用于多用途多模式ups的系统和方法_2

文档序号:9553458阅读:来源:国知局
日期等)下。控制器142可以执行动态监视,以确定负载106是否满意所传送的电力,以及所传送的电力是否没有谐波、暂态变化等。在一些实施例中,动态监视可以包括跟踪电源使用以确定应当传送多少电流或电压。控制器142还可以监视和/或控制速度(即带宽)和逆变器容量(例如过载、无功功率、有功功率)以有利于确保系统100的可靠性和最小化UPS 104的性能退化。
[0026]控制器142还可以包括状态机调度器,状态机调度器被配置成选择性激活和去激活电源,设置电压和电流水平和/或采取节电措施(例如降低电流传送)。控制器142还可以跟踪系统100的特征(例如静态分配电力)以确定系统100的一个或多个元件是否应当置于备用或是否应当转移电力。
[0027]在示例性实施例中,控制器142通过对处理器144编程来执行本文中描述的一个或多个操作。例如,处理器144可以通过将操作编码为一个或多个可执行指令并通过在存储器装置146中提供可执行指令而被编程。处理器146可以包括一个或多个处理单元(例如以多核配置)。而且,处理器146可以使用一个或多个异构处理器系统实现,其中,主处理器和协处理器存在于单个芯片上。举另一示例,处理器144可以是包含多个相同类型的处理器的对称多处理器系统。而且,处理器144可以使用任何适当的编程电路实现,包括一个或多个系统和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)和能够执行本文中描述的功能的任何其它电路。在示例性实施例中,处理器144使控制器142如本文中描述的操作多模式UPS 104。
[0028]在示例性实施例中,存储器装置146是使信息(诸如可执行指令和/或其它数据)能够被存储和检索的一个或多个装置。存储器装置146可以包括一个或多个计算机可读介质,诸如(不局限于),动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态盘和/或硬盘。存储器装置146可以被配置成存储(不局限于)应用源代码、应用目标代码、感兴趣的源代码部分、感兴趣的目标代码部分、配置数据、执行事件和/或任何其它类型的数据。
[0029]如本文中描述,多模式UPS 104相比至少一些已知的双变换UPS具有改进的效率。在正常模式下(由图1中实线表示),负载106通过双变换路径110 (即通过整流器116和逆变器118)馈电。然而,在升级经济模式(UEM)下(由图1中虚线表示),如果来自供电设施102的输入功率在预定的公差范围内,则负载106使用旁路路径112直接馈电。而且,如本文中描述,在UEM模式下,多模式UPS 104通过使用整流器118和逆变器118中的至少一个来提供无功补偿和/或衰减电势振荡/响应现象,便于优化所产生的传送到负载106的电流和/或电压。而且,整流器116和逆变器118中的至少一个可以在供电设施102故障、为低和/或完全消失时,调节输出电流或补偿电压偏差。
[0030]在UEM模式下,逆变器118切换到备用状态,而整流器116保持激活,以调节DC链接,并对电池122充电。如图1所示,在UEM模式下,电容器124通过来自多模式UPS 104的输出的反馈被供电设施102加电。加电的电容器124在供电设施102中存在引起系统100从UEM模式切换到正常模式的干扰时便于相对快地传送到逆变器118。然而,维持电容器124加电至少有一些缺点。
[0031]例如,由电容器124形成的滤波器向UPS输入电流贡献负载电流。因此,即使负载106有单位功率因数,UPS输入功率因数会表现为电容性的。而且,在低负载条件下,UPS输入功率因数可能大大下降。此外,电容器124与负载106并联,来自供电设施102的电力可能呈现主要为电感性的串联阻抗。因此,串联阻抗和并联电容的组合产生包括电容器124和扼流线圈132的LC结构。尽管这种组合提供滤波,但由于供电设施电压和/或负载电流中存在的高次谐波,可能被激励变成谐振。而且,这种组合可能引起电压升高,使得输出电压比电容器124不被加电的纯旁路操作中的高。
[0032]因此,在示例性实施例中,在UEM模式下,为了修改输入和输出特征,同时保持多模式UPS 104的效率,整流器116和逆变器118其一保持被激活,而整流器116和逆变器118中的另一个切换到备用状态。
[0033]在至少一些实施例中,耦连到控制器142的检测器(未示出)监视系统100,以确定多模式UPS 104的输出是电容性的、电感性的或电阻性的。监视其输出使得控制器142能够在供电设施102不再供应适当电力时,便于优化多模式UPS 104的输出的电压下降的补偿。在这些实施例中,控制器142利用预定的一组滤波系数,提供虚拟电阻器、虚拟电容器和虚拟电感器中的至少一个,用来偏置输出的有效阻抗,从而防止共振,提供较平滑输出和/或提高相位匹配。例如,控制器142可以驱动整流器116和/或逆变器118,以充当与变换器并联设置的虚拟电阻器,以衰减潜在谐振,由此执行有源阻尼。类似地,控制器142可以驱动整流器116和/或逆变器118,以充当虚拟电感器,以偏置电容器124的电容性电流,由此执行无功补偿。
[0034]在示例性实施例中,控制器142耦连到整流器116,控制整流器116执行DC电压调节、无功补偿和有源阻尼中的至少一个。图2是可以使用例如控制器142执行的电流控制算法200的框图。如图2所示,DC电压调节块202接收DC电压值Udc。DC电压值在位于整流器116和逆变器118之间的第一点204上测量(如图1所示)。有源阻尼块206和无功补偿块208都接收负载电压值Uload。负载电压值在多模式UPS 104的输出的第二点210测量(图1中所示)。在示例性实施例中,有源阻尼块206和无功补偿块208在d_q参考坐标系上实现。替代性地,它们可以在α-β参考坐标系或a-b-c参考坐标系上实现。
[0035]DC电压调节块202、有源阻尼块206和无功补偿块208的输出在节点220上组合,生成总的参考电流Iconvraf。在示例性实施例中,电流控制算法的电流控制块222接收总参考电流和变换器电流Iconv。当整流器116被激活时,变换器电流Iconv可以在整流器116的输入(即在第一开关114和整流器116之间)被测量。在逆变器118被激活的实施例中,变换器电流Iconv(图1显示为Iinv)可以例如使用电流传感器224被测量。基于总参考电流和变换器电流,控制器142在电流控制块222上生成调制信号ConvMod,调制信号ConvMod对变换器(即在此实施例中是整流器116)进行调制。
[0036]例如,控制算法200可以在d-q参考坐标系中实现。参考电流IConvrafS后可以转换回a-b-c参考坐标系,电流控制块222可以基于被控系统100的状态变量模型代表控制器。替代性地,参考电流Iconvra4^d-q分量可以转换成α-β参考坐标系,变换器开关然后可以使用空间矢量调制(SVM)方法被驱动。
[0037]对于DC电压调节功能,DC电压调节块202调节由整流器116执行的AC-DC变换的电压。在示例性实施例中,对于无功补偿功能,无功功率的补偿基于内部滤波电容电流的补偿(即通过电容器124的电流),原因是负载无功功率的补偿可能影响多模式UPS 104的效率。无功补偿功能可能改变电流的相位。
[0038]有源阻尼操作变换器(即在此实施例中是整流器116)以充当与变换器并联设置的虚拟电阻器,来衰减潜在的共振影响。图3是有源阻尼块206(图2中所示)的框图。通过提高整体系统的稳定性,有源阻尼还提高电流的谐波含量。
[0039]如图3所示,第一
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