專利名稱：提供不間斷電能的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案主要涉及用于向重要的和/或敏感的負(fù)載提供不間斷的、受控的電能的方法和設(shè)備。更加確切的是，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及具有改進(jìn)的控制系統(tǒng)的不間斷電源(UPS)。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)知道，有備份系統(tǒng)的不間斷電源用于為重要的和/或敏感的負(fù)載(例如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))提供受控的、不間斷電能的用途。圖I顯示的是用于提供受控的不間斷電能的典型的、單相的、聯(lián)機(jī)UPS 10。所述UPS 10包括輸入電路斷路器 /過濾器12、整流器14、控制開關(guān)15、控制器16、電池18、逆變器20和隔離變壓器22。所述UPS 10也包括用于耦合交流電源的輸入端口 24，和用于耦合負(fù)載的輸出端口 26。所述UPS 10操作如下。電路斷路器/過濾器12通過輸入端口，從交流電源接收輸入的交流電，過濾輸入的交流電并向整流器14提供經(jīng)過濾的交流電。整流器調(diào)整輸入的電壓?？刂崎_關(guān)15接收經(jīng)調(diào)整的電能，也接收來自電池18的直流電能?？刂破?6確定從整流器得到的電能是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，以及如果在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，通過調(diào)控控制開關(guān)從整流器向逆變器20提供電能。如果來自于整流器的電能不在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，可能由于“熄滅”或“中斷”狀態(tài)，或由于動(dòng)力高峰，則控制器調(diào)控控制開關(guān)從電池向逆變器20提供直流電。UPSlO的逆變器20接收直流電并將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以及將交流電控制在預(yù)先設(shè)定的規(guī)格之內(nèi)。逆變器20向隔離變壓器22提供受控的交流電。隔離變壓器用于增加或減少來自于逆變器的交流電的電壓，并為負(fù)載與UPS之間提供隔離。隔離變壓器是典型的可選擇的裝置，其使用主要取決于UPS輸出電流的規(guī)格。依靠電池的容量和負(fù)載的電力需求，UPSlO能在短暫的電源下降時(shí)為負(fù)載或者延伸的電能儲(chǔ)運(yùn)損耗提供電能。有備用的控制特征的模塊UPS系統(tǒng)也是人們所知道的，而且美國(guó)第5，982，652號(hào)專利文件描述了這種系統(tǒng)，其內(nèi)容并入本文作為參考。在典型的模塊UPS系統(tǒng)中，附加的電能模塊和電池模塊能夠被添加到UPS系統(tǒng)中，用于提供增加的輸出電能和延長(zhǎng)電池的運(yùn)行時(shí)間。人們已經(jīng)知道，在UPS系統(tǒng)中分相位電能輸入和輸出的用途。在典型的分相位UPS中，UPS的輸入端口被配置用于接收來自交流電能系統(tǒng)的兩相位和中性電能，并在UPS的輸出端口處提供兩相位和中性電能。通常，因?yàn)槟軌蛑С衷S多不同的輸出電流規(guī)格，分相位系統(tǒng)對(duì)于用戶具有更大的靈活性。一般情況下，當(dāng)分相位系統(tǒng)具有更大靈活性時(shí)，典型地是，這些系統(tǒng)需要更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)。更進(jìn)一步，當(dāng)交流電能不能夠得到的時(shí)候，使得UPS處于電能下降的狀態(tài)，和重新啟動(dòng)UPS常常是人們所需要的。具有這種能力的模塊系統(tǒng)是人們所知道的，其包括能夠從West Kington, Rl的美國(guó)能量轉(zhuǎn)換公司得到的Symmetra UPS系統(tǒng)。在高能模塊系統(tǒng)里，在電能下降模式期間，重新啟動(dòng)UPS常常很難防止電池的泄漏，以及人們需要將發(fā)生在電池上的泄漏降低到最小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案提供了對(duì)UPS系統(tǒng)的改善，如上文中所描述的，尤其是，本發(fā)明的一些實(shí)施方案為具有分相位的電能輸入和輸出的UPS系統(tǒng)提供經(jīng)改進(jìn)的控制系統(tǒng)。本發(fā)明的第一方面集中在電能供給系統(tǒng)。所述的電能供給系統(tǒng)包括機(jī)座，用于接收來自于電源的輸入電能的電能輸入端口，向負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端口，至少一個(gè)安裝在機(jī)座上的電池模塊，該電池模塊具有提供電池電能的電池輸出端口，至少一個(gè)安裝在機(jī)座上的電能模塊，該電能模塊與電能輸入端口耦合以接收輸入的，與電池輸出端口耦合以接收電池的電能，和與電能輸出端口耦合用于提供來自至少電池電能與輸入的電能 之一的輸出電能，與至少一個(gè)電能模塊耦合的第一控制器，和實(shí)質(zhì)上類似于第一控制器的第二控制器，所述第二控制器與第一控制器耦合，并與至少一個(gè)電能模塊耦合。第一控制器和第二控制器中的每一個(gè)都被配置用于確定電能供給系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，并存儲(chǔ)由第一控制器確定的第一套參數(shù)和由第二控制器確定的第二套參數(shù)。 在電能供給系統(tǒng)中，弟一控制器在電能供給系統(tǒng)中可以作為王控制器運(yùn)彳丁，控制電能模塊的輸出電能，第一控制器和第二控制器可以被配置用于在第一控制器發(fā)生故障時(shí)，允許第二控制器控制輸出的電能。至少一個(gè)電能模塊可以包括多個(gè)電能模塊，和至少一個(gè)電池模塊可以包括多個(gè)電能模塊。電能供給系統(tǒng)可以更進(jìn)一步包括通訊總線，該通訊總線與第一控制器，第二控制器和至少一個(gè)電能模塊耦合，以在第一控制器，第二控制器和至少一個(gè)電能模塊之間提供雙方的通訊。第一控制器可以經(jīng)過配置作為通訊總線的主控制，并控制總線上的通訊，和在第一控制器發(fā)生故障時(shí)，第二控制器可以經(jīng)過配置作為通訊總線的主控制。在電能供給系統(tǒng)中，第一控制器和第二控制器中的每一個(gè)可以包括主處理器，通過繼電器耦合通訊總線的內(nèi)部通訊總線，并耦合內(nèi)部通訊總線的存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)電能供給系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，以及在第二控制系統(tǒng)中的主處理器可以被配置用于打開在第二控制器上的繼電器和通過內(nèi)部通訊總線向存儲(chǔ)裝置發(fā)送更新的運(yùn)行參數(shù)。電能供給系統(tǒng)的電能輸入端口可以被配置用于接收具有第一輸入相位線，和第二輸入相位線和中性輸入線的輸入電能，第一控制器能夠耦合電能輸入端口和被配置用于檢測(cè)在第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差，以及控制電能模塊向具有第一輸出相位線，第二輸出相位和中性輸出線的輸出電能提供實(shí)質(zhì)上等同于輸入相位差的第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差。第一控制器和第二控制器中的每一個(gè)能夠包括冷啟動(dòng)按鈕，和在沒有出現(xiàn)輸入電能的情況下，當(dāng)冷的啟動(dòng)按鈕中的一個(gè)被用戶啟動(dòng)時(shí)，電能供給系統(tǒng)能夠被配置從電池的電能中獲得電能。在沒有出現(xiàn)輸入電能的情況下，在冷的啟動(dòng)按鈕的激活之前來自至少一個(gè)電池模塊的電流實(shí)質(zhì)上為零，電能供給系統(tǒng)能夠被配置使得冷的啟動(dòng)按鈕的激活產(chǎn)生電能。第一控制器能夠耦合電能輸入端口和被配置用于檢測(cè)輸入電壓和輸入的電流，以及一旦檢測(cè)輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的界限值時(shí)，減少電能供給系統(tǒng)輸入電流的流動(dòng)。一旦檢測(cè)輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的界限值，第一控制器可以配置用于減少在電能供給系統(tǒng)中電池充電電流。電能供給系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括耦合電能輸出端口的四象限的電能儀表，確定電能供給系統(tǒng)的輸出電能，至少一個(gè)電能模塊能夠包括二象限的電能儀表，用于確定電能模塊輸出電能。電能供給系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括耦合電能輸出端口的輸出保險(xiǎn)絲，和耦合輸出保險(xiǎn)絲和第一控制器的、檢測(cè)經(jīng)過輸出保險(xiǎn)絲電壓的檢測(cè)電路。第一控制器和第二控制器中每一個(gè)適合接收來自于機(jī)座的輸入信號(hào)，和建立在輸入信號(hào)的基礎(chǔ)上，作為主控制器或者備用控制器運(yùn)行。第一控制器可以包括存儲(chǔ)裝置，和被配置用于感應(yīng)在輸出端口處的輸出電壓，和比較輸出電壓與來自保存在存儲(chǔ)裝置中的上部和下部界限值的水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的另一方面集中在電能供給系統(tǒng)，所述的電能供給系統(tǒng)包括接收來自電源的輸入電能的電能輸入端口，為負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端口，至少一個(gè)具有電池輸入端口的電池模塊，所述電池模塊提供電池電能，至少一個(gè)耦合電能輸入端口的用于接收輸入電能的電能模塊，I禹合電池輸出端口以接收電池電能，和I禹合電能輸出端口以提供輸 出電能的電能模塊，耦合至少一個(gè)電能模塊的第一控制器，耦合第一控制器和耦合至少一個(gè)電能模塊的第二控制器，和耦合第一控制器，第二控制器和至少一個(gè)電能模塊，并在第一控制器，第二控制器和至少一個(gè)電能模塊之間提供雙方通訊的通訊總線。第一控制器被配置作為通訊總線的主線和控制在總線上的通訊，和一旦第一控制器發(fā)生故障時(shí)，第二控制器被配置作為通訊總線的主線。本發(fā)明的另一方面集中在電能供給系統(tǒng)，所述電能供給系統(tǒng)包括有第一輸入相位線，第二輸入相位線和中性輸入線的用于接收輸入電能的輸入端口，提供輸出電能的輸出端口，所述輸出端口有第一輸出相位線，第二輸出相位線和中性輸出線，提供電池電能的電池，和耦合輸入端口，輸出端口和電池的、被配置用于控制電能供給系統(tǒng)從至少輸入電能和電池電能之一提供輸出電能的控制器?？刂破鞅慌渲糜糜跈z測(cè)第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差，和向輸出電能提供等同輸入相位差的在第一輸出相位線和第二輸出相位線之間輸出相位差。根據(jù)本發(fā)明另一方面，電能供給系統(tǒng)包括接收輸入電能的輸入端口，提供輸出電能的輸出端口，提供電池電能的電池，接收輸入電能和電池電能以及提供來自至少電池電能和輸入電能之一的輸出電能的電路系統(tǒng)，和I禹合在輸入端口，輸出端口，電路和電池的、以及被配置用于控制電能供給系統(tǒng)的控制器。控制器包括為電能供給系統(tǒng)存儲(chǔ)運(yùn)行設(shè)置的存儲(chǔ)器，所述控制器被配置用于感應(yīng)在輸出端口處的輸出電壓，和比較輸出電壓與源于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的操作設(shè)置的上部和下部界限值的水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。本發(fā)明另一面集中于電能供給系統(tǒng)，該電能供給系統(tǒng)包括接收輸入電能的輸入端口，提供輸出電能的輸出端口，提供電池電能的電池，接受輸入電能和電池電能以及提供來自至少電池電能和輸入電能之一的輸出電能的電路系統(tǒng)，和I禹合輸入端口，輸出端口，電路系統(tǒng)和電池以及被配置用于檢測(cè)輸出電壓和輸出電流的控制器，I禹合輸入端口和輸出端口之間的旁路裝置，旁路裝置有開啟狀態(tài)和通過旁路裝置輸入端口被電耦合到輸出端口將輸入電能提供到輸出端口的閉合狀態(tài)?？刂破鞅慌渲糜糜诖_定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)，確定在輸出端ロ處是否存在短路，和在沒有短路的情況下，如果輸出電壓處于預(yù)先設(shè)定的范圍之外，控制旁路裝置轉(zhuǎn)換到閉合狀態(tài)。本發(fā)明另一方面集中在電能供給系統(tǒng)，該電能供給系統(tǒng)包括機(jī)座，來自電源的輸入電能的電能輸入端ロ，為負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端ロ，至少ー個(gè)安裝在機(jī)座上和有提供電池電能的電池輸出端ロ的電池模塊，至少ー個(gè)安裝在機(jī)座上的和耦合接收輸入電能的電能輸入端ロ，耦合接收電池電能的電池輸出端ロ，和耦合提供來自電池電能和輸入電能中的至少ー個(gè)中的輸出電能的電能輸出端ロ的電能模塊，安裝在機(jī)座上的耦合至少ー個(gè)電能模塊和至少ー個(gè)電池模塊的第一控制器模塊，和運(yùn)行時(shí)耦合至少ー個(gè)電池模塊的第一冷啟動(dòng)按鈕。電能供給系統(tǒng)被配置，在電能供給下降模式中來自電池中電流為零，電池中沒有產(chǎn)生電流，當(dāng)用戶激活第一冷啟動(dòng)按鈕時(shí)，電能供給系統(tǒng)從電池電能中獲得電能。本發(fā)明的另ー電能供給系統(tǒng)包括機(jī)座，接收來自電源的輸入電能的電能輸入端ロ，為負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端ロ，至少ー個(gè)安裝在機(jī)座上和有ー個(gè)提供電池電能的電池輸出端ロ的電池模塊，至少ー個(gè)安裝在機(jī)座上和稱合接收輸入電能的電能輸入端ロ，耦合接收電池電能的電池輸出端ロ，和耦合提供來自電池電能和輸入電能中的至少ー 個(gè)中的輸出電能的電能輸出端ロ的電能模塊，耦合至少ー個(gè)電能模塊的第一控制器，和實(shí)質(zhì)上類似于第一控制器的第二控制器，耦合第一控制器和耦合至少ー個(gè)電能模塊。第一控制器和第二控制器中的每ー個(gè)包括測(cè)量電能供給系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)的方法，存儲(chǔ)被第一控制器測(cè)量的和被第二控制器測(cè)量的參數(shù)。在本發(fā)明另一方面，電能供給系統(tǒng)包括接收來自電源的輸入電能的電能輸入端ロ，為負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端ロ，至少ー個(gè)有電池輸出端ロ提供電池電能的電池模塊，至少ー個(gè)耦合電能輸入端ロ接收輸入電能，耦合電池輸出端ロ接收電池電能，耦合電能輸出端ロ提供輸出電能的電能模塊，耦合至少ー個(gè)電能模塊的第一控制器，耦合第一控制器和耦合至少ー個(gè)電能模塊的第二控制器，和耦合第一控制器，第二控制器和至少ー個(gè)電能模塊，并提供在第一控制器，第二控制器和至少ー個(gè)電能模塊之間雙方通訊的通訊總線。電能供給系統(tǒng)也包括設(shè)置第一控制器控制通訊總線的方法和當(dāng)在第一控制器發(fā)生故障時(shí)，設(shè)置第二控制器控制通訊總線的方法。本發(fā)明還有另一方面集中在電能供給系統(tǒng)，包括接收輸入電能的輸入端ロ，該輸入端ロ有第一輸入相位線、第二相位線和中性輸入線，提供輸出電能的輸出端ロ，該輸出端ロ有第一輸出相位線，第二輸出相位線和中性輸出線，提供電池電能的電池，和I禹合輸入端ロ，輸出端口和被配置用于控制電能供給系統(tǒng)從至少一個(gè)輸入電能和電池電能中的ー個(gè)提供輸出電能的控制器。電能供給系統(tǒng)進(jìn)ー步包括檢測(cè)第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差，和向輸出電能提供有實(shí)質(zhì)上等同于輸入相位差的輸入第一相位線和第二相位線之間的輸出相位差。本發(fā)明另一方面的電能供給系統(tǒng)包括接收輸入電能的輸入端ロ，提供輸出電能的輸出端ロ，提供電池電能的電池，接收輸入電能和電池電能以及提供來自至少ー個(gè)電池電能和輸入電能中一個(gè)的輸出電能的電路系統(tǒng)，和I禹合輸入端ロ，輸出端ロ，電路系統(tǒng)和電池以及被配置用于控制電能供給系統(tǒng)的控制器。電能供給系統(tǒng)進(jìn)ー步包括為電能供給系統(tǒng)存儲(chǔ)運(yùn)行設(shè)置和比較輸出電壓與來源于運(yùn)行設(shè)置的上部和下部界限值的水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的方法。
本發(fā)明另一方面集中在電能供給系統(tǒng)，包括接收輸入電能的輸入端ロ，提供輸出電能的輸出端ロ，提供電池電能的電池，接收輸入電能和電池電能以及提供來自至少ー個(gè)電池電能和輸入電能中的ー個(gè)的輸出電能的電路系統(tǒng)，和I禹合輸入端ロ，輸出端ロ，電路系統(tǒng)和電池以及被配置用于檢測(cè)輸出電壓和輸出電流的控制器，和在電路系統(tǒng)兩端設(shè)立旁路來向電能輸出端ロ提供輸入電能，檢測(cè)在電能輸出端ロ處短路和當(dāng)檢測(cè)到短路時(shí)，旁路不能連通的方法。本發(fā)明還有另一方面是集中在電能供給系統(tǒng)。電能供給系統(tǒng)包括機(jī)座，接受來自電源的輸入電能的電能輸入端ロ，為負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端ロ，至少ー個(gè)安裝在機(jī)座上和有提供電池電能的電池輸出端ロ的電池模塊，至少ー個(gè)安裝在機(jī)座上和耦合接收輸入電能的電能輸入端ロ，耦合接收電池電能的電池輸出端ロ，和耦合提供來自電池電能和輸入電能中的至少ー個(gè)中的輸出電能的電能輸出端ロ的電能模塊，安裝在機(jī)座上的I禹合至少ー個(gè)電能模塊和至少ー個(gè)電池模塊的第一控制器模塊。電能供給系統(tǒng)進(jìn)ー步包括各種耦合第一控制器模塊，在沒有出現(xiàn)輸入電能的情況下，使用電池電能啟動(dòng)電能供給系統(tǒng)的方法。 本發(fā)明另ー個(gè)方面集中在有第一控制器和第二控制器提供對(duì)不間斷電源備用控制的方法。方法包括使用第一控制器確定與不間斷電源運(yùn)行參數(shù)相應(yīng)的第一套數(shù)值；使用第二控制器確定與不間斷電源運(yùn)行參數(shù)相應(yīng)的第二套數(shù)值；在第一控制器中存儲(chǔ)第一套數(shù)值和第二套數(shù)值；在第二控制器中存儲(chǔ)第一套數(shù)值和第二套數(shù)值；使用第一控制器控制不間斷電源的輸出電能；和一旦第一控制器發(fā)生故障，使用第二控制器控制不間斷電源的輸出電能存儲(chǔ)第一套數(shù)值和第二套數(shù)值在第一控制器，存儲(chǔ)第一套數(shù)值和第二套數(shù)值在第二控制器，控制不間斷電源使用第一控制器的輸出電能，和在第一控制器發(fā)生故障吋，控制不間斷電源使用第二控制器的輸出電能。本發(fā)明另一方面是集中在控制不間斷電能供給系統(tǒng)的方法，所述不間斷電源系統(tǒng)有第一控制器，第二控制器，至少ー個(gè)電能模塊，和耦合在第一控制器，第二控制器和至少ー個(gè)電能模塊之間的通訊總線。該方法包括，使用第一控制器控制不間斷電源的輸出電能和在通訊總線上通訊，和在第一控制器發(fā)生故障吋，使用第二控制器控制輸出電能和在通訊總線上的通訊。本發(fā)明的另一方面，提供不間斷輸出電能的方法包括檢測(cè)在第一相位線和第二相位線之間的輸入相位差，和向輸出電能提供有實(shí)質(zhì)上等同于輸入相位差的第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差。本發(fā)明還有另一方面，在不間斷電源中控制輸出電能的方法被提供。所述方法包括在存儲(chǔ)器中為不間斷電能供給存儲(chǔ)運(yùn)行設(shè)置，和比較輸出電壓與來源于運(yùn)行設(shè)置的上部和下部界限值的水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。


相應(yīng)的附圖并不是嚴(yán)格按照比例繪制的。在附圖中，在各張附圖中說明的每ー個(gè)相同的或幾乎相同的部件用相同的數(shù)字來表示。為了清楚的目的，在每一幅圖中并不是每一個(gè)部件都被標(biāo)記。在附圖中圖I表示UPS系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的模塊分相位的UPS系統(tǒng)的正面視圖；圖3表示圖2中的UPS系統(tǒng)的功能性的結(jié)構(gòu)視圖；圖4是使用在圖2中的UPS系統(tǒng)的電能模塊的功能結(jié)構(gòu)視圖；圖5是圖2中的UPS系統(tǒng)中的主智能模塊和備用智能模塊的功能性的相互耦合的結(jié)構(gòu)視圖；圖6是在至少ー個(gè)實(shí)施方案中使用的冷啟動(dòng)電路功能視圖；圖7是在至少ー個(gè)實(shí)施方案中使用的限制輸入電流的程序的流程視圖；圖8是ー個(gè)實(shí)施方案中的輸出電壓和電壓界限值的曲線圖；
圖9是在至少ー個(gè)實(shí)施方案中使用的保險(xiǎn)絲狀況檢測(cè)電路的功能視圖；圖10是在本發(fā)明實(shí)施方案中使用的四象限的電能儀表的功能結(jié)構(gòu)視圖；圖11是在本發(fā)明實(shí)施方案中使用的ニ象限的電能儀表的功能結(jié)構(gòu)視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明并沒有將其應(yīng)用局限于下文中的描述和用于解釋的附圖中的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和排列的部分。本發(fā)明有其他實(shí)施方案，而且能以各種方式被實(shí)施。同時(shí)，在本文件中使用的措詞和術(shù)語起到說明的目的，不應(yīng)該視為限制。術(shù)語“包括”、“包含”，或“有”，“容納”，“含有”和在本文件中的變化，是意味著包含其后列明的項(xiàng)目和其中的等同物和額外的項(xiàng)目。圖2表不根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的分相位UPS系統(tǒng)100的正面視圖，和圖3表示分相位UPS系統(tǒng)100的功能相互連接的視圖。UPS系統(tǒng)100包括大量位于底盤102中的元件。UPS系統(tǒng)主要元件包括電能模塊104，電池模塊106，交流電分配模塊108，通訊模塊110，顯示器模塊112，主智能模塊(MIM) 114A，和備用智能模塊(RIM)IHB0在圖2中通訊模塊是看不見的，但在實(shí)施方案中通訊模塊被布置在機(jī)座上，位于MM114A和RM114B的后面。機(jī)座后部包括有盲配的連接器的后板，所述連接器用于UPS系統(tǒng)的模塊的相互連接。圖2顯示沒有前門的UPS系統(tǒng)100，然而，在其他實(shí)施方案中，出于美觀的目的，一個(gè)或更多的封蓋被放置在機(jī)座上前端，以保護(hù)設(shè)備和合適地引導(dǎo)空氣流動(dòng)。圖2和圖3中的UPS系統(tǒng)100包括五個(gè)電能模塊104和四個(gè)電池模塊。在特殊應(yīng)用中使用特定數(shù)量的電能模塊和電池模塊由用戶以需要的電能和備用時(shí)間來選擇。本發(fā)明的另外ー個(gè)實(shí)施方案，機(jī)座可以包括額外的槽，以容納更多的電能模塊和電池模塊。更進(jìn)ー步，提供額外電能模塊和電池模塊的模塊機(jī)座系統(tǒng)也可以在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用。這樣ー個(gè)模塊機(jī)座系統(tǒng)被描述在共同待審的題目為“MODULAR UPS”的美國(guó)專利申請(qǐng)中，該專利以代理人備審案件目錄A2000-700219與本發(fā)明申請(qǐng)同一天提交，所述美國(guó)專利申請(qǐng)?jiān)诖瞬⑷氡疚淖鳛閰⒖肌PS系統(tǒng)100中的相互連接和操作將結(jié)合圖3中的結(jié)構(gòu)視圖在下文中作進(jìn)ー步表述。供給UPS系統(tǒng)的交流電是在輸入端ロ 120被接收。輸入端ロ安裝在后板上并接近機(jī)座的后部。在圖3顯示的本發(fā)明實(shí)施方案中，UPS系統(tǒng)被配置作為分相位系統(tǒng)并有四個(gè)輸入端ロ 121，123，125和127以各自接收輸入的相位一(AC-INl)、輸入相位ニ (AC-IN2)、中性(N，被指定作為在UPS100中的MID)和接地底盤。系統(tǒng)也有四個(gè)輸出端ロ 129、131、133和135以提供輸出相位一,輸出相位ニ，中性和接地底盤。本發(fā)明的實(shí)施方案并不局限于分相位系統(tǒng)，而更適合的是，特殊的實(shí)施方案可以單相位系統(tǒng)以及三相位系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
輸入電能從輸入端ロ到達(dá)交流電模塊108和經(jīng)過斷路器122和濾波板124。經(jīng)過濾波板的輸入電能通過UPS底板與電能模塊104耦合，也與安裝在交流電模塊上的旁路開關(guān)126，旁路繼電器128和130耦合。在UPS維修期間，旁路開關(guān)126允許用戶在UPS上手動(dòng)設(shè)置旁路電路，以將輸入電能從輸入端ロ直接提供到UPS的輸出端ロ。旁路繼電器128和130或者被MMl 14控制或者被RIMl 14B所控制，且被用于將UPS的輸出端ロ與輸入端ロ或者電能模塊的輸出端ロ耦合。在一般的操作中，旁路繼電器128和130被配置用于提供來自電能模塊的輸出電能，但是，如果檢測(cè)到發(fā)生故障或者超負(fù)載，繼電器自動(dòng)切換直接從輸入端ロ提供輸出電能。每ー個(gè)電池模塊被耦合到直流電總線的正極(+BATT)和MID總線134，以向電能模塊提供備用的直流電能。直流電總線也被耦合到外部的電池連接器136接收來自外部電池的直流電能。每ー個(gè)電池模塊通過控制和監(jiān)控線138耦合MM和RM。在本發(fā)明的ー個(gè)實(shí)施方案中，電池模塊可以用智能電池模塊來實(shí)現(xiàn)，例如，在共同待審的題目為“METHOD ANDAPPARATUS FOR MONITORING ENERGY STORAGE DEVICES” 的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開的，該專利以代理人備審案件目錄A2000-700219與本發(fā)明申請(qǐng)同一天提交，所述美國(guó)專利申請(qǐng)?jiān)诖瞬⑷氡疚淖鳛閰⒖?。在其他?shí)施方案中，電池模塊可以使用對(duì)稱和對(duì)稱RM電池模塊，該電池從RI西金斯敦的美國(guó)電能轉(zhuǎn)換公司得到部分?jǐn)?shù)字SYBATT，SYBT2和SYBT3。在一個(gè)實(shí)施方案中的電能模塊104實(shí)質(zhì)上相同的，而且每ー個(gè)都完成在MIM或者RIM控制下的不間斷電能供給(沒有電池)的功能。顯示電能模塊中的ー個(gè)的主要功能結(jié)構(gòu)和內(nèi)部耦合的電能模塊104的功能結(jié)構(gòu)視圖表現(xiàn)在圖4中。電能模塊104包括輸入電能平臺(tái)236，輸入電能平臺(tái)238，控制器240和電池充電電路242。輸入電能平臺(tái)236包括交流/直流變換器244，直流/直流變換器246和控制開關(guān)248。直流電/交流電轉(zhuǎn)換器244接收輸入交流電能和轉(zhuǎn)換輸入交流電能為直流電能。直流電/直流電轉(zhuǎn)換器246接收直流電池電能和修改電壓水平產(chǎn)生直流電能，該修改的電壓水平實(shí)質(zhì)上與交流/直流轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電壓水平相同?？刂崎_關(guān)248，在控制器240的控制下，當(dāng)輸入電能進(jìn)入輸出平臺(tái)238，從交流/直流轉(zhuǎn)換器中選擇直流電能，或者從直流/直流轉(zhuǎn)換器中選擇直流電能。轉(zhuǎn)換到作為電源的電池或者線路的指令能夠被每ー個(gè)電能模塊單個(gè)實(shí)施。輸出電能平臺(tái)238從輸入電能平臺(tái)接收到的直流電能中產(chǎn)生輸出交流電能。電池充電電路242產(chǎn)生充電電流，用于來自交流/直流轉(zhuǎn)換器中的直流電能對(duì)電池模塊106充電?？刂破?40控制輸入電能平臺(tái)，輸出電能平臺(tái)和電池充電電路的運(yùn)行。另外，控制器240向MM114A和RMl 14B提供在電能模塊中主要的界面。在圖4中顯示的電能模塊被配置作為分相位単元，用于接收有兩個(gè)相位和中性輸入電能以及在輸出端ロ提供兩個(gè)相位和中立。在其他實(shí)施方案中，電能模塊輸入端ロ，電能模塊輸出端ロ，或者兩者共同都可以被配置用于單相位操作。通訊模塊110在MM或者RM之間提供界面，和包括外部控制裝置的大量元件，附件卡和顯示模塊112。在一個(gè)實(shí)施方案中，附件卡能夠使用來自美國(guó)羅得島西部金斯敦的美國(guó)能量轉(zhuǎn)換公司的SmartSlot卡片來實(shí)施。通訊模塊也向MIM或者RIM和用于控制和監(jiān)控外部電池的外部電池控制器之間提供界面。顯示模塊112為UPS系統(tǒng)100提供主要的用戶界面。正如上面所討論的，顯示模塊經(jīng)過通訊模塊向MM或RM發(fā)出通訊信息。在ー個(gè)實(shí) 施方案中，顯示模塊包括4X20線的數(shù)字液晶顯示器，所述液晶顯示器有五個(gè)鍵，發(fā)光二極管和聽得見的警報(bào)。液晶顯示器被用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)，錯(cuò)誤報(bào)告和模塊診斷信息，和提供控制和配置UPS的能力。MIMl 14A和RM114B用于對(duì)UPS系統(tǒng)100的控制。主智能模塊提供主控制，同時(shí)當(dāng)在主智能模塊發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，備用智能模塊提供控制。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，MIM和RIM是相同的模塊，主智能模塊或者備用智能模塊的指示由其在UPS上的位置來確定，模塊本身沒有任何區(qū)別。在本文件中說明中，對(duì)智能模塊的編號(hào)使用編號(hào)數(shù)字114，當(dāng)安裝在MIM槽中的智能模塊的編號(hào)使用編號(hào)數(shù)字114A和在RIM槽中的智能模塊的編號(hào)使用標(biāo)號(hào)數(shù)字114B。每ー個(gè)模塊包括硬件，軟件和韌件，用于使得其能夠作為MM或者RM運(yùn)行。在圖2中顯示的實(shí)施方案中，安裝在較低位置的智能模塊槽中的智能模塊被指定作為主智能模塊，和安裝在較高位置槽中智能模塊被指定作為備用智能模塊。智能模塊有與在機(jī)座上連接器緊密配合的輸入指定銷，用于確定其被安裝在兩個(gè)槽中的哪ー個(gè)和其是否應(yīng)當(dāng)作為 MIM或者RM運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)施方案中的MM和RM對(duì)控制UPS 100的操作以圖5為參考進(jìn)行描述，圖5顯示作為MM14A功能模塊中的一個(gè)和其他作為RIM114B智能模塊的智能模塊功能結(jié)構(gòu)視圖。MM負(fù)責(zé)控制UPS系統(tǒng)100中的其他模塊，和正如圖3顯示一祥，MM和RM通過控制/通訊總線耦合到電池模塊，電能模塊，交流電模塊，通訊模塊以及冷卻風(fēng)扇。ー個(gè)控制/通訊總線138顯示在圖3中，但正如下面描述，本發(fā)明特殊的實(shí)施方案中，MM和RM可以是由許多不同的控制線和總線來實(shí)現(xiàn)控制/通訊總線138完成MM和RM所有的監(jiān)管任務(wù)。MM和RM可以使用等同的智能模塊來實(shí)現(xiàn)，和在圖5中MM和RM的普通元件使用相同的編號(hào)數(shù)字進(jìn)行指示，MM元件包括“A”后綴和RM元件包括“B”后綴。智能模塊包括主處理器256A、256B，控制緩沖電路258A、258B，類似輸入/輸出測(cè)量電路(I/O電路)260A、260B，在智能模塊和外部控制/感知/通訊線之間的內(nèi)部控制線，該內(nèi)部控制線耦合外部模塊到智能模塊。內(nèi)部II總線262A，262B耦合兩個(gè)智能模塊中的處理器和電可擦除只讀存儲(chǔ)器和也耦合電池模塊。外部II C總線264A，264B耦合每ー個(gè)主處理器和也耦合通訊模塊110。在圖5中功能結(jié)構(gòu)視圖，為了不必要的復(fù)雜，在圖中整個(gè)耦合線的數(shù)字不代表在每ー個(gè)元件固體耦合的數(shù)字，只是顯示更多的功能性連通。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，主處理器使用16兆赫的XA-S3微控制器來實(shí)現(xiàn)，所述微控制器有能夠從飛利浦半導(dǎo)體取得零件PXAS30KBA。副處理器使用20兆赫微型芯片PIC17C56A控制器來實(shí)現(xiàn)，所述控制器能夠從微型技術(shù)得到，和電可擦除只讀存儲(chǔ)器使用從微型芯片技術(shù)得到的零件24LC64，8KX8來實(shí)現(xiàn)。另外，記憶模塊使用硅存儲(chǔ)技術(shù)SST28F040A512X8Flash 和三星公司 K6T1008C2E-TB70128KX8 靜態(tài)的 RM 來實(shí)現(xiàn)。在UPS100中的MM中的主處理器起著分配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的中央處理器的作用。主處理器經(jīng)過II C總線耦合通信和控制分配處理器。分配處理器包括在MM中副處理器，在RIM中主和副處理器，和被包括在電能模塊中的處理器。在一個(gè)實(shí)施方案中，在電能模塊中控制器中的處理器使用與在MM中的副處理器使用的微型芯片來實(shí)現(xiàn)。在MM中的主處理器也與包含在外部II C總線上的外部電池機(jī)座上處理器相通訊。在MM中，主處理器提供對(duì)副處理器的主要控制和提供控制、監(jiān)控和不定時(shí)的緊急功能狀態(tài)報(bào)告，包括經(jīng)過通訊模塊向顯示模塊和耦合到通訊模塊上的任何外部裝置報(bào)告狀態(tài)。在MM中的主處理器也作為控制內(nèi)部II C總線和外部II C總線運(yùn)行，和負(fù)責(zé)保持在電可擦除只讀存儲(chǔ)器254A和在存儲(chǔ)器256A中的UPS設(shè)置狀態(tài)。在MM252A中的副處理器被用于控制和監(jiān)控在UPS系統(tǒng)100中更多時(shí)刻緊急功能。副處理器252A調(diào)節(jié)輸出電壓，頻率和相位；監(jiān)控輸入電壓，頻率和相位；監(jiān)控電池電壓和提供旁路控制。副處理器也提供關(guān)于UPS中的操作MM中的主處理器的數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)智能電池模塊被使用時(shí)，在MM中的副處理器與一半的電池模塊保持通訊聯(lián)絡(luò)，這時(shí)在RM中的副處理器和其他一半的電池模塊保持通訊聯(lián)絡(luò)。在RM中的主處理器250A提供與在MM中主處理器本質(zhì)上相同的功能，例外情況是如果MM發(fā)生故障和控制信號(hào)不能傳送到RM時(shí)，在RM中的主處理器并不作為內(nèi)部和外部II C總線的總線管理者。也正如下面描述，如果 RM出于控制之中，來自RM到通訊模塊的控制信號(hào)僅僅通過通訊模塊起作用。在RM中副處理器提供與MM中副處理器本質(zhì)上相同的功能。副處理器254B監(jiān)控UPS的狀態(tài)，向UPS 100中的模塊提供信號(hào)和向RM中主處理器提供數(shù)據(jù)。正如下面所描述，僅僅當(dāng)R頂出于控制之中，RM中的副處理器產(chǎn)生的控制信號(hào)才起作用。為了討論的目的，MM和RM中的功能和來自MM和RM中的控制和通訊信號(hào)能夠聚合在下面功能組中，UPS運(yùn)行參數(shù)的狀態(tài)的監(jiān)控，感知和傳遞通訊的電池模塊，有MIM和RIM發(fā)出數(shù)字控制信號(hào)，在MM和RM和電能模塊之間的連通；在MIM和RM和連通卡之間的傳遞通訊；在MM/RM和外部電池處理器之間的傳遞通訊；和在MM和RM之間的直接傳遞通訊。在本發(fā)明實(shí)施方案中，控制方案已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)允許，一旦MM發(fā)生故障，MM完成上面列表的功能和迅速轉(zhuǎn)換到第二等同的腿。在圖5中的結(jié)構(gòu)視圖，四個(gè)狀態(tài)控制線266被顯示耦合MM和RM以及耦合被確定為UPS感知和監(jiān)控電路268的功能塊?？刂凭€266耦合MM和RM中的I/O電路260A和260B，允許MM和RM同時(shí)感知和測(cè)量出本發(fā)明實(shí)施方案中的各種UPS參數(shù)。這些包括輸入和輸出電能，電流，電壓，頻率和相位，內(nèi)部溫度，和電池總線電壓。另外，狀態(tài)控制線被用于監(jiān)控電扇的運(yùn)行，電路的斷路器，和旁路開關(guān)和繼電器的位置。從接收來自感知線266中感知數(shù)據(jù)，在I/O電路260A和260B中的電路調(diào)整信號(hào)并將它們發(fā)送到副處理器252A和252B或者主處理器250A和250B用于處理。這種方式中，MM和RM都獨(dú)立的監(jiān)控UPS 100現(xiàn)有的狀態(tài)和運(yùn)行情況。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，UPS100能支持16個(gè)內(nèi)部電池模塊。在這個(gè)實(shí)施方案中，電池模塊中8個(gè)通過通訊總線270A與MM傳遞通訊和8個(gè)通過通訊總線270B與RM傳遞通訊。使用上面所描述的狀態(tài)監(jiān)控線266來測(cè)量電池電壓，使用通訊總線270A和270B獲得額外的電池模塊信息，和在一個(gè)實(shí)施方案中，使用智能電池模塊，通訊總線270A和270B被用于提供向電池模塊提供直流電壓和向電池模塊傳遞數(shù)據(jù)。關(guān)于電池模塊的數(shù)據(jù)通過11C總線262A，262B在MM和RM之間保持傳遞。在圖5中，副處理器252A和252B提供數(shù)字控制信號(hào)被認(rèn)做為控制線控制在UPS中大量功能的運(yùn)行。這些運(yùn)行包括旁路繼電器和電能模塊充電和放電的控制。這些控制信號(hào)被MM和RM中的副處理器單獨(dú)產(chǎn)生，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，緩沖器電路258A和258B被使用僅允許來自MIM和RM中的一個(gè)的控制信號(hào)傳送到正在受到控制的模塊中。另夕卜，在一個(gè)實(shí)施方案中，附加的由主處理器產(chǎn)生的能使UPS從電池模塊中的電能冷啟動(dòng)的冷啟動(dòng)控制信號(hào)也由緩沖器電路258A和258B。每ー個(gè)緩沖器電路258A和258B被配置接收來自屬于智能模塊以及來自其他智能模塊的能動(dòng)信號(hào)，確定是否傳送控制信號(hào)。如果緩沖器電路在MM中，且MIM在運(yùn)行，那么緩沖器電路的輸出端ロ驅(qū)動(dòng)的。如果緩沖器電路在MM中，且MM沒有完全運(yùn)行，那么緩沖器電路的輸出端ロ是不被驅(qū)動(dòng)的。如果緩沖器電路在RM中，且MM在運(yùn)行，那么輸出端ロ是不被驅(qū)動(dòng)的，如果緩沖器電路在RM中，且MM沒有完全運(yùn)行，那么緩沖器電路的輸出端ロ被驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，每ー個(gè)緩沖器電路有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)的輸入端ロ，該輸入端ロ的狀態(tài)被用于為了控制線授權(quán)輸出端ロ。經(jīng)授權(quán)的輸入端ロ中的一個(gè)耦合在其他智能模塊中的緩沖器電路的輸出端ロ，其他經(jīng)授權(quán)的輸入端ロ耦合包含緩沖器的智能模塊里的模塊狀態(tài)信號(hào)。模塊狀態(tài)信號(hào)如果為“真”表明智能模塊是“正?！钡摹＞彌_器被配置授權(quán)輸出端ロ，如果模塊狀態(tài)信號(hào)被接收(且為“真”)在來自其他緩沖器的控制信號(hào)被接收之前。 一旦開始啟動(dòng)，兩個(gè)智能模塊都確定其是否安裝在MIM槽還是在RM槽。如果智能模塊安裝在MM槽，模塊為“正常”，那么在沒有或者幾乎沒有延遲，模塊狀態(tài)信號(hào)被設(shè)置為“真”。如果智能模塊安裝在RM槽，模塊為“正?！?，那么在大約一秒鐘時(shí)間的延遲之后模塊狀態(tài)信號(hào)被設(shè)置“真”。延遲被設(shè)置足夠長(zhǎng)以確保在RM中的模塊狀態(tài)信號(hào)將MIM處于控制之中之前，來自MIM鐘的緩沖器的控制信號(hào)被RIM鐘的緩沖器接收。如果MIM沒有完全運(yùn)行，那么在RM中的緩沖器在接收來自MM中的信號(hào)之前，將接收其模塊狀態(tài)信號(hào)，以及在RM中的緩沖器將授權(quán)其輸出端ロ。如果在UPS100運(yùn)行期間，在MM中發(fā)生錯(cuò)誤，那么模塊狀態(tài)信號(hào)將不再為“正常”，控制信號(hào)的控制將切換到RM。另外，上面所描述的控制信號(hào)，在MM和RM中的副處理器通過I/O電路系統(tǒng)260A，260B向電能模塊提供控制信號(hào)274A和274B來控制電能模塊輸出電能的幅度、頻率和相位。每ー個(gè)MM和RM提供控制信號(hào)控制電能模塊的輸出電能，每ー個(gè)MM和RM也提供狀態(tài)信號(hào)表明智能模塊是否為“正?！?。如果MIM狀態(tài)為“正常”，那么電能模塊將使用MIM控制信號(hào)控制輸出電能。如果MM狀態(tài)信號(hào)不為“正?！焙蚏M狀態(tài)信號(hào)為“正?！?，那么電能模塊將使用RM控制信號(hào)。如果兩個(gè)狀態(tài)信號(hào)均不為“正常”，那么電能模塊將不能使用MIM控制信號(hào)在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，與MM和RM之間的外部傳遞通訊是經(jīng)過通訊卡110，該通訊卡提供在線276A和276B上的格式為RS-232。每ー個(gè)MM和RM中的主處理器通過通訊卡可單獨(dú)的努力與設(shè)備傳遞通訊。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，通訊卡被配置接收來自MM中狀態(tài)信號(hào)表明MM是否為“正?！?。如果MM為“正常”，那么通訊模塊僅將來自MM的通訊傳送到耦合通訊卡的模塊中。如果MM不為“正?！?，那么通訊模塊傳送RM的通訊。從顯示器和任何其他模塊到通訊卡的數(shù)據(jù)同時(shí)傳送到MM和RM，允許兩者通過通訊卡監(jiān)控狀態(tài)和接收用戶設(shè)置。正如上面所討論的，MM114A和RM114B包含兩個(gè)II C總線262A，262B和264A，264B。II C總線是根據(jù)菲利普半導(dǎo)體制造商制定的エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行的雙線串連總線。內(nèi)部II C總線262A，262B被用于在MM和RM中處理器，在MM和RM中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器和在電能模塊中的處理器之間的通訊。在MM中的主處理器運(yùn)行作為兩個(gè)II C總線的控制器，一旦MM發(fā)生故障，在RM中的主處理器作為總線的控制器承擔(dān)控制的作用。內(nèi)部II C總線被MM中的主處理器用干與其他每ー個(gè)處理器傳遞通訊和收集狀態(tài)信息。還有，在有電可擦除只讀存儲(chǔ)器的MM中主處理器存儲(chǔ)和包含UPSlOO的狀態(tài)信息和設(shè)置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，繼電器280A和280B安裝在智能模塊中的內(nèi)部II C總線。每ー個(gè)繼電器由在包含有繼電器的智能模塊中的主處理器控制。繼電器被用于分隔內(nèi)部II C總線與在智能模塊外部的元件，和繼電器允許在安裝在RIM槽中的智能模塊的主處理器與安裝在R頂中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器傳遞信息或者完成其自己的II C總線和裝置的自我診斷的檢測(cè)。正如上述所描述的，II C的實(shí)施僅有一個(gè)能夠控制總線通訊的控制裝置，和在運(yùn)行中的MIM中主處理器擔(dān)當(dāng)總線控制者。在RM中，主處理器250B能夠與電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B傳遞信息或者通過開啟繼電器280B來完成II C的自我檢測(cè)，聲稱自己作為在RM114A中的II C總線控制者，然后通過II C總線262A傳遞信息。一旦通訊完成，主處理器250B關(guān)閉繼電器。外部II C總線264A，264B被使用允許在MM或者RM中的主處理器與安裝在外部的電池機(jī)座上的處理器連通通訊。在通訊模塊包括開關(guān)，該開關(guān)耦合外部II C總線到MM 外部II C總線264A或者RM外部II C總線264B。開關(guān)的狀態(tài)由MIM發(fā)送到上面所描述的通訊模塊的MIM狀態(tài)信號(hào)所確定。在通訊模塊上的開關(guān)允許在MIM或者RM中主處理器成為外部II C總線的總線控制者，依靠智能模塊的運(yùn)行狀態(tài)像MIM —樣成為外部II C總線的總線控制者。正如上面所描述的，大量不同的控制方案被使用，允許MM和RM都監(jiān)控UPS的狀態(tài)，允許MM和RM中的合適的ー個(gè)控制UPS’允許MM和RM都接收來自顯示器模塊或者通過通訊模塊與UPS傳遞信息的外部裝置用戶的指令。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，MIM和RIM相互傳遞信息來監(jiān)控相互的狀態(tài)和相互提供UPS的數(shù)據(jù)。在每ー個(gè)智能模塊114A，114B,電可擦除只讀存儲(chǔ)器被用于存儲(chǔ)UPS的設(shè)置和參數(shù)，在每ー個(gè)模塊中的主處理器接近電可擦除只讀存儲(chǔ)器來獲得在開始啟動(dòng)方面的信息。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，電可擦除只讀存儲(chǔ)器可以被用于存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)，用戶輸出電能設(shè)置，硬件校準(zhǔn)常數(shù)，用戶密碼信息以及其他用戶錯(cuò)誤設(shè)置。每ー個(gè)智能模塊也包括隨機(jī)存儲(chǔ)記憶器256A，256B。隨機(jī)存儲(chǔ)器被用于存儲(chǔ)從電可擦除只讀存儲(chǔ)器獲得的運(yùn)行設(shè)置和關(guān)于UPS運(yùn)行的電流數(shù)據(jù)，包括從各種感知線獲得的數(shù)據(jù)和被副處理器和主處理器計(jì)算出來的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在每ー個(gè)智能模塊中的隨機(jī)存儲(chǔ)記憶器包含兩套數(shù)據(jù)，一套數(shù)據(jù)由在同一個(gè)電池模塊中的主處理器提供，和一套數(shù)據(jù)由在UPS中的其他智能模塊中的主處理器提供。正如上面描述的，MIM和RM中的每ー個(gè)耦合到UPS感應(yīng)線，和因此能獨(dú)立的確定UPS的狀態(tài)。兩套數(shù)據(jù)的用途是允許MIM和RM比較數(shù)據(jù)和如果在兩套數(shù)據(jù)中有重大區(qū)別，提醒用戶可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。內(nèi)部II C總線也被用于確保，當(dāng)用戶的配置數(shù)據(jù)變更時(shí)，存儲(chǔ)在電可擦除只讀存儲(chǔ)器256A和256B中的數(shù)據(jù)保持一致。每ー個(gè)MM和RM接收從通訊模塊的用戶更新信息，和在一個(gè)實(shí)施方案中，無論當(dāng)在用戶的配置設(shè)置發(fā)生如何變化，可使用在電可擦除只讀存儲(chǔ)器中的更新的數(shù)據(jù)。在這個(gè)實(shí)施方案中，確保電可擦除只讀存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)是相同的，僅MIM中更新的數(shù)據(jù)被用于在MM中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器254A和在RM中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B。在一個(gè)實(shí)施方案中，在MM中的主處理器250A通過內(nèi)部II C總線接近在RIM中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B來向電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B提供更新的信息。
還有其他實(shí)施方案，為了防止發(fā)生錯(cuò)誤的MM向電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B采用輸入保護(hù)以防止MIM直接將數(shù)據(jù)輸入到RM中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B。當(dāng)在MM中的主處理器250A為RM中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B更新數(shù)據(jù)，主處理器250A通過內(nèi)部II C總線262A向在RM主處理器250B發(fā)送數(shù)據(jù)。然后，在R頂中的主處理器250B打開繼電器280B來隔離II C總線262B與II C總線262A，以允許主處理器250B作為總線控制者在運(yùn)行，和向電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B輸入。一旦向電可擦除只讀存儲(chǔ)器254B數(shù)據(jù)的輸入完成，繼電器280B閉合，和主處理器250A在此變?yōu)楸话贗I C總線262A，262B中的總線控制者。在UPS開始啟動(dòng)和在運(yùn)行過程中，大量的程序跟隨以確保在機(jī)座上的MM和RM槽中的智能模塊完成上面所描述的MIM和RM的功能，和確保當(dāng)MIM發(fā)生故障吋，對(duì)UPS100的控制能容易的從MM和RM傳送到。耦合在MM和RM之間的控制信號(hào)272被用于建立和傳達(dá)MM和RM之間對(duì)UPS的控制。這些信號(hào)的表示法和功能的說明提供在下面的表格I中。表格I MM/R頂控制信號(hào)
信號(hào)名稱在MIM中的功能在RIM中的功能
IM0_1 搞合在機(jī)座上接地點(diǎn)，表明沒有耦合，表明模塊安 模塊安裝在MIM槽中裝在RIM槽中
LPON 竊合RIM中的LPON和電能搞合MIM中的LPON 模塊，被用于以電池冷啟動(dòng)和電能模塊，被用于以 的方式啟動(dòng)MIM和RIM 電池冷啟動(dòng)的方式啟動(dòng)
MIM 和 RIM
IM_OK 搞合RIM中的MOD—OK輸耦合 RIM 中的 入端ロ，表明MIM為“ok” MOD OK輸入端ロ，表
明 RIM 為 “ok”
IM_PRES耦合RIM中的MP_IN，表明搞合MIM中的MP一IN, 模塊在MIM槽中表明模塊在RIM槽中一旦開始啟動(dòng)UPS系統(tǒng)100，在信號(hào)頂0_1狀態(tài)的基礎(chǔ)上，智能模塊確定在其被安裝在UPS機(jī)座的哪ー個(gè)槽上。開始的時(shí)候，繼電器280A和280B是出于打開位置用于防止II C總線，直到MM和RM的運(yùn)行狀態(tài)終止。智能模塊經(jīng)歷自我檢測(cè)程序，如果成功，每ー個(gè)模塊將設(shè)置Μ_0Κ信號(hào)為“真”，向通訊模塊和電能模塊提供控制信號(hào)以表明MIM出于運(yùn)行和控制狀態(tài)。另外，在MIM中的緩沖器258Α將有正如上面所描述的被授權(quán)的輸出端ロ，提供來自緩沖器258Α的控制信號(hào)以及關(guān)閉在R頂中的緩沖器258B的輸出端ロ。當(dāng)繼電器280A和280B打開時(shí)，主處理器250A和250B讀取與其相連的電可擦除只讀存儲(chǔ)器256A和256B為UPS獲得配置信息。然后，繼電器關(guān)閉，在MM中的主處理器變?yōu)閷?duì)內(nèi)部II C總線262A，262B的總線控制者。如果在開始啟動(dòng)的過程中，MM發(fā)生故障，然后RM將不會(huì)接收來自MM的Μ_0Κ信號(hào)，以及R頂將處于UPS100的控制之下。在這種情形下，主處理器250Β作為內(nèi)部II C總線的總線控制者在運(yùn)行，通訊模塊和電能模塊對(duì)收到來自RM的信號(hào)發(fā)生反應(yīng)。另外，緩沖器258Β將有自己的授權(quán)輸出端ロ來提供來自RIM的控制信號(hào)。在UPS的運(yùn)行中，在MM和RM中副處理器不間斷完成脈沖pong運(yùn)行，主處理器監(jiān)控處理器的正常狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，這種過程由主處理器發(fā)送“O”到副處 理器，和副處理器反饋“O”組成。然后，主處理器發(fā)送“ 1”，同時(shí)副處理器反饋“1”，在主處理器出于變化狀態(tài)和副處理器跟隨輸入狀態(tài)，這種過程將繼續(xù)。如果在這個(gè)過程中，主處理器和副處理器檢測(cè)到錯(cuò)誤，然后錯(cuò)誤被檢測(cè)到，ΙΜ_0Κ線被設(shè)置到錯(cuò)誤狀態(tài)。到電能模塊的控制信號(hào)也被改變表明智能模塊發(fā)生故障，如果發(fā)生故障的智能模塊在MM中，到通訊模塊的狀態(tài)控制信號(hào)也將被設(shè)置為錯(cuò)誤狀態(tài)。如果MM發(fā)生故障，那么RM檢測(cè)到這個(gè)發(fā)生故障，當(dāng)Μ_0Κ線處于錯(cuò)誤狀態(tài)，RM以正如上面所描述發(fā)生在啟動(dòng)時(shí)的相似的方式接替MM的運(yùn)行。當(dāng)在MM槽中發(fā)生故障的智能模塊被運(yùn)行的智能模塊所代替，然后它通過II C總線向RM發(fā)送請(qǐng)求以保證對(duì)UPS的控制。在接收到請(qǐng)求之后，在RM中槽中的智能模塊將放棄控制，一旦在MM中的智能模塊發(fā)現(xiàn)控制已經(jīng)被放棄，它將聲稱到電能模塊和通訊模塊的控制信號(hào)完全重新繼續(xù)控制UPS。在UPS系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施方案中，目前被描述的特征被合并在UPS中以防止在無交流電的電能下降模式下使用電池啟動(dòng)，電池泄漏的發(fā)生。在現(xiàn)有的UPS系統(tǒng)中，在無交流電能下降模式下，邏輯電路有代表性的繼續(xù)接收來自電池中的電壓來允許電路檢測(cè)用戶對(duì)冷啟動(dòng)的要求。還有，在有代表性的現(xiàn)有UPS系統(tǒng)中，在電能下降模式過程中，電容器和其他裝置并聯(lián)在電阻上，因此導(dǎo)致電池緩慢泄漏。在本發(fā)明的UPS系統(tǒng)的實(shí)施方案中，繼電器和半導(dǎo)體開關(guān)被用于隔離電池與任何電阻耦合，包括電熱器，和在無交流電的電能下降模式下，所有的邏輯電路電能下降，以防止電池泄漏。為了允許UPS在這種模式下被充電，冷起動(dòng)電路已經(jīng)被增加到電能模塊和智能模塊上。圖6表示冷啟動(dòng)電路和在智能模塊114和電能模塊104上執(zhí)行的控制信號(hào)的功能視圖。正如上述所討論的，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，普通智能模塊被用于MM和RM，被顯示在圖6中的智能模塊是使用作為RIM和MIM的智能模塊114的配置的代表。在圖6中顯示的部分智能模塊，包括主處理器250，推動(dòng)按鈕開關(guān)302，輔助的電能補(bǔ)給304，電阻器306-316，晶體管324-329，ニ極管331，332和333，連通邏輯電路334。在一個(gè)實(shí)施方案中，推動(dòng)按鈕開關(guān)被安裝在智能模塊(MIM和RM)的前面，和在UPS前門被移動(dòng)時(shí)，很容易被用戶接近。在圖6中表示的部分智能模塊包括輔助的電能供給340，晶體管342，344 和 346，電阻器 350-356 和ニ極管 360。UPS100以電池的冷起動(dòng)開始于用戶激活在MM和RM前面的推動(dòng)按鈕開關(guān)302中的ー個(gè)。在一個(gè)實(shí)施方案中，開始冷啟動(dòng)，操作員保持按鈕處于被按狀態(tài)達(dá)大約兩秒鐘的時(shí)間。開關(guān)的激活引起電流流經(jīng)開關(guān)通過電阻307，308和309，連通晶體管324。當(dāng)晶體管324連通時(shí)，電池電壓被施加在輔助電能供給304，所述輔助電能模塊304為在智能模塊開始運(yùn)行的電路，包括主處理器，啟動(dòng)產(chǎn)生邏輯電壓。一旦輔助供給正在運(yùn)行，通過電阻310，5伏電壓施加在晶體管325以連通晶體管325的方式，通過使用偏電阻311和312連通晶體管326。當(dāng)晶體管326連通時(shí)，然后為了感知和處理，電池感知信號(hào)被提供給主處理器。在電能下降模式下，晶體管325和326隔離這樣的感知信號(hào)。主處理器把邏輯信號(hào)LPOFF應(yīng)用于連通邏輯電路334。對(duì)信號(hào)LPOFF的反應(yīng)，通過電阻306和ニ極管332，電壓被施加在晶體管327上用于連通晶體管327。當(dāng)晶體管327被連通，在推動(dòng)按鈕開關(guān)上的電壓被接地，在此時(shí)，用戶能斷開推動(dòng)按鈕開關(guān)，因?yàn)樗绘i在地面上。主處理器檢測(cè)到目前沒有交流電和必須使用電池啟動(dòng)。主處理器然后設(shè)置信號(hào)LP0N_PSD高，即通過晶體管328和329，電阻314，315和316以及ニ極管333設(shè)置輸出信號(hào)LPON到12伏。信號(hào)LPON被送給每ー個(gè)電能模塊和其他智能模塊，以通知這些每一個(gè)模塊來自電池的冷起動(dòng)將要發(fā)生。在智能模塊，信號(hào)LPON被接收或者在相同引線上傳達(dá)，取決 于特殊智能模塊是否是其推動(dòng)按鈕被用戶激活的ー個(gè)。當(dāng)LPON信號(hào)被智能模塊接收，信號(hào)通過ニ極管331和電阻313連通晶體管327。當(dāng)晶體管327被連通，智能模塊以上面所描述的相同方式充電。在電能模塊上，LPON通過ニ極管360和電阻350施加在晶體管342上并連通晶體管342。晶體管342的連通，有偏電阻352，353，354和355，引起晶體管344和346連通。一旦晶體管344和346連通，電池電壓被施加在電能模塊上的電路，包括輔助電能供給340和在電能模塊上的處理器，這能在II C總線上與M頂上的主處理器傳遞信息。上面所描述的電能下降和冷起動(dòng)電路比具有代表性的現(xiàn)有技術(shù)UPS系統(tǒng)有重要的優(yōu)點(diǎn)。繼電器和晶體管的使用隔離電阻裝置，以防止電池的泄漏，和被描述的冷啟動(dòng)電路的使用的方式能夠使利用電池冷啟動(dòng)，而不需要保持會(huì)導(dǎo)致電池泄漏的邏輯電能被充電狀態(tài)。本發(fā)明還有另外的實(shí)施方案，輸入電流管理方案在UPS100中被執(zhí)行，使得UPS100以低輸入交流電壓模式運(yùn)行，而不需要切換到電池模式上。正如人們所知道的，在典型的電子裝置中，包括UPS的裝置，當(dāng)裝置能夠得到的輸入電壓降低時(shí)，典型的原因?yàn)檩斎腚娔軉栴}，裝置的電流的移動(dòng)上升以保持輸入電能在大致相同的水平。如果電流移動(dòng)增加太大，在UPS中的電路斷路器或者在對(duì)UPS的供給上可能會(huì)斷開。在典型的UPS的裝置中，如果輸入電壓降低到低于預(yù)先設(shè)定的水平，UPS將切換到電池模式上，和關(guān)閉輸入交流電。這造成當(dāng)交流電能夠得到，但是并不處于足夠高的電壓水平，不得不運(yùn)行電池(有限的電池運(yùn)行時(shí)間)的缺點(diǎn)。在本發(fā)明實(shí)施方案中，智能模塊被計(jì)劃用于檢測(cè)低輸入電壓(造成高輸入電流)情形，和減少UPS整個(gè)的電流移動(dòng)使得低輸入電壓UPS運(yùn)行而無須擔(dān)心斷開電路斷路器。在本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方案中被使用于完成這個(gè)功能的程序現(xiàn)在講被描述在圖7中作為參考，這顯示電流減少程序400流程圖。在這個(gè)程序中的點(diǎn)402上，輸入電壓被在MM(或如果MM發(fā)生故障的RM)中的副處理器檢測(cè)和轉(zhuǎn)送到主處理器。在確定決404，輸入電壓與預(yù)先約定的界限值相比較。如果輸入電壓高于該界限值，那么程序400運(yùn)行到點(diǎn)402。如果輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的界限值，程序進(jìn)入到點(diǎn)406，輸入電流被檢測(cè)和與預(yù)先設(shè)定的電流界限值標(biāo)準(zhǔn)比較。如果電流小于界限值，程序返回到點(diǎn)402，如果電流大于界限值，程序進(jìn)入到電流較少計(jì)劃被完成的點(diǎn)408。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，為了減少輸入電流，在智能模塊上的主處理器在控制過程中向電能模塊上的控制器發(fā)送指令減少對(duì)電池的充電電流。減少的數(shù)量可以是固定值或者能夠在UPS100上的輸入端ロ的電流數(shù)量基礎(chǔ)上被確定。還有在不同的實(shí)施方案中，如果在輸入端ロ的電流過度高，為了ー些或所有的電能模塊，充電電流能夠被減少到零。電流減少計(jì)劃在點(diǎn)408處被實(shí)施后，程序進(jìn)入到點(diǎn)410，在這里電流再次被確定和與界限值進(jìn)行比較，來確定在電流的進(jìn)ー步減少程序是否需要。如果確定塊410的輸出為“是”，那么程序?yàn)榱溯斎腚娏鬟M(jìn)一歩的減少進(jìn)入點(diǎn)414。如果確定塊410的輸出為“否”，那么程序進(jìn)入點(diǎn)412，在這里需要進(jìn)ー步電流的減少或者允許UPS移動(dòng)額外的電流任何輸入電壓和電流變化被監(jiān)控。在本發(fā)明上面所描述的電流減少計(jì)劃中，對(duì)電池模塊的充電電流被減少以允許UPS在低電壓下運(yùn)行。在其他的實(shí)施方案中，在UPS的其他非臨界運(yùn)行可以被關(guān)閉或者被衡量后返回減少到UPS的輸入電流。
正如上面說描述的，UPS100可以是分相位的UPS，所述分相位的UPS能夠使用輸入電能系統(tǒng)的兩個(gè)輸入相位進(jìn)行充電，和能夠提供兩個(gè)輸出相位。對(duì)于北美申請(qǐng)，輸出電壓被設(shè)置為208伏(相位對(duì)相位)，輸入相位典型是相位線的一條對(duì)另一條偏移120度。在分相位UPS系統(tǒng)中，當(dāng)UPS旁路開關(guān)被激活時(shí)，需要提供輸出相位與輸入相位相匹配以向負(fù)載提供平穩(wěn)的電能轉(zhuǎn)換。在典型的UPS系統(tǒng)中，相位線的匹配被電エ在安裝的時(shí)候人工完成?，F(xiàn)在將要描述的，在本發(fā)明UPS系統(tǒng)的ー個(gè)實(shí)施方案中，相位線匹配由UPS系統(tǒng)本身完成。正如上面所描述的，感知線耦合從在MM和RM中的I/O電路260A，260B到輸入電能線9 (看圖5)。在一個(gè)實(shí)施方案中，I/O電路包括零-交叉檢測(cè)電路被用于耦合副處理器來測(cè)量在輸入相位之間的原始相位角度。實(shí)際穩(wěn)定的相位角度由在MIM和RM中的主處理器來確定。在MM (如果MM在運(yùn)行中和處于控制中)中的主處理器使用II C總線收集來自MIM副處理器的原始相位角度數(shù)據(jù)。還有，在MM中主處理器將原始相位角度數(shù)據(jù)在II C總線從MM中副處理器轉(zhuǎn)移到RM中主處理器。如果在MM槽中的職能模塊不在運(yùn)行的過程中，那么在RIM槽中智能模塊的主處理器將成為總線的控制者，以及將原始相位角度數(shù)據(jù)從R頂副處理器轉(zhuǎn)移到RM主處理器。主處理器每500毫秒接收原始相位角度數(shù)據(jù)直到十次有效的讀取發(fā)生。如果內(nèi)部相位鎖環(huán)已經(jīng)調(diào)度和被檢測(cè)的角度值是120度，180度或者負(fù)120度加上或者減少大約22度。三個(gè)不間斷的無效的讀取將重新設(shè)置有效讀取值為零。主處理器計(jì)算在輸入相位之間實(shí)際的相位角度作為十次原始讀取的平均值。每ー個(gè)主處理器把其計(jì)算的相位角度傳遞給其相連的副處理器。副處理器向電能模塊提供控制信號(hào)來控制電能模塊產(chǎn)生有與輸入電壓相位相匹配的輸出電壓。自動(dòng)相位檢測(cè)的使用終止現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)使用電エ以試錯(cuò)的方式提供匹配的需要。正如上面所描述的，在UPS100中，防止UPS提供指定的輸出電能的UPS元件發(fā)生故障時(shí)，旁路繼電器能夠被激活來直接耦合UPS的輸入端ロ到輸出端ロ，因此在UPS中設(shè)置旁通。在典型的UPS系統(tǒng)，被補(bǔ)充上下限幅器比較儀的硬件被用于比較輸出電壓波形上部和下部界限值的限度，這確定可接受的輸出電壓上下限幅器。對(duì)于UPS系統(tǒng)被配置用于以多祥的輸出電壓下運(yùn)行，當(dāng)輸出電壓設(shè)置改變時(shí)，硬件設(shè)置，搭接片，元件或者轉(zhuǎn)換器被改變以適應(yīng)上下限幅器比較儀。在本發(fā)明中至少ー個(gè)實(shí)施方案中，上下限幅器比較儀在UPS中智能模塊的軟件中被實(shí)施。通過實(shí)施在軟件中的上下限幅器比較儀，界限值限度能夠被程序所定義和被智能模塊主處理器使用在電可擦除只讀存儲(chǔ)器254A中存儲(chǔ)的標(biāo)度常量來糾正。除了比較單個(gè)電壓上部和下部界限值限度，更加全面的模塊被用于提供更加選擇性的和智能性的比較。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)計(jì)的界限值包括表格2中的確定的值。表格2上下限幅器比較儀被存儲(chǔ)的數(shù)值
權(quán)利要求
1.一種電能供給系統(tǒng)，包括 用于接收來自電源的輸入電能的電能輸入端口； 用于向負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端口； 至少一個(gè)電池模塊，所述的電池模塊具有用于提供電池電能的電池輸出端口 ； 至少一個(gè)電能模塊，所述的電能模塊被耦合到電能輸入端口上以接收輸入電能，被耦合到電池輸出端口上以接收電池電能，并被耦合到電能輸出端口上以提供輸出電能； 第一控制器，所述的第一控制器被耦合到至少一個(gè)電能模塊上；以及 第二控制器，所述的第二控制器被耦合到第一控制器上，并被耦合到至少一個(gè)電能模塊上；以及 通訊總線，與第一控制器、第二控制器和至少一個(gè)電能模塊耦合以提供在第一控制器、第二控制器和至少一個(gè)電能模塊之間雙方的通訊傳遞； 其中所述的第一控制器被配置以運(yùn)行作為通訊總線的主控制并控制總線上的通訊，以及第二控制器被配置用以當(dāng)?shù)谝豢刂破靼l(fā)生故障時(shí)，運(yùn)行作為通訊總線的主控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述第一控制器起到在電能供給系統(tǒng)中的主控制器的功能并控制電能模塊的輸出的電能，所述第一控制器和第二控制器被配置用于允許當(dāng)?shù)谝豢刂破靼l(fā)生故障時(shí)，第二控制器來控制輸出電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)電能模塊包括多個(gè)電能模塊，以及至少一個(gè)電池模塊包括多個(gè)電能模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中每一個(gè)所述的第一控制器和第二控制器包括主處理器，經(jīng)過繼電器被耦合到通訊總線上的內(nèi)部通訊總線，被耦合到內(nèi)部通信總線上存儲(chǔ)電能供給系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)的存儲(chǔ)裝置，以及其中在第二控制器中的主處理器被配置以打開在第二控制器中的繼電器和通過內(nèi)部通訊總線向存儲(chǔ)裝置發(fā)送更新的運(yùn)行參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述的電能輸入端口被配置以接收具有第一輸入相位線、第二輸入相位線和中性輸入線的輸入電能，其中所述第一控制器被耦合到電能輸入端口上并被配置來檢測(cè)第一相位線和第二相位線之間的輸入相位差，和控制電能模塊以提供具有第一輸出相位線、第二相位線和中性輸出線的輸出電能，在第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差實(shí)質(zhì)上等于輸入相位差。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中每一個(gè)所述的第一控制器和第二控制器包括冷啟動(dòng)按鈕，并且其中所述電能供給系統(tǒng)被配置用以在現(xiàn)場(chǎng)沒有輸入電能時(shí)，當(dāng)冷啟動(dòng)按鈕被用戶激活時(shí)，電能供給系統(tǒng)從電池電能中獲得電能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述電能供給系統(tǒng)被配置，用以在冷啟動(dòng)按鈕激活前，現(xiàn)場(chǎng)沒有電能輸入和至少一個(gè)電池模塊的電流實(shí)質(zhì)為零時(shí)，在電能供給系統(tǒng)中的冷啟動(dòng)按鈕激活。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述第一控制器被耦合到電能輸入端口上并被配置以檢測(cè)輸入電壓和輸入電流，并且在檢測(cè)到輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的界限值時(shí)，減少電能供給系統(tǒng)輸入電流的流動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述第一控制器被配置，用以在檢測(cè)到輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的界限值時(shí)，減少在電能供給系統(tǒng)中電池充電電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到電能輸出端口上的四象限電能儀表，確定電能供給系統(tǒng)的輸出電能。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)電能模塊包括二象限電能儀表，確定電能模塊的輸出電能。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合電能輸出端口的輸出保險(xiǎn)絲，以及耦合輸出保險(xiǎn)絲和第一控制器的檢測(cè)電路，用以檢測(cè)輸出保險(xiǎn)絲兩端的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中每一個(gè)所述的第一控制器和第二控制器適合接收來自機(jī)座的輸入信號(hào)，和基于輸入信號(hào)的狀態(tài)，運(yùn)行作為主控制器或備用控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述第一控制器包括存儲(chǔ)裝置，和被配置來感知在輸出端口上的輸出電壓，將輸出電壓與來源于包含在存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)的上部和下部界限值進(jìn)行比較來確定輸出電壓是否在預(yù)先確定的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述第一控制器被配置來感知在輸出端口處的輸出電流，比較輸出電流和短路電流值，比較輸出電壓和輸出短路電壓值，并且如果輸出電流超過短路電流值以及輸出電壓小于輸出短路電壓值，電路提供在輸出端有短路存在的指示。
16.—種電能供給系統(tǒng),包括 輸入端口，所述的輸入端口用以接收有第一輸入相位線、第二輸入相位線和中性輸入線的輸入電能； 輸出端口，所述的輸出端口提供有第一輸出相位線、第二輸出相位線和中性輸出線的輸出電能； 電池，所述的電池提供電池電能；以及 控制器，所述的控制器被耦合到輸入端口、輸出端口和電池上，并被配置來控制電能供給系統(tǒng)以提供來自輸入電能和電池電能中至少一個(gè)的輸出電能； 其中所述控制器被配置以檢測(cè)在第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差，和提供具有在第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差的輸出電能，所述的輸出相位差實(shí)質(zhì)上等于輸入相位差。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述控制器被配置檢測(cè)輸入電壓，比較輸入電壓與界限值電壓，和當(dāng)輸入電壓小于界限值電壓時(shí)，實(shí)施電流減少計(jì)劃來減少到電能供給系統(tǒng)的輸入電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述電流減少計(jì)劃包括減少對(duì)電池的充電電流。
19.一種電能供給系統(tǒng)，包括 接收輸入電能的輸入端口； 提供輸出電能的輸出端口； 提供電池電能的電池； 電能電路，接收輸入電能和電池電能并提供來自至少電池電能和輸入電能中的一個(gè)的輸出電能；以及 控制器，所述的控制器被耦合到輸入端口、輸出端口、電路系統(tǒng)和電池上并被配置來控制電能供給系統(tǒng)；其中所述的控制器包括存儲(chǔ)用于電能供給系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)置的存儲(chǔ)裝置，所述的控制器被配置來感應(yīng)在輸出處的輸出電壓，將輸出電壓與來源于包含在存儲(chǔ)裝置中的運(yùn)行設(shè)置的上部和下部界限值進(jìn)行比較來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合控制器的用戶輸入裝置，其中所述的控制器被配置用于為電能供給系統(tǒng)接收來自用戶輸入裝置的更新運(yùn)行設(shè)置，更新在存儲(chǔ)裝置中的運(yùn)行設(shè)置，并基于更新的運(yùn)行設(shè)置更新上部和下部界限值。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合在輸入端和輸出端之間的旁路裝置，所述旁路裝置有開啟狀態(tài)和閉合狀態(tài)，在所述的閉合狀態(tài)下輸入端通過旁路裝置被電耦合到輸出端上來向輸出端提供輸入電能，所述控制器被配置用以在如果輸出電壓處于預(yù)先設(shè)定的范圍之外的情形比預(yù)先設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，控制旁路裝置來切換到閉合狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述控制器被配置來檢測(cè)在輸出端的短路電路，和禁止閉合旁路裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電能供給系統(tǒng)，其中在控制器中的存儲(chǔ)裝置包括電可擦除只讀存儲(chǔ)器。
24.一種電能供給系統(tǒng)，包括 機(jī)座； 接收來自電源的輸入電能的電能輸入端； 向負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端； 至少一個(gè)電池模塊，所述的電池模塊被安裝在機(jī)座上并具有提供電池電能的電池輸出端; 至少一個(gè)電能模塊，所述的電能模塊被安裝在機(jī)座上并耦合到電能輸入端以接收輸入電能，耦合到電池輸出端以接收電池電能，耦合到電能輸出端以提供來自至少電池電能和輸入電能中的一個(gè)的輸出電能； 第一控制器模塊，被安裝在機(jī)座上，耦合到至少一個(gè)電能模塊和至少一個(gè)電池模塊上；以及 第一冷啟動(dòng)按鈕，被運(yùn)行地耦合到至少一個(gè)電池模塊上； 在沒有輸入電能出現(xiàn)的充電下降模式下，沒有得到來自電池的電流，這時(shí)用戶激活第一冷啟動(dòng)按，所述電能供給系統(tǒng)被配置從電池電能中獲得電能。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 安裝在機(jī)座上的第二控制器模塊，所述第二控制器模塊實(shí)質(zhì)上類似于第一控制器模塊并且一旦第一控制器模塊發(fā)生故障，作為備用控制器使用；以及 第二冷啟動(dòng)按鈕，所述的第二冷啟動(dòng)按鈕運(yùn)行中耦合至少一個(gè)電池模塊； 在沒有輸入電能出現(xiàn)的充電下降模式下，沒有得到來自電池的電流，這時(shí)用戶既可以激活第一冷啟動(dòng)按鈕也可以激活第二冷啟動(dòng)按鈕，所述電能供給系統(tǒng)被配置從電池電能中獲得電能。
26.—種電能供給系統(tǒng),包括 接收來自電源的輸入電能的電能輸入端； 向負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端；至少一個(gè)帶有電出輸出端的電池模塊，提供電池電能； 至少一個(gè)電能模塊，所述的電能模塊耦合電能輸入端接收輸入電能，耦合電池輸出端接收電池電能，和耦合電能輸出端提供輸出電能； 耦合到至少一個(gè)電能模塊的第一控制器； 第二控制器，所述的第二控制器被耦合到第一控制器并被耦合到至少一個(gè)電能模塊；以及 通訊總線，所述的通訊總線被耦合到第一控制器、第二控制器和至少一個(gè)電能模塊上來提供在第一控制器、第二控制器和至少一個(gè)電能模塊之間雙方的通訊傳遞； 裝置，用于設(shè)置第一控制器控制通訊總線以及一旦第一控制器發(fā)生故障，設(shè)置第二控制器控制通訊總線。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述第一控制器和第二控制器包括設(shè)置第一控制器和第二控制器中的一個(gè)為主控制器和設(shè)置第一控制器和第二控制器中的一個(gè)為備用控制器的裝置，和一旦主控制器發(fā)生故障，傳送從主控制器到備用控制器對(duì)電能供給系統(tǒng)的控制的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)電能模塊包括多個(gè)電能模塊，和所述至少一個(gè)電池模塊包括多個(gè)電能模塊。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述電能輸入端被配置接收有第一輸入相位線、第二輸入相位線和中性輸入線的輸入電能，進(jìn)一步包括檢測(cè)第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差的裝置，和向有第一輸出相位線、第二輸出相位線和中性輸出線的輸出電能提供實(shí)質(zhì)上等同于輸入相位差的第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在沒有出現(xiàn)輸入電能的情況下以電池電能啟動(dòng)電能供給系統(tǒng)的裝置。
31.據(jù)權(quán)利要求30所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在電能下降模式?jīng)]有出現(xiàn)輸入電能情況下，絕緣電池電壓以致于實(shí)質(zhì)上來自電池模塊的電流為零的裝置，和所述啟動(dòng)裝置包括在電能下降模式下啟動(dòng)電能供給系統(tǒng)的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一旦檢測(cè)到輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的界限值，減少電能供給系統(tǒng)的輸入電流流動(dòng)的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的電能供給系統(tǒng)，所述減少輸入電流流動(dòng)的裝置包括減少電池充電電流的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括測(cè)量在電能輸出端的有效功率的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，所述至少一個(gè)電能模塊包括測(cè)量用于正輸出電壓和正負(fù)輸出電流的電能模塊輸出電能的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與電能輸出端耦合的輸出保險(xiǎn)絲，和用于檢測(cè)輸出保險(xiǎn)絲兩端電壓的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)用于電能供給系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)的裝置和比較在電能輸出端的輸出電壓與來源于運(yùn)行參數(shù)的上部和下部界限值水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于繞過至少一個(gè)電能模塊向電能輸出端提供輸入電能的裝置，和檢測(cè)在電能輸出端口處短路電路的裝置以及使旁路裝置失去功能的裝置。
39.—種電能供給系統(tǒng)，包括 輸入端，接收有第一輸入相位線、第二輸入相位線和中性輸入線的輸入電能； 輸出端，提供有第一輸出相位線、第二輸入相位線和中立輸出線輸出電能； 提供電池電能的電池； 控制器，所述的控制器耦合到輸入端、輸出端和電池上，并被配置以控制電能供給系統(tǒng)提供來自輸入電能和電池電能中至少一個(gè)的輸出電能；以及 裝置，用于檢測(cè)第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差和向輸出電能提供實(shí)質(zhì)上等同于輸入相位差的第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括當(dāng)輸入電壓小于電壓界限值時(shí)，減少對(duì)電能供給系統(tǒng)的輸入電流的裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的電能供給系統(tǒng)，其中所述減少輸入電流的裝置包括減少對(duì)電池的充電電流的裝置。
42.一種電能供給系統(tǒng)，包括 接收輸入電能的輸入端； 提供輸出電能的輸出端； 提供電池電能的電池； 電能電路，接收輸入電能和電池電能以及提供來自至少電池電能和輸入電能中的一個(gè)的輸出電能；以及 控制器，所述的控制器被耦合到輸入端、輸出端、電能電路和電池上，并且被配置來控制電能供給系統(tǒng)； 裝置，用于存儲(chǔ)用于電能供給系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)置，并比較輸出電壓與來源于運(yùn)行參數(shù)的的上部和下部界限值水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括接收來自用戶的更新的運(yùn)行設(shè)置的裝置，和在更新的運(yùn)行設(shè)置基礎(chǔ)上修改上部和下部界限值水平。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括繞過電路系統(tǒng)向電能輸出端提供輸入電能的裝置，和檢測(cè)在電能輸出端口處短路的裝置以及使旁路裝置失去功能的裝置。
45.—種電能供給系統(tǒng),包括 機(jī)座； 用于接收來自電源的輸入電能的電能輸入端； 用于向負(fù)載提供輸出電能的電能輸出端； 至少一個(gè)電能模塊，所述的電能模塊被安裝在機(jī)座上并具電池輸出端提供電池電能；至少一個(gè)電能模塊，所述的電能模塊被安裝在機(jī)座上并被耦合到電能輸入端以接收輸入電能，被耦合到電池輸出端以接收電池電能，和被耦合到電能輸出端口以提供來自電池電能和輸入電能中至少一個(gè)的輸出電能； 第一控制器模塊，被安裝在機(jī)座上，被耦合到至少一個(gè)電能模塊和至少一個(gè)電池模塊；以及 裝置，被耦合到第一控制器模塊，在沒有出現(xiàn)輸入電能的情況下，以電池電能啟動(dòng)電能供給系統(tǒng)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在電能下降模式?jīng)]有出現(xiàn)輸入電能情況下，絕緣電池電壓以致于來自電池模塊的電流實(shí)質(zhì)上為零的裝置，以及其中所述啟動(dòng)裝置包括在電能下降模式下啟動(dòng)電能供給系統(tǒng)的裝置。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的電能供給系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 安裝在機(jī)座上的第二控制器模塊，所述第二控制器模塊實(shí)質(zhì)上類似與第一控制器模塊并且一旦第一控制器模塊發(fā)生故障時(shí)，作為備用控制器使用。
48.一種控制不間斷電源的方法，所述的不間斷電源有第一控制器、第二控制器、至少一個(gè)電能模塊和耦合在第一控制器、第二控制器、至少一個(gè)電能模塊之間的通訊總線，所述方法包括 使用第一控制器控制不間斷電源的輸出電能和在通訊總線上的通訊；以及 一旦第一控制器發(fā)生故障，使用第二控制器控制不間斷電源輸出電能和在通訊總線上的通訊。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述方法，其中所述不間斷電源有電能輸入端、，所述的電能輸入端被配置接收有第一輸入相位線、第二輸入相位線和中性輸入線的輸入電能，以及所述方法進(jìn)一步包括 檢測(cè)在第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差；以及 提供輸出電能，所述的輸出電能有第一輸出相位線、第二輸出相位線和中性輸出線，其在第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差實(shí)質(zhì)上與輸入相位差相等。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述方法，其中每一個(gè)所述的第一控制器和第二控制器包括冷啟動(dòng)按鈕，以及所述方法進(jìn)一步包括在沒有出現(xiàn)輸入電能情況下，這時(shí)用戶激活冷啟按鈕之一，以致不間斷電源從電池電能中獲得電能的方法。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述方法，進(jìn)一步包括 檢測(cè)不間斷電源的輸入電壓和輸入電流；以及 一旦檢測(cè)到輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的界限值，減少不間斷電源的輸入電流的流動(dòng)。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述方法，其中所述減少輸入電流流動(dòng)包括減少在不間斷電源中電池充電電流。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述方法，其中所述不間斷電源包括輸出保險(xiǎn)絲，以及所述方法包括檢測(cè)在輸出保險(xiǎn)絲兩端的電壓來檢查保險(xiǎn)絲在不間斷電源運(yùn)行過程中的狀態(tài)。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述方法，其中所述第一控制器包括存儲(chǔ)裝置，以及所述方法包括 感應(yīng)在不間斷電源輸出端的輸出電壓；和 比較輸出電壓與來源于包含在存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)的上部和下部界限值水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先確定的范圍內(nèi)。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述方法，進(jìn)一步包括 感應(yīng)在輸出端的輸出電流； 比較輸出電流和短路電流值；比較輸出電壓和輸出電路電壓值，以及 如果輸出電流超過短路電流值和輸出電壓小于輸出短路電壓值，電路提供在輸出端上有短路存在的指示。
56.—種在電源中提供不間斷輸出電能的方法，所述的電源具有輸入端，接收有第一輸入相位線、第二輸入相位線和中性輸入線的輸入電能，和具有提供輸出電能的輸出端口，所述的輸出端口有第一輸出相位線、第二輸出相位線和中性輸出線，所述方法包括 檢測(cè)在第一輸入相位線和第二輸入相位線之間的輸入相位差；和 提供具有在第一輸出相位線和第二輸出相位線之間的輸出相位差的輸出電能，所述的輸出相位差實(shí)質(zhì)上與輸入相位差相等。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述方法，進(jìn)一步包括當(dāng)輸入電壓小于預(yù)先設(shè)定的電壓時(shí)，減少對(duì)電能供給的輸入電流。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述方法，其中所述減少輸入電流包括減少在電能供給中至少一個(gè)電池的充電電流。
59.一種控制在不間斷電源中輸出電能的方法，所述的不間斷電源有接收輸入電能的輸入端，提供輸出電能的輸出端，提供電池電能的電池，接收輸入電能和電池電能以及提供來自至少電池電能和輸入電能中的一個(gè)的輸出電能的電能電路，和I禹合輸入端、輸出端、電能電路和電池的控制器，所述的控制器被配置以控制電能供給系統(tǒng)，所述方法包括 為不間斷電源在存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)運(yùn)行設(shè)置；以及 比較輸出電壓與來源于運(yùn)行設(shè)置的上部和下部界限值水平來確定輸出電壓是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述方法，進(jìn)一步包括 接收來自用戶的更新的運(yùn)行設(shè)置； 在更新運(yùn)行設(shè)置基礎(chǔ)上修改上部和下部界限值水平。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述方法，其中所述電源包括旁路裝置以 將輸入端耦合到輸出端以繞過電源電路，所述方法進(jìn)一步包括 檢測(cè)在電能輸出端的短路；以及 當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，阻止旁路裝置啟動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供電能供給系統(tǒng)及其方法。在一方面，一種電能供給系統(tǒng)包括機(jī)座，接收來自電源的輸入電能的電能輸入端口，為負(fù)荷提供輸出電量的電能輸出端口，至少一個(gè)安裝在機(jī)座上的電池模塊，所述電池模塊具有提供電池電能的電池輸出端口，至少一個(gè)安裝在機(jī)座上的電能模塊，所述電能模塊與電能輸入端口耦合以接收輸入的電能，與電池的輸出端口耦合以接收電池的電能，和與電能輸出端口耦合以提供來自至少電池電能和輸入電能之一的輸出電能，與至少一個(gè)電能模塊耦合的第一控制器，和實(shí)質(zhì)上類似于第一控制器的第二控制器，所述第二控制器與第一控制器相耦合，并與至少一個(gè)電能模塊耦合，其中所述每一個(gè)第一控制器和第二控制器被配置用于確定電能供給系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和存儲(chǔ)由第一控制器確定的第一套參數(shù)和由第二控制器確定的第二套參數(shù)。
文檔編號(hào)G06F13/42GK102684293SQ20121011648
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者唐納德·李·查蘭蒂尼, 弗郎西斯·J·馬薩查埃利, 斯瑞丹·穆塔伯澤加, 耶歐布·德密斯, 邁克爾·J·英格美 申請(qǐng)人:美國(guó)能量變換公司