并联逆变器系统的故障检测的制作方法
【专利摘要】根据一方面，本发明的实施例提供一种操作具有第一UPS和第二UPS的UPS系统的方法，该方法包括：在第一UPS和第二UPS之间耦合至少一条控制线，以并联操作模式来运行第一UPS和第二UPS；从第一UPS和第二UPS中的每一个给负载提供输出电力；检测UPS系统中的故障状态；去耦合至少一条控制线；以诊断操作模式运行第一UPS；以及确定故障状态是否与第一UPS相关。
【专利说明】并联逆变器系统的故障检测
【技术领域】
[0001]依照本发明的至少一个实施例通常涉及不间断电源的并联控制。
【背景技术】
[0002]不间断电源(UPS)通常被用来给敏感的和/或关键的负载提供稳定的及不间断的电力。对UPS系统提供更大的容量和/或可靠性的需求正在增长。例如，为了提供增强的可扩展性和/或冗余度，两个UPS可以被电连接以形成单个的带有一个输出的并联的UPS系统。在这个系统中，两个UPS的组合可以提供增强的电力容量给连接到并联的UPS系统的负载。并且，如果并联耦合的UPS中的第一个发生故障，则并联耦合的UPS中的第二个可以作为故障的UPS的备用电源。
【发明内容】
[0003]依据本发明的方面针对一种操作具有第一 UPS和第二 UPS的UPS系统的方法。在一方面，本发明的方法的特征在于包括在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合至少一条控制线，以并联操作模式来运行所述第一 UPS和所述第二 UPS ;从所述第一 UPS和所述第二UPS中的每一个给负载提供输出电力；检测所述UPS系统中的故障状态；去耦合所述至少一条控制线；以诊断操作模式运行所述第一 UPS ;以及确定所述故障状态是否与所述第一 UPS相关。
[0004]根据一实施例，该方法还包括:以诊断操作模式运行所述第二 UPS ；以及确定所述故障状态是否与所述第二 UPS相关。在另一实施例中，确定所述故障状态是否与所述第二UPS相关包括将诊断模块耦合到所述第二 UPS。
[0005]根据另一实施例，在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合至少一条控制线包括在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合连接模块，以及其中，去耦合所述至少一条控制线还包括从所述第一 UPS去耦合所述连接模块以及将诊断模块耦合到所述第一 UPS。在一实施例中，在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合至少一条控制线包括在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合连接模块，以及其中，去耦合所述至少一条控制线包括将所述连接模块的状态从操作状态改变到诊断状态。
[0006]根据一实施例，以诊断操作模式运行所述第一 UPS包括禁用所述第一 UPS的旁路操作模式。在一实施例中，以诊断操作模式运行所述第一 UPS包括进行所述第一 UPS的逆变器的自测试。
[0007]在另一方面,本发明的特征在于一种UPS系统，其包括:第一 UPS和第二 UPS，所述第一 UPS和所述第二 UPS中的每一个包括:第一输入端，其从第一电源接收输入电力；电池，其被配置为提供电池电力；输出端，其被耦合以提供输出电力；输出电力电路，其耦合到所述输出端且被配置为提供来自于所述第一电源和所述电池中的至少一个的输出电力；第一 I/O ;第二 I/O ;以及控制电路，其耦合到所述第一 I/O和所述第二 I/O ;以及连接模块，其耦合到所述第一 UPS的所述第一 I/O、所述第二 I/O和所述输出端，并耦合到所述第二UPS的所述第一 I/O、所述第二 I/O和所述输出端，所述连接模块具有提供来自所述第一UPS和所述第二UPS中的至少一个的输出电力的输出端；其中，所述第一UPS被配置为基于在所述第一 UPS的所述第二 I/O检测到的信号运行在诊断模式，并且被配置为在诊断模式确定所述UPS系统的故障是否与所述第一 UPS相关。
[0008]根据一实施例，所述连接模块被配置为运行在诊断模式以将所述第一 UPS的所述第一 I/o耦合到所述第一UPS的所述第二 I/O。在另一实施例中，系统还包括诊断模块，所述诊断模块被配置为在所述诊断模式耦合到所述第一 UPS，并且被配置为将所述第一 UPS的所述第一 I/o耦合到所述第一 UPS的所述第二 I/O。
[0009]根据另一实施例，所述第一 UPS包括逆变器，并且其中，所述第一 UPS被配置为在所述诊断模式进行逆变器测试。在一实施例中，所述第一 UPS还被配置为运行在旁路操作模式，并且其中，所述控制电路被配置为在所述诊断模式禁用所述旁路操作模式。在另一实施例中，所述第二 UPS被配置为基于在所述第二 UPS的所述第二 I/O检测到的信号运行在诊断模式，并且被配置为在诊断模式确定所述UPS系统的故障是否与所述第二 UPS相关。
[0010]根据一实施例，所述连接模块被配置为运行在诊断模式，以将所述第二 UPS的所述第一 I/o耦合到所述第二 UPS的所述第二 I/O。在另一实施例中，系统还包括诊断模块，所述诊断模块被配置为在所述诊断模式耦合到所述第二 UPS，并且被配置为将所述第二 UPS的所述第一 I/o耦合到所述第二 UPS的所述第二 I/O。
[0011]在一方面，本发明的特征在于一种UPS系统，其包括:第一 UPS和第二 UPS，所述第
一UPS和所述第二 UPS中的每一个包括:第一输入端，其从第一电源接收输入电力；电池，其被配置为提供电池电力；输出端，其被耦合以提供输出电力；输出电力电路，其耦合到所述输出端且被配置为提供来自于所述第一电源和所述电池中的至少一个的输出电力；第一I/o ;第二 I/O ;以及控制电路，其耦合到所述第一 I/O和所述第二 I/O ;以及连接模块，其耦合到所述第一 UPS的所述第一 I/O、所述第二 I/O和所述输出端，并耦合到所述第二 UPS的所述第一 I/o、所述第二 I/O和所述输出端，所述连接模块具有提供来自所述第一 UPS和所述第二 UPS中的至少一个的输出电力的输出端；以及用于检测所述UPS系统的故障并且用于将所述故障隔离到所述第一 UPS和所述第二 UPS中的一个的装置。
[0012]根据一实施例，所述用于检测故障的装置包括用于在检测到故障后禁用所述第一UPS的输出端和所述第二 UPS的输出端的装置。在一实施例中，所述第一 UPS和所述第二UPS中的每一个包括用于在并联操作模式运行所述第一 UPS和所述第二 UPS的并联控制电路，并且其中，所述用于检测故障的装置包括用于检测所述第一 UPS和所述第二 UPS中的一个的所述并联控制电路中的故障的装置。
[0013]根据另一实施例，系统还包括用于将所述第一 UPS和所述第二 UPS中的一个确立为所述UPS系统的主UPS的装置。在一实施例中，所述主UPS被配置为控制所述第一 UPS中的逆变器的输出端和所述第二 UPS中的逆变器的输出端。
[0014]在一方面，本发明的特征在于一种操作具有第一 UPS的UPS系统的方法，这种方法包括给第一 UPS上电，使用第一 UPS的第一检测电路检测第一 UPS的第一 I/O处的第一信号，使用第一 UPS的第二检测电路检测第一 UPS的第二 I/O处的第二信号，基于第一信号的状态和第二信号的状态，配置第一 UPS运行在主操作模式和受控操作模式之一。
[0015]根据一实施例，该方法还包括使第一 UPS运行在主操作模式，在主操作模式中，在第一UPS中产生输出控制信号并且将该输出控制信号提供到第一UPS的第三1/0，以及使用该输出控制信号控制第一 UPS的输出逆变器的操作。根据另一实施例，该方法还包括使第
一UPS运行在受控操作模式，在受控操作模式中，在第一 UPS的第四I/O处接收输入控制信号，以及使用输入控制信号控制第一 UPS的输出逆变器的操作。
[0016]根据一实施例，UPS系统还包括与第一 UPS以并联配置耦合的第二 UPS，并且其中，该方法还包括给第二 UPS上电，使用第二 UPS的第一检测电路检测第二 UPS的第一 I/O处的第三信号，使用第二 UPS的第二检测电路检测第二 UPS的第二 I/O处的第四信号，基于第三信号的状态和第四信号的状态，配置第二 UPS运行在主操作模式和受控操作模式之一。
[0017]根据另一实施例，该方法还包括配置第一、第二、第三和第四信号，这样在任何给定的时间第一 UPS和第二 UPS中只有一个被配置为处于主操作模式，并且第一 UPS和第二UPS中只有一个被配置为处于受控操作模式。根据一实施例，该方法还包括将第一UPS的第
二I/O耦合到第二 UPS的第一 1/0，以及使用第一 UPS产生的控制信号控制第二 UPS的输出逆变器的操作。在一实施例中，该方法还包括检测在第一 UPS的第五I/O处的第五信号，并且配置第一 UPS运行在独立操作模式。
[0018]在另一个方面，本发明的特征在于一种UPS，其包括从第一电源接收输入电力的第一输入端，从第二电源接收输入电力的第二输入端，被I禹合以提供输出电力的输出端，I禹合到输出端并且被配置为提供来自第一电源和第二电源中的至少一个的输出电力的输出电力电路，第一 I/O,第二 I/O,以及稱合到第一 I/O和第二 I/O并且被配置为基于在第一 I/O和第二 I/o处的第一和第二控制信号控制UPS运行在主操作模式和受控操作模式之一的控制电路，其中控制电路在主操作模式中被配置为生成控制信号以控制输出电力电路，并且在受控操作模式中被配置为从外部设备接收控制信号以控制输出电力电路。
[0019]根据一实施例，UPS还包括耦合到控制电路并且被配置为接收第三控制信号的第三1/0，并且其中，控制电路还被配置为基于第三控制信号的状态在独立模式和并联模式之一运行UPS。在另一实施例中，UPS还包括稱合到第一输入端、输出端和控制电路的旁路开关，并且在控制电路的控制下可操作，以选择性地将第一输入端耦合到输出端，以在旁路操作模式旁路掉输出电力电路而在输出端提供来自第一电源的输入电力。
[0020]根据另一实施例，UPS还包括耦合到控制电路并且被配置为接收第四控制信号的第四1/0，并且其中，控制电路还被配置为基于第四控制信号的状态抑制旁路操作模式。在另一实施例中，UPS还包括耦合到控制电路并且被配置为接收来自并联连接的UPS的状态信号的第五1/0，并且其中，控制电路被配置为基于状态信号的状态将UPS的操作模式从受控操作模式改变到主操作模式。
[0021]在一个方面，本发明的特征在于一种UPS系统，其包括:第一 UPS和第二 UPS，所述第一 UPS和所述第二 UPS中的每一个包括:第一输入端，其从第一电源接收输入电力；电池，其被配置为提供电池电力；输出端，其被耦合以提供输出电力；输出电力电路，其耦合到所述输出端且被配置为提供来自所述第一电源和所述电池中的至少一个的输出电力；第
一I/O ;第二 I/O ;以及控制电路，该控制电路耦合到所述第一 I/O和所述第二 1/0，并且被配置为基于在第一 I/o和第二 I/O处的第一和第二控制信号设置操作模式为主操作模式和受控操作模式之一；其中控制电路在主操作模式中被配置为生成控制信号以控制输出电力电路，并且在受控操作模式被配置为从外部设备接收控制信号以控制输出电力电路；以及连接模块，其耦合到所述第一 UPS的第一 I/O、第二 I/O和输出端，并且耦合到第二 UPS的第
一I/O、第二 I/O和输出端，该连接模块具有提供来自所述第一 UPS和所述第二 UPS中的至少一个的输出电力的输出端。
[0022]根据一实施例，连接模块被配置为将第一 UPS的第二 I/O耦合到第二 UPS的第一I/o,以配置第一 UPS运行在主操作模式，并且配置第二 UPS运行在受控操作模式。在另一实施例中，连接模块被耦合到第一 UPS和第二 UPS的每一个的控制输入端和控制输出端，并且被配置为将第一 UPS的控制输入端耦合到第二 UPS的控制输出端，并且将第一 UPS的控制输出端I禹合到第二 ups的控制输入端。
[0023]根据另一实施例，第一 UPS和第二 UPS中的每一个还包括被配置为在受控操作模式从连接模块接收控制信号的控制输入端，以及在主操作模式提供控制信号的控制输出端。在一实施例中，第一 UPS和第二 UPS中的每一个包括稱合到输入端、输出端和控制电路的芳路开关，并且在控制电路的控制下可?呆作，以选择性地将输入端f禹合到输出端，以在芳路操作模式旁路掉输出电力电路而在输出端提供来自第一电源的输入电力。
[0024]根据一实施例，第一 UPS和第二 UPS中的每一个包括耦合到控制电路并且被配置为接收旁路控制信号的旁路输入端，并且其中，控制电路还被配置为基于第四控制信号的状态抑制旁路操作模式。在另一个实施例中，第一 UPS和第二 UPS中的每一个包括旁路输出端，并且其中，连接模块被配置为将第一 UPS的旁路输入端耦合到第二 UPS的旁路输出端，并且将第一 UPS的旁路输出端耦合到第二 UPS的旁路输入端。在一实施例中，第一 UPS和第二 UPS中的每一个包括耦合到控制电路并且被配置为从连接模块接收状态信号的状态输入端，并且其中，控制电路被配置为基于状态信号的状态将UPS的操作模式从受控操作模式改变到主操作模式。 [0025]在一个方面，本发明的特征在于一种操作具有并联耦合在一起以将来自电源的输出电力提供到负载的第一 UPS和第二 UPS的UPS系统的方法，第一 UPS和第二 UPS中的每一个具有逆变器并且具有旁路开关，其中每个UPS被配置成运行在逆变器模式和旁路模式中的一种，在逆变器模式，输出电力通过逆变器从电源取得，在旁路模式，输出电力绕过逆变器从电源取得，该方法包括在逆变器操作模式中给第一 UPS和第二 UPS上电，指定第一 UPS和第二 UPS中的一个为主UPS，并且使用主UPS控制第一 UPS的旁路开关和第二 UPS的旁路开关。
[0026]根据一实施例，该方法还包括使用主UPS控制第一 UPS的逆变器的输出电流和第
二UPS的逆变器的输出电流。在另一实施例中，该方法还包括检测旁路模式对第一 UPS不可用，并且作为响应，阻止第一 UPS进入旁路模式。在一实施例中，该方法还包括将连接模块耦合在第一 UPS和第二 UPS之间。
[0027]根据另一实施例，稱合连接模块包括将第一和第二旁路控制线稱合在第一 UPS和第二 UPS之间。在一实施例中，指定第一 UPS和第二 UPS中的一个为主UPS包括指定第一UPS为主UPS，并且其中，该方法还包括检测第一 UPS中的故障，并且作为响应，指定第二 UPS为主UPS，并且使用由第二 UPS生成的至少一个控制信号控制第二 UPS中的逆变器的输出电流。在另一实施例中，指定第一 UPS和第二 UPS中的一个为主UPS包括指定第一 UPS为主UPS，并且其中，该方法还包括在第一 UPS接收来自第二 UPS的运行在旁路模式的请求，控制第一 UPS进入旁路模式，并且给第二 UPS提供控制信号以控制第二 UPS进入旁路模式。[0028]在另一方面,本发明的特征在于一种UPS,其包括:第一输入端,其从第一电源接收输入电力；第二输入端，其从第二电源接收输入电力；输出端，其被耦合以提供输出电力；逆变器，其耦合到所述输出端且被配置为提供来自所述第一电源和所述第二电源中的至少一个的输出电力；旁路开关，其耦合到第一输入端和第二输入端，并且被配置为在旁路操作模式旁路掉该逆变器；第一 I/O ;第二 I/O ;以及控制电路，该控制电路被配置为控制UPS运行在主操作模式和受控操作模式之一，且被配置为在主操作模式控制旁路开关并在第一 I/o提供信号以控制第二 UPS，并且被配置为在受控操作模式基于在第二 I/O处接收到的控制信号控制旁路开关。
[0029]根据一实施例，控制电路还被配置为在主操作模式控制逆变器的输出电流，并且在主操作模式提供输出信号以控制第二 UPS的输出电流。在一实施例中，控制电路被配置为检测旁路模式对第二 UPS不可用，并且作为响应，阻止该UPS进入旁路操作模式。在另一实施例中，控制电路被配置成从第二 UPS接收表明第二 UPS出现故障的输入信号，并且作为响应，将UPS的操作模式从受控操作模式改变到主操作模式。在另一实施例中，控制电路还被配置为从第二 UPS接收运行在旁路模式的请求，并且作为响应，控制UPS进入旁路模式，并且给第二 UPS提供控制信号以控制第二 UPS进入旁路模式。
[0030]在一个方面，本发明的特征在于包括第一 UPS和第二 UPS的UPS系统，第一 UPS和第二 UPS中的每一个包括:第一输入端，其从第一电源接收输入电力；第二输入端，其从第二电源接收输入电力；输出端，其被耦合以提供输出电力；逆变器，其耦合到所述输出端且被配置为提供来自所述第一电源和所述第二电源中的至少一个的输出电力；旁路开关，其耦合到第一输入端和第二输入端，并且被配置为在旁路操作模式旁路掉该逆变器；第一 I/
O;第二 I/O ;以及控制电路，该控制电路被配置为设置操作模式为主操作模式和受控操作模式之一，且被配置为在主操作模式控制旁路开关并且在第一 I/o处提供信号以控制第二UPS，并且被配置为在受控操作模式基于在第二 I/O处接收到的控制信号控制旁路开关；以及耦合到第一 UPS的第一 I/O、第二 I/O和输出端且耦合到第二 UPS的第一 I/O、第二 I/O和输出端的连接模块，该连接模块具有提供来自第一 UPS和第二 UPS中的至少一个的输出电力的输出端。
[0031]根据一实施例，第一 UPS和第二 UPS中的每一个的控制电路被配置为在主操作模式控制第一 UPS中的逆变器的输出电流，并且控制第二 UPS中的逆变器的输出电流。在一实施例中，第一 UPS的控制电路还被配置为检测第二 UPS运行在主模式并且不能运行在旁路模式，并且作为响应，阻止第一 UPS进入旁路模式。
[0032]根据另一实施例，连接模块被配置成接收输入电力并且给第一 UPS和第二 UPS提供输入电力。在一实施例中，第二 UPS的控制电路被配置为检测第一 UPS的故障，并且作为响应，指定第二 UPS为主UPS，并且控制第二 UPS中的逆变器的输出电流。在另一实施例中，第一 UPS中的控制电路被配置为检测第二 UPS的故障，并且作为响应，指定第一 UPS为主UPS,并且控制第一 UPS中的逆变器的输出电流。
[0033]根据一实施例，第二 UPS中的控制电路还被配置为检测第一 UPS运行在主模式并且不能运行在旁路模式，并且作为响应，阻止第二 UPS进入旁路模式。在另一实施例中，第
一UPS的控制电路还被配置为接收来自第二 UPS的运行在旁路模式的请求，控制第一 UPS进入旁路模式，并且给第二 UPS提供控制信号以控制第二 UPS进入旁路模式。【专利附图】
【附图说明】
[0034]附图并非按比例绘制。在附图中，在多个附图中图示的每个相同的或者几乎相同的组件用相同的数字表示。为了清晰的目的，并不是每个组件都标注在每个附图中。在附图中:
[0035]图1是根据本发明的方面的并联UPS系统的电路图；
[0036]图2是根据本发明的方面的主/受控检测电路的电路图；
[0037]图3是根据本发明的方面的旁路控制逻辑电路的原理图；
[0038]图4是根据本发明的方面的带有并联诊断连接的在诊断模式的UPS的电路图。
[0039]具体实施模式
[0040]本发明的实施例不局限于在下文所述或附图图示的组件的构造以及布置的细节。本发明的实施例能用多种方式被实践或者实现。此外，在此使用的措词和术语用于描述的目的并且不应该被认为是限制。在此使用的“包括(including)”或者“包含(comprising) ”、“具有”、“包含”、“涉及”以及其变形，意在包含其后列出的项目、其同等物以及附加项目。
[0041]如上所述，为了提供增强的可扩展性和/或冗余度，两个UPS可以被电连接以形成单个的带有配置为耦合到负载的一个输出的并联的UPS系统。在该典型的并联UPS系统中，两个UPS可以彼此通信(例如，通过总线)，以管理在该并联UPS系统中的它们的联合操作。在这个系统中，在并联的UPS系统能够运行之前，两个UPS可能需要交换初始启动信息以定义该两个UPS将会怎样交互。这些初始启动通信可以导致延迟并联的UPS系统的操作过程，并且可能在每个UPS中需要复杂的通信电路。
[0042]这里描述的至少一些实施例提供并联的UPS系统，其中第一 UPS和第二 UPS并联耦合在一起，其可以使用主/受控模式给负载提供电力，而不需要在两个UPS之间发生复杂的通信。这样，并联的UPS系统可以给负载提供更直接的电力。另外，如下所述，本发明的至少一些并联的UPS系统也提供额外的增强的功能。
[0043]图1是根据本发明的方面的并联UPS系统100的电路图。并联的UPS系统100包括第一 UPS102和第二 UPS202。第一 UPS102和第二 UPS202都被配置成通过连接模块106 (例如，SBP (服务旁路面板)或者PSBP (并联服务旁路面板))耦合在一起。根据一实施例，该连接模块106包括配置为耦合到外部电源的第一输入端101。该外部电源可以是单相或者三相的电源。连接模块106也包括配置成耦合到旁路外部电源的第二输入端197，然而，在其他实施例中，该旁路电源可以是三相源。在一个实施例中，旁路外部电源是单相电源。在一个实施例中，第一输入端101和第二输入端197可以被稱合到相同的单相或者三相电源。
[0044]连接模块106被耦合到第一 UPS102的输出端103和第二 UPS202的输出端203。连接模块106的输出端108被耦合到第一 UPS的输出端103和第二 UPS的输出端203。该输出端108也被耦合到外部负载109。连接模块106起着给每个UPS提供电力，从每个UPS接收输出电力，并且给一个或多个负载提供输出电力的作用。如下所讨论的，连接模块106也提供与每个UPS的控制相关的额外的功能。
[0045]第一 UPS102的具体组件现在将被详细地描述。第一 UPS102实质上与第二 UPS202相同并且相似的组件被使用相似的参考编号标记，除了用于第一 UPS的组件的参考编号从数字一开始及用于第二 UPS的组件的参考编号从数字二开始之外。
[0046]第一 UPS102包括耦合到电流参考选择控制电路120的主/受控检测电路110。该电流参考选择控制电路120也被耦合到UPS可用检测电路152和电流参考选择开关组122。电流参考选择开关组122被耦合到电压误差放大器(Vea) 124和电流误差放大器(Cea) 130。该Veal24通过直流阻隔和滤波电路168和逆变器163被耦合到数字信号处理器(DSP) 170。该Ceal30通过滤波器和缓冲电路180及逆变器163被耦合到该DSP170。该DSP170也被耦合到旁路控制电路160。该Ceal30被耦合到逆变器控制器182，并且该逆变器控制器182被耦合到该逆变器163。该逆变器被耦合到土直流总线199，以及UPS102的输出端103。
[0047]主/受控检测电路110被配置成通过耦合到连接模块106的四个跳线感测输入端/输出端(I/o)(例如，A感测112、B感测114、C感测116以及D感测118)接收四个跳线感测信号。如此所述，该主/受控检测电路110从四个跳线感测I/O接收四个跳线感测信号；然而，在其他实施例中，该主/受控检测电路可以被配置成从任何数量的跳线感测I/O接收任何数量的跳线感测信号。在第一 UPS102通过第一连接器105被耦合到连接模块106和第二 UPS202通过第二连接器107被耦合到连接模块106时，B感测1/0114被耦合到A感测1/0212，并且两个C感测1/0116和216被耦合接地。
[0048]该电流参考选择开关组122包括三个开关(例如，SW1122a、SW2122b和SW3122C)，每个都耦合到该电流参考选择控制电路120。然而，在其他实施例中，电流选择开关组122可以包括任何数量的开关。SWl 122a被耦合到电压误差放大器(Vea) 124的输出端126和主总线传输1/0128之间。当SW1112a闭合时，Veal24的输出端126被耦合到该主总线传输1/0128。第一 UPS102也包括耦合到接地131的主总线传输返回1/0129。
[0049]SW2122b被耦合到电流误差放大器(Cea) 130的负的输入端子132和主总线传输1/0128之间。当SW2122b闭合时，Ceal30的负的输入端子132被耦合到主总线传输I/0128。SW3122C被耦合到放大器136的输出端134和Ceal30的负的输入端子132之间。当SW3122C闭合时，放大器136的输出端134被耦合到Ceal30的负的输入端子132。放大器136的负的输入端子138被耦合到放大器136的输出端134和主总线接收1/0142。放大器136的正的输入端子140被耦合到主总线接收返回1/0144以及接地146。
[0050]在第一 UPS102通过第一连接器105被耦合到连接模块106和第二 UPS202通过第二连接器107被耦合到连接模块106时，主总线传输1/0128被耦合到主总线接收1/0242，主总线传输返回1/0129被耦合到主总线接收返回1/0244，主总线接收1/0142被耦合到主总线传输1/0228，并且主总线接收返回1/0144被耦合到主总线传输返回1/0229。
[0051]根据一实施例，该主总线传输1281/0被配置成将来自Veal24的输出端126的PRIM_BUS_TX信号提供给第二 UPS202。根据一实施例，主总线接收1/0142被配置成接收来自第二 UPS202的PRM_BUS_RX信号并且将PRM_BUS_RX信号提供到Ceal30。
[0052]UPS可用检测电路152被耦合到UPS可用传输1/0150和电流参考选择控制电路120。根据一实施例，UPS可用传输1/0150被配置成将来自UPS可用检测电路152的UPS_AVAIL_TX信号提供到电流参考选择控制电路120和第二 UPS202。UPS可用接收1/0148被耦合到电流参考选择控制电路120。根据一实施例，UPS可用接收1/0148被配置成接收来自第二 UPS202的UPS_AVAIL_RX信号并且将该UPS_AVAIL_RX信号提供到电流参考选择控制电路120。UPS可用检测电路152也被配置成接收UPS故障信号154。在第一 UPS102通过第一连接器105被耦合到连接模块106和第二 UPS202通过第二连接器107被耦合到连接模块106时，该UPS可用接收1/0148被耦合到UPS可用传输1/0250，并且UPS可用传输1/0150被耦合到UPS可用接收1/0248。
[0053]旁路控制电路160被耦合到DSP170、旁路控制传输1/0156和旁路控制接收I/0158。根据一实施例，旁路控制传输1/0156被配置成提供来自旁路控制电路160的BYP_CNTL_TX信号到第二 UPS202。根据一实施例，旁路控制接收I/O被配置成接收来自第二UPS202的BYP_CNTL_RX信号并且提供该BYP_CNTL_RX信号给旁路控制电路160。在第一UPS102通过第一连接器105被耦合到连接模块106和第二 UPS202通过第二连接器107被耦合到连接模块106时，该旁路控制传输1/0156被耦合到旁路控制接收1/0258并且旁路控制接收1/0158被耦合到旁路控制传输1/0256。
[0054]Veal24的负的输入端子162从逆变器163耦合到逆变器电压感测线164且通过直流阻隔和滤波电路168被耦合到DSP170。Veal24的正的输入端子172被耦合到接地174。除开关SW2122b和SW3122C之外，Ceal30的负的输入端子162也从逆变器163耦合到逆变器电流感测线176且通过滤波及缓冲电路180耦合到DSP170。
[0055]Ceal30的输出端181被耦合到逆变器控制器182。根据一实施例，该逆变器控制器182是磁滞控制器；然而，在其他实施例中，变频控制器182可以是任何已知的控制器组合。控制器182被耦合到逆变器163，并且该逆变器的输出端184通过第一 UPS102的输出端103和连接模块106的输出端108被耦合到负载109。
[0056]根据一实施例，并联的UPS系统100包括耦合在第一 UPS102、第二 UPS102和连接模块106之间的控域网总线(CAN总线)。例如，CAN高速总线186和CAN低速总线188可以通过连接模块106被耦合在第一 UPS102和第二 UPS202之间。CAN总线186和188还可以被耦合到连接模块106内的控制器(未示出)。
[0057]并联的UPS系统100通过使用主/受控UPS方法运行，其中一个UPS被指定为主UPS，且另一 UPS被指定为受控UPS。主UPS负责对提供给负载109的电力的总体控制，并且任何受控UPS作为电流源逆变器起作用，以及分享由主UPS要求的负载电流。在一实施例中，任一 UPS可以作为主或受控UPS,并且如果需要的话，UPS可以动态地改变其作为主或受控UPS的指定；然而，在任何规定的时间只有一个UPS可以被指定为主UPS。
[0058]在连接到连接模块106时，第一 UPS102和第二 UPS202可以通过CAN总线186和188开始交换信息。该信息可以包括但是不局限于:
[0059]UPS设置(输出电压、频率和其他用户设置)的同步；
[0060]并联单元中的固件兼容性检查；
[0061]系统数据的用户视图；
[0062]并联系统的状态图控制(以保证单元在正确的状态，并且保证适当的系统操作)；
[0063]其他对时间要求不太严格的数据传输。
[0064]除通过CAN总线186和188交换信息之外，UPS102和202也确定哪个UPS将作为主UPS以及哪个UPS将作为受控UPS。然而，因为并联的UPS系统100的操作取决于主/受控的决定，所以需要相对快地做出该决定。使用CAN总线186和188在UPS之间联合做出这样的决定可以造成给负载109提供电力时具有延迟。因此，这里描述的至少一些实施例利用离散的模拟和数字I/O信号，用于有效并且及时的单独的主/受控分配。[0065]在第一 UPS102通过第一连接器105被耦合到连接模块106和第二 UPS202通过第二连接器107被耦合到连接模块106时，每个UPS102和202利用通过跳线感测输入端/输出端(I/O)(例如，A感测112、B感测114、C感测116以及D感测118)接收到的跳线感测信号，以做出其被配置为主或受控UPS以及该UPS连接到连接器105和107中的哪个的决定。由于每个UPS能够基于跳线感测信号做出独立的评估，与主/受控决定相关的UPS102和202之间的通彳目不是必须的。
[0066]如图1所示，每个UPS102和202都能通过跳线感测输入端/输出端(I/O)(例如，A感测112、B感测114、C感测116以及D感测118)监控四个跳线感测信号。跳线感测信号的配置确定一个UPS是作为主UPS还是受控的UPS。根据一实施例，在UPS被耦合到连接模块106且并联的UPS系统100上电时，跳线感测信号由主/受控检测电路110(例如，DSP或者复杂可编程逻辑器件(CPLD))检测。根据这些感测信号，每个UPS102和202将单独地决定它自己的被分配的配置。
[0067]图2是根据本发明的方面的主/受控检测电路110和210的电路图。第一 UPS102的主/受控检测电路Iio的具体组件现在将被详细地描述。第一 UPS102的主/受控检测电路110实质上与第二 UPS202的主/受控检测电路210相同，并且相似的组件被使用相似的参考编号标记，除了用于第一 UPS102的主/受控检测电路110的组件的参考编号从数字一开始和用于第二 UPS202的主/受控检测电路210的组件的参考编号从数字二开始之外。
[0068]主/受控检测电路110包括A感测1/0112、B感测1/0114、C感测1/0116和D感测1/0118。A感测1/0112被耦合到电流参考选择控制电路120，并且通过开关115耦合到12V直流源123。B感测1/0114被耦合到电流参考选择控制电路120及5V直流源127。C感测1/0116被耦合到5V直流源135。C感测1/0116也被耦合到电流参考选择控制电路120，并且通过开关139耦合到3.3V直流源147。D感测1/0118被耦合到电流参考选择控制电路120及5V直流源151。
[0069]例如，根据一实施例，A感测1/0112被耦合到晶体管115的基极113。晶体管115的发射极117被耦合接地119。晶体管115的集电极121被耦合到12V直流源123及电流参考选择控制电路120。B感测1/0114被耦合到5V直流源127及电流参考选择控制电路120。此外，如上所述，在将第一 UPS102耦合到连接模块106且将第二 UPS202耦合到连接模块106时，B感测1/0114被耦合到A感测1/0212。
[0070]C感测1/0116被耦合到5V直流源135，并且耦合到晶体管139的基极137。晶体管139的发射极141被耦合接地143。晶体管139的集电极145被耦合到3.3V直流源147，并且耦合到电流参考选择控制电路120。此外，在将第一 UPS102耦合到连接模块106且将第二 UPS202耦合到连接模块106时，C感测1/0116被耦合到接地155和接地255，并且C感测1/0216被耦合到接地157和接地257。D感测1/0118被耦合到5V直流源151，并且耦合到电流参考选择控制电路120。
[0071]如下所示，表格I示出关于主/受控决定的并联的UPS系统100的不同的操作状态或者模式。如图2和表格I所示，高C感测信号149和249向相应的电流参考选择控制电路120和220指示UPS正确耦合到连接模块106。例如，如果第一 UPS102正确耦合到连接模块106，3.3V直流源147将驱动C感测信号149变高电平。如果第一 UPS102没有正确耦合到连接模块106，则5V直流源135将接通晶体管139并且驱动C感测信号149变低电
【权利要求】
1.一种操作具有第一 UPS和第二 UPS的UPS系统的方法，所述方法包括: 在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合至少一条控制线，以并联操作模式来运行所述第一 UPS和所述第二 UPS ； 将来自所述第一 UPS和所述第二 UPS中的每一个的输出电力提供给负载； 检测所述UPS系统中的故障状态； 去耦合所述至少一条控制线； 在诊断操作模式运行所述第一 UPS ；以及 确定所述故障状态是否与所述第一 UPS相关。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在诊断操作模式运行所述第二 UPS ；以及 确定所述故障状态是否与所述第二 UPS相关。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一UPS和所述第二 UPS之间耦合至少一条控制线包括在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合连接模块，以及其中，去耦合所述至少一条控制线还包括从所述第一 UPS去耦合所述连接模块以及将诊断模块耦合到所述第一 UPS。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述故障状态是否与所述第二UPS相关包括将诊断模块耦合到所述第二 UPS。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一UPS和所述第二 UPS之间耦合至少一条控制线包括在所述第一 UPS和所述第二 UPS之间耦合连接模块，以及其中，去耦合所述至少一条控制线包括将所述连接模块的状态从操作状态改变到诊断状态。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在诊断操作模式运行所述第一UPS包括禁用所述第一 UPS的旁路操作模式。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在诊断操作模式运行所述第一UPS包括进行所述第一 UPS的逆变器的自测试。
8.一种UPS系统，包括: 第一 UPS和第二 UPS，所述第一 UPS和所述第二 UPS中的每一个包括: 第一输入端，其从第一电源接收输入电力； 电池，其被配置为提供电池电力； 输出端，其被耦合以提供输出电力； 输出电力电路，其耦合到所述输出端且被配置为提供来自于所述第一电源和所述电池中的至少一个的输出电力； 第一 I/O； 第二 I/O;以及 控制电路，其耦合到所述第一 I/O和所述第二 I/O ;以及 连接模块，其耦合到所述第一 UPS的所述第一 I/O、所述第二 I/O和所述输出端，并耦合到所述第二 UPS的所述第一 I/O、所述第二 I/O和所述输出端，所述连接模块具有提供来自所述第一 UPS和所述第二 UPS中的至少一个的输出电力的输出端； 其中，所述第一 UPS被配置为基于在所述第一 UPS的所述第二 I/O检测到的信号运行在诊断模式，并且被配置为在诊断模式中确定所述UPS系统的故障是否与所述第一 UPS相关。
9. 根据权利要求8所述的UPS系统，其中，所述连接模块被配置为在诊断模式运行以将所述第一 UPS的所述第一 I/O耦合到所述第一 UPS的所述第二 I/O。
10.根据权利要求8所述的UPS系统，还包括诊断模块，所述诊断模块被配置为在所述诊断模式耦合到所述第一 UPS，并且被配置为将所述第一 UPS的所述第一 I/O耦合到所述第一UPS的所述第二 I/O。
11.根据权利要求8所述的UPS系统，其中，所述第一UPS包括逆变器，并且其中，所述第一 UPS被配置为在所述诊断模式进行逆变器测试。
12.根据权利要求11所述的UPS系统，其中，所述第一UPS还被配置为运行在旁路操作模式，并且其中，所述控制电路被配置为在所述诊断模式禁用所述旁路操作模式。
13.根据权利要求8所述的UPS系统，其中，所述第二UPS被配置为基于在所述第二UPS的所述第二 I/o检测到的信号运行在诊断模式，并且被配置为在诊断模式确定所述UPS系统的故障是否与所述第二 UPS相关。
14.根据权利要求13所述的UPS系统，其中，所述连接模块被配置为运行在诊断模式，以将所述第二 UPS的所述第一 I/O耦合到所述第二 UPS的所述第二 I/O。
15.根据权利要求14所述的UPS系统，还包括诊断模块，所述诊断模块被配置为在所述诊断模式耦合到所述第二 UPS，并且被配置为将所述第二 UPS的所述第一 I/O耦合到所述第二UPS的所述第二 I/O。
16.一种UPS系统，包括: 第一 UPS和第二 UPS，所述第一 UPS和所述第二 UPS中的每一个包括: 第一输入端，其从第一电源接收输入电力； 电池，其被配置为提供电池电力； 输出端，其被耦合以提供输出电力； 输出电力电路，其耦合到所述输出端且被配置为提供来自于所述第一电源和所述电池中的至少一个的输出电力； 第一 I/o ； 第二 I/o;以及 控制电路，其耦合到所述第一 I/o和所述第二 I/O ;以及 连接模块，其耦合到所述第一UPS的所述第一 I/O、所述第二 I/O和所述输出端，并耦合到所述第二 UPS的所述第一 I/O、所述第二 I/O和所述输出端，所述连接模块具有提供来自所述第一 UPS和所述第二 UPS中的至少一个的输出电力的输出端；以及 用于检测所述UPS系统的故障并且用于将所述故障隔离到所述第一 UPS和所述第二UPS中的一个的装置。
17.根据权利要求16所述的UPS系统，其中，用于检测故障的所述装置包括用于在检测到故障后禁用所述第一 UPS的输出端和所述第二 UPS的输出端的装置。
18.根据权利要求16所述的UPS系统，其中，所述第一UPS和所述第二 UPS中的每一个包括用于在并联操作模式运行所述第一 UPS和所述第二 UPS的并联控制电路，并且其中，用于检测故障的所述装置包括用于检测所述第一 UPS和所述第二 UPS中的一个UPS的所述并联控制电路中的故障的装置。
19.根据权利要求18所述的UPS系统，还包括用于将所述第一UPS和所述第二 UPS中的一个确定为所述UPS系统的主UPS的装置。
20.根据权利要求19所述的UPS系统，其中，所述主UPS被配置为控制所述第一UPS中的逆变器的输出端和所述第二 UPS中的逆变器的输出端。
【文档编号】G06F1/30GK103946768SQ201280056485
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2011年9月19日
【发明者】M·A·比格 申请人:施耐德电气It公司