專利名稱：不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，特別是涉及一種通過動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)載比以提升并聯(lián)電源模塊輸出效率的控制方法。
背景技術(shù)：
許多現(xiàn)代化電子設(shè)備都有不斷電源(UPS)的需求，特別是電腦類的訊息設(shè)備，對(duì)于不斷電源有更精密的要求，為提高不斷電源的可靠性和可用性，可采取并聯(lián)冗余系統(tǒng)。所謂的并聯(lián)冗余系統(tǒng)是如圖3所示，主要是由多個(gè)電源模塊70分別通過一切換開關(guān)71并聯(lián)地和一負(fù)載80連接，各個(gè)切換開關(guān)71的導(dǎo)通與否是由一控制器90作控制，當(dāng)控制器90控制切換開關(guān)71導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的電源模塊90即接入負(fù)載80并對(duì)其供電，而參與并聯(lián)運(yùn)行的各個(gè)電源模塊在并聯(lián)冗余系統(tǒng)中具有相同地位，而平均分?jǐn)傌?fù)載，當(dāng)其中任一電源模塊70出現(xiàn)故障，其他電源模塊將自動(dòng)分?jǐn)偠喑鰜淼呢?fù)載，故障的電源模塊70將因?qū)?yīng)的切換開關(guān)71斷開而對(duì)負(fù)載80卸載。通過前述平均負(fù)載的方法可使系統(tǒng)的可靠性獲得很大的提升。盡管如此，并聯(lián)冗余系統(tǒng)仍存在電源模塊輸出效率猶待提升的問題。如前揭所述，現(xiàn)有并聯(lián)冗余系統(tǒng)采取平均負(fù)載方式，舉例來說，如果一并聯(lián)冗余系統(tǒng)有四個(gè)電源模塊，負(fù)載為1200W，通過平均負(fù)載，每一個(gè)電源模塊分別承載300W，在此狀況下，每一個(gè)電源模塊的效益是相同的。然而根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知，并聯(lián)冗余系統(tǒng)的電源模塊在負(fù)載不同時(shí)分別有不同的效率表現(xiàn)，如圖4所不,一般電源模塊在半載(負(fù)載比50% )附近具有較佳的效率表現(xiàn)，而在低載(負(fù)載比小于30% )時(shí)則效率表現(xiàn)不佳。由上述可知，如果從節(jié)能的角度來看，在低載狀況下采取平均負(fù)載的方式是相當(dāng)缺乏效率的，然而并聯(lián)冗余系統(tǒng)令多個(gè)電源模塊并聯(lián)以均分負(fù)載，主要著眼在于確保系統(tǒng)的可靠性，所以也無法只重視輸出效率而忽略可靠性。因此，如何兼顧系統(tǒng)的可靠性和各電源模塊的輸出效率，即有待進(jìn)一步檢討，并謀求可行的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明主要目的在提供一種兼顧可靠性和節(jié)能的不斷電源并聯(lián)模塊控制方法，其在滿足冗余性的前提下動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的負(fù)載比，以有效提升已接入負(fù)載的電源模塊的輸出效率，以兼顧系統(tǒng)可靠性與電源模塊的輸出效率。為達(dá)成前述目的采取的主要技術(shù)手段是令前述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法包括令多個(gè)電源模塊并聯(lián)且可卸載地和一負(fù)載連接；取得已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量和負(fù)載瓦數(shù)，以換算取得一即時(shí)負(fù)載比；提供一小于已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量的模擬電源模塊數(shù)量，并根據(jù)該模擬電源模塊數(shù)量和負(fù)載瓦數(shù)換算取得一模擬負(fù)載比；判斷該模擬負(fù)載比是否比即時(shí)負(fù)載比趨近半載，且滿足一冗余性條件；若符合前述條件，使一個(gè)以上已接入負(fù)載的電源模塊卸載，令已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量等于前述的模擬電源模塊數(shù)量；前述的并聯(lián)模塊控制方法主要是在滿足系統(tǒng)冗余性的前提下(接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量必須在二個(gè)以上)，視負(fù)載狀況機(jī)動(dòng)地使一個(gè)以上已接入負(fù)載的電源模塊卸載，由其他已接入負(fù)載的電源模塊分?jǐn)偠喑龅呢?fù)載，在此狀況下可提高已接入負(fù)載的電源模塊的負(fù)載比，從而提高其輸出效率，由此可兼顧系統(tǒng)冗余性和電源模塊的輸出效率，并達(dá)到節(jié)能的目的。本發(fā)明又一目的在提供一種可延長電源模塊使用壽命的并聯(lián)模塊控制方法，為達(dá)成前述目的采取的技術(shù)手段是周期地變換可卸載的電源模塊，讓各個(gè)接入負(fù)載的電源模塊都有獲得卸載休眠的機(jī)會(huì)，以延長其工作壽命。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖；圖2為本發(fā)明的工作流程圖；圖3為現(xiàn)有不斷電并聯(lián)冗余系統(tǒng)的方框圖；圖4為現(xiàn)有不斷電并聯(lián)冗余系統(tǒng)中電源模塊的負(fù)載比和輸出效率對(duì)比的特性曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下配合圖式及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。請(qǐng)參考圖1所示，是本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，其包括多個(gè)電源模塊101 IOn和一中央控制模塊20 ;各個(gè)電源模塊101 IOn的輸出端分別通過一切換開關(guān)Kl Kn和一負(fù)載30連接，而構(gòu)成一并聯(lián)冗余系統(tǒng)；各個(gè)切換開關(guān)Kl Kn的通斷是由中央控制模塊20所控制，意即中央控制模塊20可根據(jù)負(fù)載的狀況控制各個(gè)切換開關(guān)Kl Kn的通斷，當(dāng)任一個(gè)切換開關(guān)Kl Kn接通，即表示一相對(duì)應(yīng)的電源模塊101 IOn和負(fù)載30連接，反之，當(dāng)任一個(gè)切換開關(guān)斷開時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電源模塊也和負(fù)載30斷開而卸載。而中央控制模塊20將執(zhí)行以下的控制方法，以決定各電源模塊101 IOn的通斷，從而使接入負(fù)載30的電源模塊101 IOn具有較佳的效率表現(xiàn)，請(qǐng)參考圖2所示，前述控制方法包括令多個(gè)電源模塊101 IOn并聯(lián)且可卸載地和一負(fù)載30連接(201)；取得已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量M和負(fù)載瓦數(shù)P，并根據(jù)下式換算取得一即時(shí)負(fù)載比 L(202)L(% ) = PE/P。，Pe :平均瓦數(shù)，P0 :額定瓦數(shù)Pe = P/M ；提供一小于已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量M的模擬電源模塊數(shù)量M’ (203)；根據(jù)該模擬電源模塊數(shù)量M’和負(fù)載瓦數(shù)P以下式換算取得一模擬負(fù)載比L’ (204)PE，= P/M，，M，< M ;
V (%) = P/ /P0 ；判斷該模擬負(fù)載比L’是否比即時(shí)負(fù)載比L趨近半載(205)；當(dāng)模擬負(fù)載比L’大于即時(shí)負(fù)載比L而更趨近半載(負(fù)載比為50%)時(shí)，進(jìn)一步判斷是否滿足一冗余性條件(206)，若不符合冗余性條件，即維持已接入負(fù)載30的電源模塊數(shù)量M，若符合冗余性條件，則使一個(gè)以上已接入負(fù)載的電源模塊卸載，而使已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量M等于前述的模擬電源模塊數(shù)量M，(207)。以下謹(jǐn)以實(shí)際例子說明上述控制方法例I若負(fù)載瓦數(shù)P 1200ff,已接入負(fù)載30的電源模塊數(shù)量M為3個(gè)，而額定瓦數(shù)為1800W時(shí)，則平均瓦數(shù)Pe = 1200W/3 = 400W ；即時(shí)負(fù)載比L(% ) = 400W/1800W = 22. 2%又假設(shè)模擬電源模塊M’為已接入負(fù)載30的電源模塊數(shù)量M減I則模擬的平均瓦數(shù)PE’ = 1200ff/(3-l) = 600W ；模擬負(fù)載比L’ (% ) = 600W/1800W = 33. 3% ；經(jīng)過比較可知，模擬負(fù)載比為33.3%，其大于即時(shí)負(fù)載比的22.2%，而趨近半載的50%，且在前述模擬條件下的電源模塊數(shù)量M’仍有2個(gè)電源模塊，符合1+1的冗余性條件，因此可由中央控制模塊20使一個(gè)切換開關(guān)斷開，進(jìn)而使一個(gè)電源模塊和負(fù)載脫開而卸載，該卸載的電源模塊隨即處在休眠態(tài)，其他仍連接負(fù)載30的兩個(gè)電源模塊必須平均分擔(dān)前述電源模塊卸載所多出的負(fù)載，也就是兩個(gè)依然連接負(fù)載30的電源模塊其負(fù)載比由原來的22. 2%提升到33. 3%。例2若負(fù)載瓦數(shù)P 1800ff,已接入負(fù)載30的電源模塊數(shù)量M為4個(gè)，額定瓦數(shù)仍為1800W時(shí)，則即時(shí)的平均瓦數(shù)Pe = 1800W/4 = 450W ；即時(shí)負(fù)載比L(% ) = 450W/1800W = 22. 2%此時(shí)中央控制模塊20將先設(shè)定模擬電源模塊M’為已接入負(fù)載30的電源模塊數(shù)量M減I則模擬的平均瓦數(shù)PE’ = 1800W/ (4-1) = 600W ；模擬負(fù)載比L’ (% ) = 600W/1800W = 33. 3% ；而為進(jìn)一步確認(rèn)前述模擬負(fù)載比L’是否為最佳效率表現(xiàn)，中央控制模塊20將進(jìn)一步設(shè)定模擬電源模塊M”為已接入負(fù)載30的電源模塊數(shù)量M減2，在前述條件下二次模擬的平均瓦數(shù) PE” = 1800W/ (4-2) = 900W ；再次設(shè)定的模擬負(fù)載比L” (% ) = 900W/1800W = 50%由于進(jìn)一步設(shè)定的模擬負(fù)載比L”為50%，大于第一次的模擬負(fù)載比L”(33. 3%)，且更趨近半載的50%，第二次設(shè)定的模擬電源模塊M”為2個(gè)電源模塊，依然符合1+1的冗余性條件，因此中央控制模塊20將使2個(gè)切換開關(guān)斷開，使兩個(gè)電源模塊和負(fù)載脫開而卸載休眠，因其卸載而多出的負(fù)載由其他仍連接負(fù)載30的兩個(gè)電源模塊平均分擔(dān)，也就是兩個(gè)依然連接負(fù)載30的電源模塊其負(fù)載比由原來的22. 2%提升到50%。
由上述可知，本發(fā)明的控制方法主要在滿足系統(tǒng)冗余性的前提下(接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量必須在二個(gè)以上)，視負(fù)載狀況機(jī)動(dòng)地使一個(gè)以上已接入負(fù)載的電源模塊卸載，由其他已接入負(fù)載的電源模塊分?jǐn)偠喑龅呢?fù)載，以提高已接入負(fù)載的電源模塊的負(fù)載比及其輸出效率，并可達(dá)到節(jié)能的目的。再者，本發(fā)明的中央控制模塊20可設(shè)定一輪替周期，使各電源模塊101 IOn周期性地變換為可卸載的電源模塊，由此，讓各個(gè)接入負(fù)載的電源模塊101 IOn都有獲得卸載休眠的機(jī)會(huì)，以延長其工作壽命；至于前述輪替周期可以數(shù)周或數(shù)月為單位。以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于，包括令多個(gè)電源模塊并聯(lián)且可卸載地和一負(fù)載連接；取得已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量和負(fù)載瓦數(shù)，以換算取得一即時(shí)負(fù)載比；提供一小于已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量的模擬電源模塊數(shù)量，并根據(jù)該模擬電源模塊數(shù)量和負(fù)載瓦數(shù)換算取得一模擬負(fù)載比；判斷該模擬負(fù)載比是否比即時(shí)負(fù)載比趨近半載，且滿足一冗余性條件；若符合前述條件，使一個(gè)以上已接入負(fù)載的電源模塊卸載，令已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量等于前述的模擬電源模塊數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于該即時(shí)負(fù)載比是以下式取得L(% ) = PE/P0, Pe :平均瓦數(shù)，P0 :額定瓦數(shù)，其中Pe = P/M，P :負(fù)載瓦數(shù)，M :已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于該模擬負(fù)載比是以下式取得V {%) = PE’ /P。，其中PE’ =P/M’，M’ <M，Pe’ 模擬的平均瓦數(shù)，Μ’ 模擬電源模塊數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于當(dāng)模擬負(fù)載比大于即時(shí)負(fù)載比且趨近半載時(shí)，進(jìn)一步提供一二次模擬電源模塊數(shù)量，并換算取得一二次模擬負(fù)載比；當(dāng)二次模擬負(fù)載比大于前述模擬負(fù)載比，且更趨近半載，同時(shí)符合冗余性條件，使一個(gè)以上已接入負(fù)載的電源模塊卸載，令已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量等于前述二次模擬電源模塊數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于該冗余性條件是指模擬電源模塊數(shù)量大于或等于2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于被卸載的電源模塊是周期地替換。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于被卸載的電源模塊是周期地替換。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于被卸載的電源模塊是周期地替換。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，其特征在于被卸載的電源模塊是周期地替換。
全文摘要
本發(fā)明是一種不斷電源的并聯(lián)模塊控制方法，包括令多個(gè)電源模塊并聯(lián)且可卸載地和一負(fù)載連接；取得已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量和負(fù)載瓦數(shù)，并換算取得一即時(shí)負(fù)載比；提供一模擬負(fù)載比，該模擬負(fù)載比是根據(jù)一模擬電源模塊數(shù)量和負(fù)載瓦數(shù)所換算產(chǎn)生，該模擬電源模塊數(shù)量小于已接入負(fù)載的電源模塊數(shù)量；當(dāng)模擬負(fù)載比較即時(shí)負(fù)載比更趨近半載，且滿足冗余性條件時(shí)，即令一個(gè)以上已接入負(fù)載的電源模塊卸載，而使其他已接入負(fù)載的電源模塊分?jǐn)偠喑龅呢?fù)載，進(jìn)而提高已接入負(fù)載電源模塊的負(fù)載比和輸出效率。
文檔編號(hào)H02J7/34GK103001306SQ20111027267
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者謝宏明, 楊鎧聰, 周瑞鴻, 湯世謙 申請(qǐng)人:碩天科技股份有限公司