合包括幅值、角、频率、滑差、加速度或者其任何组合;以及在切换的估计实例下至少部分基于将所述负载母线属性集合与备选源属性进行比较 来计算监控条件，以在所述主源不可用时运行源切换信号。2.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述源监测包括在所指定范围之内连续监测所 述备选源的电压幅值、频率和电力质量。3.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述可变长度缓冲器是比所述固定长度缓冲器 大的缓冲器，并且其中所述可变长度缓冲器配置成基于所述跟踪频率来调整所述可变取样 间隔和关联时间戳，其中所述固定长度缓冲器包括匹配负载母线频率并且具有关联时间戳 的预定数量的样本。4.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述新样本值和关联的新时间戳通过执行双缓 冲器取样间隔转换来估计。5.如权利要求1所述的电子装置，其中，负载母线信号的幅值使用均方根(RMS)值，以及 所述主供应和辅助供应的幅值使用非递归全周期离散傅立叶变换(DFT)。6.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述一个或多个处理器配置成通过利用旋转递 归离散傅立叶变换来计算所述负载母线的角。7.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述一个或多个处理器配置成计算所述测量的 频率的第一导数和第二导数分别作为所述滑差和所述加速度。8.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述一个或多个处理器配置成基于负载母线每 赫兹向量伏特和备选源每赫兹向量伏特来计算包含但不限于所产生向量的监控条件，其中 所述负载母线每赫兹向量伏特基于负载母线电压幅值、负载母线相位角值和负载母线频率 值，并且其中所述备选源每赫兹向量伏特基于备选源电压幅值、备选源角值和备选源频率 值。9.一种在其上已存储指令的非暂时计算机可读介质，其中，所述指令配置成由电子装 置来运行，所述电子装置配置成将从主源所供应的电力切换到备选源，以保持向负载母线 所供应的电力的连续性，其中所述指令配置成:使用源监测来识别所述备选源的可用性，以便测量和计算用于控制一个或多个处理器 的可变取样间隔的跟踪频率；从所述主源、所述备选源和所述负载母线来得到具有关联时间戳的信号样本；将所述负载母线的负载母线信号样本和关联时间戳存储到可变长度缓冲器中；从所测量负载母线信号频率来计算用于转换到固定长度缓冲器的新时间戳，用于应用 双缓冲器取样间隔转换来估计在所述计算的新时间戳的新样本值；将所述新样本值和关联的新时间戳存储到所述固定长度缓冲器中；使用负载母线供应的所述跟踪频率和固定长度缓冲器样本从所述备选源的样本来确 定属性集合，其中所述属性集合包括幅值、角、频率、滑差、加速度或者其任何组合;以及 在切换的估计实例下至少部分基于将所述负载母线属性集合与备选源属性进行比较 来计算监控条件，以在所述主源不可用时运行源切换信号。10.如权利要求11所述的非暂时计算机可读介质，包括指令，所述指令配置成基于负载 母线每赫兹向量伏特和备选源每赫兹向量伏特来计算包含但不限于所产生向量的监控条 件，其中所述负载母线每赫兹向量伏特基于负载母线电压幅值、负载母线相位角值和负载 母线频率值，并且其中所述备选源每赫兹向量伏特基于备选源电压幅值、备选源角值和备 选源频率值。
【文档编号】H02J9/06GK106026352SQ201610189991
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】I.沃罗, M.G.卡纳巴, T.西杜, M.D.扎德, A.扎马尼
【申请人】通用电气公司