UPS供电控制方法、UPS设备及计算机可读存储介质与流程

ups供电控制方法、ups设备及计算机可读存储介质
技术领域
1.本发明涉及不间断电源领域，更具体地说，涉及一种ups供电控制方法、ups设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.随着当代社会的迅猛发展以及工业技术的不断进步，各式各样的负载如雨后春笋般的出现。不同类型的负载所采用的电源设备也往往各不相同。目前，大多数交流电源设备主要采用恒压源工作模式和恒流源工作模式，其中，在恒压源工作模式下，不管输出负载性质和需求，尽最大能力去保证输出电压；而在恒流源工作模式下，尽最大能力为负载提供所需要的电流。这两种工作模式的交流电源设备应用场合极广，大部分ups(uninterruptible power supply，不间断电源)都采用恒压源工作模式。
3.然而，在有些应用场景中，输入电源是稳定的，负载在绝大部分时间也是稳定的，但是负载在有些时间段存在有规律的瞬间变大，例如一些专业计算机群组负载。如果采用一般的ups设备进行供电，就在配置输入电源和ups设备时，必须按照瞬间最大的负载量进行配电开关、供电线缆和相关电源设备的选型设计，即配电开关允许电流需要加大，供电线缆需要加粗，甚至电源设备的功率也需要增大，从而造成各项成本极大提高和资源浪费。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对上述为满足负载功率瞬时增加的要求，而造成其供电部分的成本极大提高和资源浪费的问题，提供一种ups供电控制方法、ups设备及计算机可读存储介质。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种ups供电控制方法，所述ups包括并联连接在输入接口和输出接口之间的旁路供电通路和逆变供电通路，且所述逆变供电通路包括分别连接到直流母线的整流单元、储能单元和逆变单元，所述方法包括：
6.实时检测所述输出接口处的电流获得输出电流检测值；
7.在所述输出电流检测值小于或等于第一预设阈值时，控制所述旁路供电通路保持导通，以及控制所述逆变供电通路断开，并由所述整流单元为储能单元充电；
8.在所述输出电流检测值大于所述第一预设阈值时，控制所述旁路供电通路和逆变供电通路同时导通，并由所述储能单元为所述逆变供电通路供电。
9.作为本发明的进一步改进，所述整流单元经由第一开关单元与所述输入接口电性连接，所述逆变单元经由第二开关单元与所述输出接口电性连接，所述储能单元经由第三开关单元与所述直流母线电性连接；
10.控制所述旁路供电通路和逆变供电通路同时导通，并由所述储能单元为所述逆变供电通路供电，包括：
11.实时检测所述旁路供电通路的电流获得旁路电流检测值；
12.控制所述第一开关单元断开，以及所述第二开关单元和第三开关单元导通，使所
述储能单元向所述逆变单元输出所需要的能量，并根据所述旁路电流检测值与所述第一预设阈值的差值闭环控制所述逆变供电通路电流，使得所述旁路电流检测值始终维持在第一预设阈值。
13.作为本发明的进一步改进，所述整流单元经由第一开关单元与所述输入接口电性连接，所述逆变单元经由第二开关单元与所述输出接口电性连接，所述储能单元经由第三开关单元与所述直流母线电性连接；
14.控制所述旁路供电通路保持导通，以及控制所述逆变供电通路断开，并由所述整流单元为储能单元充电，包括：
15.实时检测输入接口的电流获得输入电流检测值；
16.控制所述第一开关单元和第三开关单元导通以及所述第二开关单元断开，由所述整流单元为储能单元充电，并根据所述输入电流检测值和储能单元特性来控制充电电流，使得在所述输入电流检测值始终不大于第二预设阈值的同时以最大能力为储能单元充电，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
17.作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：接收输入信息，并根据输入信息调整所述第一预设阈值。
18.本发明还提供一种ups设备，所述ups包括输入接口、输出接口、旁路供电通路、逆变供电通路、电流检测单元以及控制器，所述旁路供电通路和逆变供电通路并联连接在所述输入接口和输出接口之间，且所述逆变供电通路包括分别连接到直流母线的整流单元、储能单元和逆变单元；其中：
19.所述电流检测单元，用于实时检测所述输出接口处的电流获得输出电流检测值；
20.所述控制器，用于在所述输出电流检测值小于或等于第一预设阈值时，控制所述旁路供电通路导通，同时控制所述逆变供电通路断开，并由所述整流单元为储能单元充电；以及在所述输出电流检测值大于所述第一预设阈值时，控制所述旁路供电通路和逆变供电通路同时导通，并由所述储能单元为所述逆变供电通路供电。
21.作为本发明的进一步改进，所述整流单元经由第一开关单元与所述输入接口电性连接，所述逆变单元经由第二开关单元与所述输出接口电性连接，所述储能单元经由第三开关单元与所述直流母线电性连接；
22.所述电流检测单元还用于实时检测所述旁路供电通路的电流获得旁路电流检测值；
23.所述控制器在所述输出电流检测值大于或等于所述第一预设阈值时，控制所述第一开关单元断开，以及控制所述第二开关单元和第三开关单元导通，使所述储能单元向所述逆变单元输出所需要的能量，并根据所述旁路电流检测值与所述第一预设阈值的差值闭环控制所述逆变供电通路电流，使得旁路检测电流值始终维持在第一预设阈值。
24.作为本发明的进一步改进，所述整流单元经由第一开关单元与所述输入接口电性连接，所述逆变单元经由第二开关单元与所述输出接口电性连接，所述储能单元经由第三开关单元与所述直流母线电性连接；
25.所述电流检测单元还用于实时检测输入接口的电流获得输入电流检测值；
26.所述控制器在所述输出电流检测值小于或等于第一预设阈值时，控制所述第一开关单元和第三开关单元导通，以及控制所述第二开关单元断开，由所述整流单元为储能单
元充电，并根据所述输入电流检测值和储能单元特性来控制充电电流，使得在所述输入电流检测值始终不大于第二预设阈值的同时以最大能力为储能单元充电，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
27.本发明还提供一种ups设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述ups供电控制方法的步骤。
28.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述ups供电控制方法的步骤。
29.本发明具有以下有益效果：通过在ups设备的输出电流大于预设电流时，使旁路供电通路和逆变供电通路同时导通，并使用储能单元为负载供电，从而可降低对负载供电部分的要求，使得配电系统平稳供电。
附图说明
30.图1是本发明实施例提供的ups供电控制方法的流程示意图；
31.图2是本发明实施例提供的ups供电控制方法中控制旁路供电通路和逆变供电通路同时导通的流程示意图；
32.图3是本发明实施例提供的ups设备的示意图；
33.图4是本发明另一实施例提供的ups设备的示意图。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.在有些应用场景中，负载在大部分时间其运行电流保持稳定，但是在有些时间段存在有规律的瞬间变大，例如专业计算机群组等负载。本发明的ups供电控制方法可应用于上述负载，并为负载供电。
36.如图1所示，是本发明实施例提供的ups供电控制方法的流程示意图，该方法可应用于为负载供电的ups设备。结合图3所示，上述ups设备包括控制器31、旁路供电通路32、逆变供电通路33、输入接口34以及输出接口35，且该ups设备通过输入接口34连接供电电源(例如市电或其他交流电源)，并通过输出接口35连接负载(该负载可以包括多个物理设备)。旁路供电通路32和逆变供电通路33并联连接在输入接口34和输出接口35之间，且旁路供电通路32可包括接触器、可控硅等开关器件，逆变供电通路33则包括整流单元331、储能单元333和逆变单元332等，其中整流单元331的输出端通过直流母线与逆变单元332的输入端电性连接，储能单元333可采用蓄电池，且储能单元333通过开关与直流母线电性连接。
37.本实施例的ups供电控制方法可由控制器31执行，该控制器31可以由ups设备的控制单元构成，也可由与ups设备的控制单元连接的独立控制器构成。具体地，本实施例的方法包括：
38.步骤s11：实时检测ups的输出接口35处的电流获得输出电流检测值。
39.具体地，可通过霍尔元件等对ups的输出接口35处的线缆进行检测，以获得输出电
流检测值。当然，在实际应用中，也可采用任意现有方式对ups的输出接口35进行检测。电流检测属于本领域的习知技术，在此不再赘述。
40.步骤s12：判断步骤s11检测获得的输出电流检测值是否小于或等于第一预设阈值iref。若输出电流检测值小于或等于第一预设阈值iref，则执行步骤s13，否则执行步骤s14。在实际应用中，可根据输出接口35处的电流检测值或通过其它方式得到的输出电流与第一预设阈值iref进行比较。
41.上述第一预设阈值iref可根据负载类型、负载额定功率等进行设置。例如，当负载的正常工作电流为其额定电流的80％左右，且负载瞬时冲击电流最大为其额定功率的130％，则可设置上述第一预设阈值iref为ups额定电流的90％。
42.并且，可提供输入界面，使得ups设备可接收输入信息，并根据输入信息调整第一预设阈值iref。
43.步骤s13：控制旁路供电通路导通，以及控制逆变供电通路断开，并由整流单元331为储能单元333充电。即在负载的工作电流小于或等于第一预设阈值时，由旁路供电通路单独为负载供电。
44.上述旁路供电通路和逆变供电通路中可分别设置开关器件(例如接触器、可控硅等)，通过控制旁路供电通路和逆变供电通路中的开关器件导通或断开，可实现旁路供电通路和逆变供电通路的通断控制。
45.步骤s14：控制旁路供电通路和逆变供电通路同时导通。即在负载的工作电流大于第一预设阈值时，由旁路供电通路和逆变供电通路同时为负载供电，且在逆变供电通路中，由储能单元333为逆变单元332供电，即逆变单元332将储能单元333储存的电能转换为交流电后，与旁路供电通路一起为负载供电，从而使得旁路供电通路的电流以及整个ups的输入电流相应减小。
46.上述ups供电控制方法，通过在负载的工作电流大于第一预设阈值时由旁路供电通路和逆变供电通路同时向负载输出电流，即通过及时从本地能量存储设备(即储能单元333)中提取能量，使ups设备的输入电流峰值不超过选定的阈值(即第一预设阈值iref)，从而平滑输入功率消耗峰值。这样，ups设备前端的配电开关和供电线缆等可以按照ups设备的额定容量进行配置，而无需考虑瞬时电流增大而增加供电容量。该方法主要应用于某些专业数据中心，可以使数据中心基础设施供电系统具有更高的安全运行负荷，提高了系统的可行性、可靠性，并降低了预期成本。
47.在本发明的一个实施例中，上述ups设备的逆变供电通路33的整流单元331经由第一开关单元(例如接触器或可控硅等)与输入接口34电性连接，逆变单元332则经由第二开关单元(例如接触器或可控硅等)与输出接口35电性连接，储能单元333经由第三开关单元(例如接触器或可控硅等)与直流母线电性连接。
48.上述步骤s14还包括：实时检测ups的旁路供电通路的电流获得旁路电流检测值。相应地，结合图2所示，图1中的步骤s14在控制旁路供电通路和逆变供电通路同时导通具体包括：
49.步骤s141：控制第一开关单元断开。从而使逆变供电通路不再从输入接口34获得输入电流。
50.具体地，可通过向第一开关单元的控制回路输出控制信号，使第一开关单元断开。
51.步骤s142：控制第二开关单元和第三开关单元均导通，使逆变单元332由储能单元333供电(即储能单元333转为供电状态)，并根据ups设备的旁路电流检测值与第一预设阈值的差值闭环控制逆变供电通路电流，使得旁路电流始终维持在第一预设阈值。
52.具体地，可通过向第二开关单元和第三开关单元的控制回路分别输出控制信号，使第二开关单元和第三开关单元均导通。此时，由于第一开关单元断开、第二开关单元和第三开关单元导通，逆变单元通过直流母线从储能单元获得直流电能，并将直流电能逆变为交流电能后输出。在逆变单元输出交流电能时，其运行于电流源工作模式，该逆变单元的逆变电压完全跟踪旁路供电通路的电压，逆变电流由ups设备的当前旁路电流检测值与第一预设阈值iref的差值经过闭环控制得到。上述闭环控制过程属于本领域的惯用技术，在此不再赘述。
53.通过上述方式，可保证ups设备的输入电流保持平滑且最大输入电流不超过第一预设阈值iref，输出电流则可满足负载瞬间增大的要求。
54.在本发明的一个实施例中，上述步骤s13中还包括实时检测输入接口的电流获得输入电流检测值。相应地，图1中的步骤s13在输出电流检测值小于或等于第一预设阈值时，控制逆变供电通路断开，包括：
55.控制第一开关单元和第三开关单元导通，同时控制第二开关单元断开，储能单元进入充电单元，由整流单元331为储能单元333充电，并根据输入电流检测值和储能单元333特性来控制充电电流，使得在输入电流检测值始终不大于第二预设阈值的同时以最大能力为储能单元333充电。具体地，可通过向第一开关单元和第三开关单元的控制回路分别输出控制信号使该第一开关单元和第三开关单元导通，可通过向第二开关单元的控制回路输出控制信号使第二开关单元断开。上述第二预设阈值可根据需要设定，且该第二预设阈值小于第一预设阈值。
56.通过上述方式，在ups设备的输出电流检测值不超过第一预设阈值iref时，ups设备工作在旁路供电模式。同时，整流单元331给储能单元333充电储存能量以便负载过大时补偿能量输出，逆变单元332则始终处于完全跟踪旁路供电通路电压的待机状态，以便随时可以准备进行能量补偿。一旦检测到ups设备的输出电流检测值超过了第一预设阈值iref，即控制ups设备工作在旁路和逆变联合供电状态，此时，整流单元331待机，随时准备继续给储能单元333供电，逆变单元332工作在电流源模式。逆变单元332的逆变电压也始终完全跟踪旁路供电通路的电压，逆变电流由ups设备的当前旁路电流检测值与第一预设阈值iref之差经过闭环控制得到。当输出电流又退回到第一预设阈值iref以下时，ups设备又切换到旁路供电模式，整流单元331为储能单元333充电，逆变单元332则进入待机状态。从而使得ups设备的输入电流(旁路供电通路电流与整流单元输入电流之和)在任意时刻都不会超出第二预设阈值，保证其输入电流平滑。
57.如图3所示，本发明还提供一种ups设备，该ups设备包括控制器31、旁路供电通路32、逆变供电通路33、输入接口34、输出接口35以及电流检测单元(图中未示出)，且该ups设备通过输入接口34连接供电电源(例如市电或其他交流电源)，并通过输出接口35连接负载(该负载可以包括多个物理设备)。其中，控制器31可以为ups设备的控制单元，也可由与ups设备的控制单元连接的独立控制器构成。
58.在上述ups设备中，旁路供电通路32和逆变供电通路33并联连接在输入接口34和
输出接口35之间。电流检测单元用于实时检测ups的输出接口处的电流获得输出电流检测值。例如，该电流检测单元可由装设于输出接口35处的线缆上的霍尔传感器构成。逆变供电通路33包括分别与直流母线电性连接的整流单元331、储能单元333和逆变单元332。
59.控制器31用于在输出电流小于或等于第一预设阈值时，控制旁路供电通路32导通，同时控制逆变供电通路33断开，并由整流单元331为储能单元333充电；以及在输出电流检测值大于第一预设阈值时，控制旁路供电通路32和逆变供电通路33同时导通，并由储能单元333为所述逆变供电通路(即逆变单元332)供电。
60.在本发明的一个实施例中，电流检测单元除了检测输出接口35处的电流外，还检测旁路供电通路的电流获得旁路电流检测值。同时，整流单元331经由第一开关单元与输入接口34电性连接，逆变单元332经由第二开关单元与输出接口35电性连接，储能单元333经由第三开关单元与直流母线电性连接，并且，控制器31在ups设备的输出电流检测值大于第一预设阈值时，控制第一开关单元断开，以及控制第二开关单元和第三开关单元导通，使得旁路供电通路32和逆变供电通路同时导通，并且，储能单元333转为放电模式，为逆变单元供电，并根据旁路电流检测值与第一预设阈值差值闭环控制逆变单元的输出电流。
61.在本发明的一个实施例中，电流检测单元还检测输入接口34处的电流获得旁路电流检测值。控制器31在输出电流检测值小于或等于第一预设阈值时，通过控制第一开关单元和第三开关单元导通，以及控制所述第二开关单元断开，使得旁路供电通路导通、逆变供电通路断开，并且，由整流单元331将输入接口34输入的交流电转换为直流电后为储能单元333充电，在充电过程中，需根据输入电流检测值和储能单元特性来控制充电电流，使得在输入电流检测值始终不大于第二预设阈值的同时以最大能力为储能单元充电，上述第二预设阈值小于第一预设阈值。
62.本实施例中的ups设备与上述图1-3对应实施例中的ups供电控制方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本系统实施例中均对应适用，这里不再赘述。
63.结合图4所示，本发明实施例还提供一种ups设备，该ups设备4包括存储器41和处理器42，存储器41中存储有可在处理器42执行的计算机程序，且处理器42执行计算机程序时实现如上所述ups供电控制方法的步骤。
64.本实施例中的ups设备与上述图1-3对应实施例中的ups供电控制方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
65.本发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的ups供电控制方法。
66.本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1-3对应实施例中的ups供电控制方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本存储介质实施例中均对应适用，这里不再赘述。
67.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
68.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
69.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
70.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的ups供电控制方法、及设备，可以通过其它的方式实现。
71.本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或界面切换设备、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
72.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。