并行的不間斷電源的控制和保護的制作方法
【專利摘要】根據(jù)一個方面，本發(fā)明的實施方式提供了一種運行具有第一UPS和第二UPS的UPS系統(tǒng)的方法，第一UPS和第二UPS以并行的方式進(jìn)行耦合以將來自電源的輸出電力提供給負(fù)載，第一UPS和第二UPS中的每一個具有逆變器且具有旁路開關(guān)，且每個UPS被配置為運行在逆變器模式和旁路模式中的一種，在逆變器模式中，輸出電力是經(jīng)由逆變器從電源獲得的，在旁路模式中，輸出電力是旁路掉逆變器從電源獲得的，該方法包括：在逆變器運行模式中給第一UPS和第二UPS加電，將第一UPS和第二UPS中的一個指定為主控UPS，以及使用主控UPS來控制第一UPS的旁路開關(guān)和第二UPS的旁路開關(guān)。
【專利說明】并行的不間斷電源的控制和保護
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]根據(jù)本發(fā)明的至少一個實例通常涉及不間斷電源的并行控制。
[0003]相關(guān)技術(shù)的討論
[0004]不間斷電源(UPS)通常用于向敏感的和/或關(guān)鍵的負(fù)載提供經(jīng)調(diào)整的、不間斷的電力。對UPS系統(tǒng)提供更大的容量和/或更好的穩(wěn)定性的需求在增加。例如，為了提供增強的可擴展性和/或冗余度，可以將兩個UPS進(jìn)行電氣連接以形成具有一個輸出的單個的并行UPS系統(tǒng)。在此類系統(tǒng)中，兩個UPS的組合可以向附接到并行的UPS系統(tǒng)的負(fù)載提供增大的電力容量。另外，如果以并行方式耦合的UPS中的第一個出現(xiàn)故障，那么以并行方式耦合的UPS中的第二個可以作為該出現(xiàn)故障的UPS的備用設(shè)備。
[0005]發(fā)明簡述
[0006]根據(jù)本發(fā)明的方面針對運行具有第一 UPS和第二 UPS的UPS系統(tǒng)的方法。在一個方面，本發(fā)明的特征在于一種包括如下步驟的方法:將至少一個控制線路耦合在第一 UPS和第二 UPS之間以使第一 UPS和第二 UPS運行在并行運行模式，將來自第一 UPS和第二 UPS中的每一個的輸出電力提供給負(fù)載，監(jiān)測UPS系統(tǒng)中的故障狀態(tài)，斷開所述至少一個控制線路，使第一 UPS運行在診斷運行模式中，以及確定故障狀況是否與第一 UPS有關(guān)。
[0007]根據(jù)一個實施方式，該方法還包括:使第二 UPS運行在診斷運行模式中，以及確定故障狀況是否與第二 UPS有關(guān)。在另一個實施方式中，確定故障狀況是否與第二 UPS有關(guān)包括將診斷模塊耦合到第二 UPS。
[0008]根據(jù)另一個實施方式，將至少一個控制線路耦合在第一 UPS和第二 UPS之間包括將連接模塊耦合在第一 UPS和第二 UPS之間，并且其中使至少一個控制線路斷開還包括使連接模塊從第一 UPS斷開以及將診斷模塊耦合到第一 UPS。在一個實施方式中，將至少一個控制線路耦合在第一 UPS和第二 UPS之間包括將連接模塊耦合在第一 UPS和第二 UPS之間，并且其中使至少一個控制線路斷開包括將連接模塊的狀態(tài)從運行狀態(tài)改變到診斷狀態(tài)。
[0009]根據(jù)一個實施方式，使第一 UPS運行在診斷運行模式包括禁止第一 UPS的旁路運行模式。在一個實施方式中，使第一 UPS運行在診斷運行模式包括執(zhí)行第一 UPS的逆變器的自測試。
[0010]在另一個方面，本發(fā)明的特征在于包括如下部件的UPS系統(tǒng):第一 UPS和第二 UPS以及連接模塊，第一 UPS和第二 UPS中的每一個包括第一輸入端、電池、輸出端、輸出電力電路、第一 I/O、第二 I/O和控制電路,第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力，電池被配置為提供電池電力，輸出端被耦合以提供輸出電力，輸出電力電路耦合到輸出端且被配置為提供源自第一電源和電池中的至少一個的輸出電力，控制電路稱合到第一 I/o和第二1/0，連接模塊耦合到第一 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端且耦合到第二 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端，該連接模塊具有提供來自第一 UPS和第二 UPS中的至少一個的輸出電力的輸出端，其中第一 UPS被配置為基于在第一 UPS的第二 I/O處檢測到的信號運行在診斷模式中，并且被配置為在診斷模式中確定UPS系統(tǒng)的故障是否與第一 UPS相關(guān)。
[0011]根據(jù)一個實施方式，連接模塊被配置為運行在診斷模式以將第一 UPS的第一 I/O耦合到第一 UPS的第二 I/O。在另一個實施方式中，系統(tǒng)還包括被配置為在診斷模式中耦合到第一 UPS且被配置為將第一 UPS的第一 I/O耦合到第一 UPS的第二 I/O的診斷模塊。
[0012]根據(jù)另一個實施方式，第一 UPS包括逆變器，并且其中第一 UPS被配置為在診斷模式中執(zhí)行逆變器測試。在一個實施方式中，第一 UPS還被配置為運行在旁路運行模式中，并且其中控制電路被配置為在診斷模式中禁止旁路運行模式。在另一個實施方式中，第二UPS被配置為基于在第二 UPS的第二 I/O處檢測到的信號運行在診斷模式中，并且被配置為在診斷模式中，確定UPS系統(tǒng)的故障是否與第二 UPS相關(guān)。
[0013]根據(jù)一個實施方式，連接模塊還被配置為運行在診斷模式中以將第二 UPS的第一I/o耦合到第二 UPS的第二 I/O。在另一個實施方式中，系統(tǒng)還包括被配置為在診斷模式中耦合到第二 UPS且被配置為將第二 UPS的第一 I/O耦合到第二 UPS的第二 I/O的診斷模塊。
[0014]在一個方面，本發(fā)明的特征在于包括如下部件的UPS系統(tǒng):第一 UPS和第二 UPS以及連接模塊，第一 UPS和第二 UPS中的每一個包括:第一輸入端、電池、輸出端、輸出電力電路、第一 I/O、第二 I/O和控制電路,第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力，電池被配置為提供電池電力，輸出端被耦合以提供輸出電力，輸出電力電路耦合到輸出端且被配置為提供來自第一電源和電池中的至少一個的輸出電力，控制電路耦合到第一 I/o和第二1/0，連接模塊耦合到第一 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端且耦合到第二 UPS的第一 I/
O、第二 I/O和輸出端，該連接模塊具有提供來自第一 UPS和第二 UPS中的至少一個的輸出電力的輸出端，以及用于檢測UPS系統(tǒng)中的故障且用于將故障與第一 UPS和第二 UPS中的一個隔離的裝置。
[0015]根據(jù)一個實施方式，用于檢測故障的裝置包括用于在檢測到故障之后禁用第一UPS的輸出端和第二 UPS的輸出端的裝置。在一個實施方式中，第一 UPS和第二 UPS中的每一個包括用于使第一 UPS和第二 UPS運行在并行運行模式的并行控制電路，并且其中用于檢測故障的裝置包括用于檢測第一 UPS和第二 UPS中的一個的并行控制電路的故障的裝置。
[0016]根據(jù)另一個實施方式，該系統(tǒng)還包括用于將第一 UPS和第二 UPS中的一個的建立為該UPS系統(tǒng)中的主控UPS的裝置。在一個實施方式中，主控UPS被配置為控制第一 UPS中的逆變器的輸出和第二 UPS中的逆變器的輸出。
[0017]在一個方面，本發(fā)明的特征在于一種運行具有第一 UPS的UPS系統(tǒng)的方法，該方法包括:給第一 UPS加電，使用第一 UPS的第一檢測電路在第一 UPS的第一 I/O處檢測第一信號，使用第一 UPS的第二檢測電路在第一 UPS的第二 I/O處檢測第二信號，基于第一信號的狀態(tài)和第二信號的狀態(tài)，將第一 UPS配置為運行在主控運行模式和受控運行模式中的一種模式。
[0018]根據(jù)一個實施方式，該方法還包括使第一 UPS運行在主控運行模式中，在主控運行模式中在第一 UPS中產(chǎn)生輸出控制信號并在第一 UPS的第三I/O處提供輸出控制信號，以及使用輸出控制信號控制第一 UPS的輸出逆變器的運行。根據(jù)另一個實施方式，該方法還包括使第一 UPS運行在受控運行模式中，在受控運行模式中，在第一 UPS的第四I/O處接收輸入控制信號，以及使用輸入控制信號控制第一 UPS的輸出逆變器的運行。[0019]根據(jù)一個實施方式，UPS系統(tǒng)還包括以并行配置的方式與第一 UPS耦合的第二UPS，并且其中該方法還包括:給第二 UPS加電，使用第二 UPS的第一檢測電路在第二 UPS的第一 I/o處檢測第三信號，使用第二 UPS的第二檢測電路在第二 UPS的第二 I/O處檢測第四信號，基于第三信號的狀態(tài)和第四信號的狀態(tài)，將第二 UPS配置為運行在主控運行模式和受控運行模式中的一種模式。
[0020]根據(jù)另一個實施方式，該方法還包括配置第一信號、第二信號、第三信號和第四信號以使:在任何給定的時間，第一UPS和第二UPS中只有一個被配置為處于主控運行模式而且第一 UPS和第二 UPS中只有一個被配置為處于受控運行模式。根據(jù)一個實施方式，該方法還包括將第一 UPS的第二 I/O耦合到第二 UPS的第一 1/0，以及使用第一 UPS產(chǎn)生的控制信號控制第二 UPS的輸出逆變器的運行。根據(jù)一個實施方式，該方法還包括在第一 UPS的第五I/O處檢測第五信號，以及將第一 UPS配置為運行在獨立運行模式中。
[0021]在另一個方面，本發(fā)明的特征在于包括如下部件的UPS:第一輸入端、第二輸入端、輸出端、輸出電力電路、第一 I/O、第二 I/O和控制電路,第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力，第二輸入端用于接收來自第二電源的輸入電力，輸出端被I禹合以提供輸出電力，輸出電力電路耦合到輸出端且被配置為提供源自第一電源和第二電源中的至少一個的輸出電力，控制電路稱合到第一 I/o和第二 I/O且被配置為基于第一 I/O和第二 I/O處的第一控制信號和第二控制信號來控制UPS運行在主控運行模式和受控運行模式中的一種模式，其中控制電路在主控運行模式中被配置為產(chǎn)生控制信號以控制輸出電力電路，并且在受控運行模式中被配置為接收來自外部設(shè)備的控制信號以控制輸出電力電路。
[0022]根據(jù)一個實施方式，UPS還包括第三1/0，第三I/O耦合到控制電路且被配置為接收第三控制信號，并且其中控制電路還被配置為基于第三控制信號的狀態(tài)來使UPS運行在獨立模式和并行模式中的一種模式。在另一個實施方式中，UPS還包括旁路開關(guān)，其耦合到第一輸入端、輸出端和控制電路，并且在控制電路的控制下可操作以將第一輸入端選擇性地耦合到輸出端以在旁路運行模式中在輸出端處提供來自第一電源的輸入電力，且旁路輸出電力電路。
[0023]根據(jù)另一個實施方式，UPS還包括第四1/0，其耦合到控制電路且被配置為接收第四控制信號，并且其中控制電路還被配置為基于第四控制信號的狀態(tài)禁止旁路運行模式。在另一個實施方式中，UPS還包括第五1/0，其耦合到控制電路且被配置為接收來自并行連接的UPS的狀態(tài)信號，并且其中控制電路被配置為基于狀態(tài)信號的狀態(tài)將UPS的運行模式從受控運行模式改變到主控運行模式。
[0024]在一個方面，本發(fā)明的特征在于包括如下部件的UPS系統(tǒng):第一 UPS和第二 UPS以及連接模塊，第一 UPS和第二 UPS中的每一個包括第一輸入端、電池、輸出端、輸出電力電路、第一 I/O、第二 I/O和控制電路,第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力，電池被配置為提供電池電力，輸出端被耦合以提供輸出電力，輸出電力電路耦合到輸出端且被配置為提供源自第一電源和電池中的至少一個的輸出電力，控制電路稱合到第一 I/o和第二I/o且被配置為基于第一 I/O和第二 I/O處的第一控制信號和第二控制信號將運行模式設(shè)置為主控運行模式和受控運行模式中的一種模式，其中控制電路在主控運行模式中被配置為產(chǎn)生控制信號以控制輸出電力電路，并且在受控運行模式中被配置為接收來自外部設(shè)備的控制信號以控制輸出電力電路，連接模塊耦合到第一 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端且耦合到第二 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端，該連接模塊具有提供來自第一 UPS和第
二UPS中的至少一個的輸出電力的輸出端。
[0025]根據(jù)一個實施方式，連接模塊被配置為將第一 UPS的第二 I/O耦合到第二 UPS的第一 I/o以將第一 UPS配置在主控運行模式中運行而將第二 UPS配置在受控運行模式中。在另一個實施方式中，連接模塊耦合到第一 UPS和第二 UPS的每一個的控制輸入端和控制輸出端，并且被配置為將第一UPS的控制輸入端耦合到第二UPS的控制輸出端且將第一UPS的控制輸出端耦合到第二 UPS的控制輸入端。
[0026]根據(jù)另一個實施方式，第一 UPS和第二 UPS的每一個還包括控制輸入端和輸出控制端，控制輸入端被配置為在受控運行模式中接收來自連接模塊的控制信號，控制輸出端用于在主控運行模式中提供所述控制信號。在一個實施方式中，第一 UPS和第二 UPS的每一個包括旁路開關(guān)，其耦合到輸入端、輸出端和控制電路，并且在控制電路的控制下可操作以將輸入端選擇性地耦合到輸出端以在旁路運行模式中在輸出端處提供來自第一電源的輸入電力，且旁路輸出電力電路。
[0027]根據(jù)一個實施方式，第一 UPS和第二 UPS的每一個包括耦合到控制電路的旁路輸入端且被配置為接收旁路控制信號，并且其中控制電路還被配置為基于第四控制信號的狀態(tài)禁止旁路運行模式。在另一個實施方式中，第一 UPS和第二 UPS的每一個包括旁路輸出端，并且其中連接模塊被配置為將第一 UPS的旁路輸入端耦合到第二 UPS的旁路輸出端且將第一 UPS的旁路輸出端稱合到第二 UPS的旁路輸入端。在一個實施方式中，第一 UPS和第二 UPS的每一個包括耦合到控制電路且被配置為接收來自連接模塊的狀態(tài)信號的狀態(tài)輸入端，并且其中控制電路被配置為基于狀態(tài)信號的狀態(tài)將UPS的運行模式從受控運行模式改變到主控運行模式。
[0028]在一個方面，本發(fā)明的特征在于運行一種具有第一 UPS和第二 UPS的UPS系統(tǒng)的方法，第一 UPS和第二 UPS以并行的方式進(jìn)行I禹合以將來自電源的輸出電力提供給負(fù)載，第
一UPS和第二 UPS中的每一個具有逆變器且具有旁路開關(guān)，且每個UPS被配置為運行在逆變器模式和旁路模式中的一種，在逆變器模式中，輸出電力是經(jīng)由逆變器從電源獲得的，在旁路模式中，輸出電力是繞過逆變器從電源獲得的，該方法包括:在逆變器運行模式中給第
一UPS和第二 UPS加電，將第一 UPS和第二 UPS中的一個指定為主控UPS，以及使用主控UPS來控制第一 UPS的旁路開關(guān)和第二 UPS的旁路開關(guān)。
[0029]根據(jù)一個實施方式，該方法還包括使用主控UPS來控制第一 UPS的逆變器的輸出電流和第二 UPS的逆變器的輸出電流。在另一個實施方式中，該方法還包括檢測旁路模式對于第一 UPS不可使用，然后作為響應(yīng)，阻止第一 UPS進(jìn)入旁路模式。在一個實施方式中，該方法還包括將連接模塊耦合在第一 UPS和第二 UPS之間。
[0030]根據(jù)另一個實施方式，耦合連接模塊包括將第一和第二旁路控制線路耦合在第一UPS和第二 UPS之間。在一個實施方式中，將第一 UPS和第二 UPS中的一個指定為主控UPS包括將第一 UPS指定為主控UPS，并且其中該方法還包括檢測第一 UPS的故障，并且作為響應(yīng)，將第二 UPS指定為主控UPS,并且使用第二 UPS產(chǎn)生的至少一個控制信號來控制第二UPS的逆變器的輸出電流。在另一個實施方式中，將第一 UPS和第二 UPS中的一個指定為主控UPS包括將第一 UPS指定為主控UPS,并且其中該方法還包括在第一 UPS處接收來自第
二UPS的運行在旁路模式的請求，控制第一 UPS進(jìn)入旁路模式，以及將控制信號提供給第二UPS以控制第二 UPS進(jìn)入旁路模式。
[0031]在另一個方面,本發(fā)明的特征在于包括如下部件的UPS:第一輸入端、第二輸入端、輸出端、逆變器、旁路開關(guān)、第一 I/o、第二 I/O和控制電路，第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力，第二輸入端用于接收來自第二電源的輸入電力，輸出端被I禹合以提供輸出電力，逆變器耦合到輸出端且被配置為提供源自第一電源和第二電源中的至少一個的輸出電力，旁路開關(guān)耦合到第一輸入端和第二輸入端且被配置為在旁路運行模式中旁路掉逆變器，控制電路被配置為控制UPS運行在主控運行模式和受控運行模式中的一種，并且被配置為在主控運行模式中控制旁路開關(guān)并在第一 I/o處提供控制信號以控制第二 UPS，并且被配置為在受控運行模式中基于在第二 I/o處接收到的控制信號控制旁路開關(guān)。
[0032]根據(jù)一個實施方式，控制電路還被配置為在主控運行模式中控制逆變器的輸出電流，并且在主控運行模式中提供輸出信號以控制第二 UPS的輸出電流。在一個實施方式中，控制電路被配置為檢測旁路模式對于第二 UPS不可使用，并且作為響應(yīng)，阻止UPS進(jìn)入旁路運行模式。在另一個實施方式中，控制電路還被配置為接收來自第二 UPS的指示第二 UPS的故障的輸入信號，并且作為響應(yīng)將UPS的運行模式從受控運行模式改變到主控運行模式。在另一個實施方式中，控制電路還被配置為接收來自第二 UPS的運行在旁路模式的請求，并且作為響應(yīng)，控制UPS進(jìn)入旁路模式，并且將控制信號提供給第二 UPS以控制第二 UPS進(jìn)入芳路t旲式。
[0033]在一個方面，本發(fā)明的特征在于包括如下部件的UPS系統(tǒng):第一 UPS和第二 UPS以及連接模塊，第一 UPS和第二 UPS中的每一個包括第一輸入端、第二輸入端、輸出端、逆變器、旁路開關(guān)、第一 I/O、第二 I/O和控制電路,第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力，第二輸入端用于接收來自第二電源的輸入電力，輸出端被I禹合以提供輸出電力，逆變器耦合到輸出端且被配置為提供源自第一電源和第二電源中的至少一個的輸出電力，旁路開關(guān)耦合到第一輸入端和第二輸入端且被配置為在旁路運行模式中旁路掉逆變器，控制電路被配置為將運行模式設(shè)置為主控運行模式和受控運行模式中的一種，并且被配置為在主控運行模式中控制旁路開關(guān)并在第一 I/o處提供信號以控制第二 UPS，并且被配置為在受控運行模式中基于在第二 I/o處接收到的控制信號控制旁路開關(guān)，連接模塊耦合到第一 UPS的第一 I/o、第二 I/O和輸出端且耦合到第二 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端，該連接模塊具有提供來自第一 UPS和第二 UPS中的至少一個的輸出電力的輸出端。
[0034]根據(jù)一個實施方式，第一 UPS和第二 UPS中的每一個的控制電路被配置為在主控運行模式中控制第一 UPS中的逆變器的輸出電流且控制第二 UPS中的逆變器的輸出電流。在一個實施方式中，第一 UPS中的控制電路還被配置為檢測第二 UPS正運行在主控模式且不能運行在旁路模式中，并且作為響應(yīng)，阻止第一 UPS進(jìn)入旁路模式。
[0035]根據(jù)另一個實施方式，連接模塊被配置為接收輸入電力且將輸入電力提供給第一UPS和第二 UPS。在一個實施方式中，第二 UPS中的控制電路被配置為檢測第一 UPS中的故障，并作為響應(yīng)，將第二 UPS指定為主控UPS,并且控制第二UPS中的逆變器的輸出電流。在另一個實施方式中，第一 UPS中的控制電路被配置為檢測第二 UPS的故障，并且作為響應(yīng)，將第一 UPS指定為主控UPS,并且控制第一 UPS中的逆變器的輸出電流。
[0036]根據(jù)一個實施方式，第二 UPS中的控制電路還被配置為檢測第一 UPS正運行在主控模式中且不能運行在旁路模式中，并且作為響應(yīng)，阻止第二 UPS進(jìn)入旁路模式。在另一個實施方式中，第一 UPS中的控制電路還被配置為接收來自第二 UPS的運行在旁路模式的請求，控制第一 UPS進(jìn)入旁路模式，并將控制信號提供給第二 UPS以控制第二 UPS進(jìn)入旁路模式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]附圖不意在按照比例繪制。在附圖中，相同的數(shù)字代表各個圖中示出的每個相同或者幾乎相同的部件。出于清楚的目的，并不是每個部件都標(biāo)記在每個附圖中。在附圖中:
[0038]圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的并行UPS系統(tǒng)的電路圖；
[0039]圖2是根據(jù)本發(fā)明的方面的主控/受控檢測電路的電路圖；
[0040]圖3是根據(jù)本發(fā)明的方面的旁路控制邏輯電路的原理圖；以及
[0041]圖4是根據(jù)本發(fā)明的方面的在診斷模式中的具有并行的診斷連接的UPS的電路圖。
【具體實施方式】
[0042]本發(fā)明的實施方式不受限于在下面的描述中所闡述的或者附圖所示的部件的構(gòu)造細(xì)節(jié)和布置細(xì)節(jié)。本發(fā)明的實施方式能夠以各種方式被實踐或被執(zhí)行。而且，本文使用的詞組和術(shù)語用于描述性目的，且不應(yīng)視為限制性的。本文使用的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”和其變體意在涵蓋其后所列項和其等價項以及附加項。
[0043]如上所述，為了提供增強的可擴展性和/或冗余度，可以將兩個UPS進(jìn)行電氣連接以形成具有一個輸出的單個的并行UPS系統(tǒng)，該輸出被配置為耦合到負(fù)載。在典型的并行UPS系統(tǒng)中，兩個UPS可以(例如，經(jīng)由總線)相互通信以管理并行UPS系統(tǒng)中的它們的聯(lián)合操作。在此類系統(tǒng)中，在并行的UPS系統(tǒng)能夠運行之前，兩個UPS可能需要交換初始啟動信息以明確兩個UPS將如何交互。這種初始啟動通信可能引起并行的UPS系統(tǒng)的運行的延遲，并且可能在每個UPS中需要復(fù)雜的通信電路。
[0044]本文描述的至少一些實施方式提供了一種并行UPS系統(tǒng)，其中以并聯(lián)的方式耦合的第一 UPS和第二 UPS能夠使用主控/受控方法向負(fù)載提供電力，而不需要在兩個UPS之間進(jìn)行復(fù)雜的通信。以這種方式，并行UPS系統(tǒng)可以向負(fù)載提供更加及時的電力。此外，如下所述，本發(fā)明的至少一些并行UPS系統(tǒng)還能提供額外的增強的功能。
[0045]圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的并行UPS系統(tǒng)100的電路圖。并行UPS系統(tǒng)100包括第一 UPS102和第二 UPS202。第一 UPS102和第二 UPS202都被配置為經(jīng)由連接模塊106 (例如，SBP (服務(wù)旁路控制板)或PSBP (并行服務(wù)旁路控制板))以并行的方式進(jìn)行耦合。根據(jù)一個實施方式，連接模塊106包括被配置為耦合到外部電源的第一輸入端101。外部電源可以是單相或三相電源。連接模塊106也包括被配置為耦合到旁路外部電源的第二輸入端197，然而，在其他實施方式中，旁路電源可能是三相電源。在一個實施方式中，旁路外部電源是單相電源。在一個實施方式中，第一輸入端101和第二輸入端197可以稱合到相同的單相或三相電源。
[0046]連接模塊106耦合到第一 UPS102的輸出端103和第二 UPS202的輸出端203。連接模塊106的輸出端108同時耦合到第一 UPS輸出端103和第二 UPS輸出端203。輸出端108也耦合到外部負(fù)載109。連接模塊106運行以將電力提供給每個UPS，接收來自每個UPS的輸出電力，并且將輸出電力提供給一個或多個負(fù)載。如下所述，連接模塊106也提供與每個UPS的控制有關(guān)的附加功能。
[0047]下面將更加詳細(xì)地描述第一 UPS102的各個具體部件。第一 UPS102與第二 UPS202實質(zhì)上相同且除了第一 UPS的部件的參考標(biāo)號以數(shù)字一開始而第二 UPS的部件的參考標(biāo)號以數(shù)字二開始之外，相同的部件使用相似的參考標(biāo)號進(jìn)行標(biāo)記。
[0048]第一 UPS102包括耦合到電流參考選擇控制電路120的主控/受控檢測電路110。電流參考選擇控制電路120也耦合到UPS可用檢測電路152和電流參考選擇轉(zhuǎn)換觸排122。電流參考選擇轉(zhuǎn)換觸排122耦合到電壓誤差放大器(Vea) 124和電流誤差放大器(Cea) 130。Veal24經(jīng)由DC阻斷和濾波電路168和逆變器163耦合到數(shù)字信號處理器(DSP)HOtjCealSO經(jīng)濾波器和緩沖器電路180和逆變器163耦合到DSP170。DSP170也耦合到旁路控制電路160。Ceal30耦合到逆變器控制器182且逆變器控制器182耦合到逆變器163。逆變器耦合到+DC總線199和UPS102的輸出端103。
[0049]主控/受控檢測電路110被配置為經(jīng)由耦合到連接模塊106的四路跨接線感測輸入/輸出(I/o)(例如，A感測112、B感測114、C感測116和D感測118)接收四路跨接線感測信號。如本文所述，主控/受控檢測電路110接收來自四路跨接線感測I/O的四路跨接線感測信號；然而，在其他實施方式中，主控/受控檢測電路可以被配置為接收來自任何數(shù)量的跨接線感測I/O的任何數(shù)量的跨接線感測信號。在第一 UPS102經(jīng)由第一連接器105耦合到連接模塊106且第二 UPS202經(jīng)由第二連接器107耦合到連接模塊106時，B感測I/0114耦合到A感測1/0212且C感測1/0116和216同時耦合到接地。
[0050]電流參考選擇轉(zhuǎn)換觸排122包括三個開關(guān)(例如，SW1122a、SW2122b和SW3122C)，每個耦合到電流參考選擇控制電路120。然而，在其他實施方式中，電流選擇轉(zhuǎn)換觸排122可以包括任何數(shù)量的開關(guān)。SWl 122a f禹合在電壓誤差放大器(Vea) 124的輸出端126和主總線傳送1/0128之間。當(dāng)SWl112a閉合時，Veal24的輸出端126耦合到主總線傳送1/0128。第一 UPS102也包括耦合到接地131的主總線傳送回送1/0129。
[0051]SW2122b耦合在電流誤差放大器(Cea) 130的負(fù)的輸入端子132和主總線傳送I/0128之間。當(dāng)SW2122b閉合時，Ceal30的負(fù)的輸入端子132耦合到主總線傳送1/0128。SW3122C耦合在放大器136的輸出端134和Ceal30的負(fù)的輸入端子132之間。當(dāng)SW3122c閉合時，放大器136的輸出端134稱合到Ceal30的負(fù)的輸入端子132。放大器136的負(fù)的輸入端子138耦合到放大器136的輸出端134和主總線接收1/0142。放大器136的正的輸入端子140耦合到主總線接收回送1/0144和接地146。
[0052]在第一 UPS102經(jīng)由第一連接器105耦合到連接模塊106且第二 UPS202經(jīng)由第二連接器107耦合到連接模塊106時，主總線傳送1/0128耦合到主總線接收1/0242，主總線傳送回送1/0129耦合到主總線接收回送1/0244，主總線接收1/0142耦合到主總線傳送I/0228，且主總線接收回送1/0144耦合到主總線傳送回送1/0229。
[0053]根據(jù)一個實施方式，主總線傳送1/0128被配置為將來自Veal24的輸出端126的PRIM_BUS_TX信號提供給第二 UPS202。根據(jù)一個實施方式，主總線接收1/0142被配置為接收來自第二 UPS202的PRM_BUS_RX信號并將PRM_BUS_RX信號提供給Ceal30。
[0054]UPS可用檢測電路152耦合到UPS可用傳送1/0150和電流參考選擇控制電路120。根據(jù)一個實施方式，UPS可用傳送1/0150被配置為將來自UPS可用檢測電路152的UPS_AVAIL_TX信號提供給電流參考選擇控制電路120和第二 UPS202。UPS可用接收1/0148耦合到電流參考選擇控制電路120。根據(jù)一個實施方式，UPS可用接收1/0148被配置為接收來自第二 UPS202的UPS_AVAIL_RX信號并將UPS_AVAIL_RX信號提供給電流參考選擇控制電路120。UPS可用檢測電路152也被配置為接收UPS故障信號154。在第一 UPS102經(jīng)由第一連接器105耦合到連接模塊106且第二 UPS202經(jīng)由第二連接器107耦合到連接模塊106時，UPS可用接收1/0148耦合到UPS可用傳送1/0250且UPS可用傳送1/0150耦合到UPS可用接收1/0248。
[0055]旁路控制電路160耦合到DSP170、旁路控制傳送1/0156和旁路控制接收1/0158。根據(jù)一個實施方式，旁路控制傳送1/0156被配置為將來自旁路控制電路160的BYP_CNTL_TX信號提供給第二 UPS202。根據(jù)一個實施方式，旁路控制接收I/O被配置為接收來自第
二UPS202的BYP_CNTL_RX信號并將BYP_CNTL_RX信號提供給旁路控制電路160。在第一UPS102經(jīng)由第一連接器105耦合到連接模塊106且第二 UPS202經(jīng)由第二連接器107耦合到連接模塊106時，旁路控制傳送1/0156耦合到旁路控制接收1/0258且旁路控制接收I/0158耦合到旁路控制傳送1/0256。
[0056]Veal24的負(fù)的輸入端子162耦合到來自逆變器163的逆變器電壓感測線路164且經(jīng)由DC阻斷和濾波電路168耦合到DSP170。Veal24的正的輸入端子172耦合到接地174。除了開關(guān)SW2122b和SW3122c之外，Ceal30的負(fù)的輸入端子162也耦合到來自逆變器163的逆變器電流感測線路176且經(jīng)由濾波和緩沖器電路180耦合到DSP170。
[0057]Ceal30的輸出端181耦合到逆變器控制器182。根據(jù)一個實施方式，逆變器控制器182是磁滯控制器，然而，在其他實施方式中，逆變器控制器182可以是任何已知的控制器方案?？刂破?82耦合到逆變器163且逆變器的輸出端184經(jīng)由第一 UPS102的輸出端103和連接模塊106的輸出端108耦合到負(fù)載109。
[0058]根據(jù)一個實施方式，并行UPS系統(tǒng)100包括耦合在第一 UPS102、第二 UPS202和連接模塊106之間的控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線(CAN總線)。例如，CAN高速總線線路186和CAN低速總線線路188可以經(jīng)由連接模塊106耦合在第一 UPS102和第二 UPS202之間。CAN總線線路186、188也可以耦合到連接模塊106中的控制器(未顯示)。
[0059]并行UPS系統(tǒng)100通過使用主控/受控UPS方法而運行，其中一個UPS被指定為主控UPS而另一個UPS被指定為受控UPS。主控UPS負(fù)責(zé)對提供給負(fù)載109的電力的總體控制而任何受控UPS起恒流源逆變器的作用且分享由主控UPS需求的負(fù)載電流。在一個實施方式中，任何一個UPS可以用作主控UPS或受控UPS，并且如果需要，UPS就可以動態(tài)改變其作為主控UPS或受控UPS的指定；然而，在任何給定的時間只有一個UPS可以被指定為主控 UPS。
[0060]在耦合到連接模塊106時，第一 UPS102和第二 UPS202可以經(jīng)由CAN總線186、188開始交換信息。這些信息可以包括但不受限于如下方面:
[0061].UPS設(shè)置的同步(輸出電壓、頻率和其它用戶設(shè)置)
[0062].并行的各個單元之間的固件兼容性檢查
[0063].系統(tǒng)數(shù)據(jù)的用戶查看
[0064].并行系統(tǒng)的狀態(tài)圖控制(用于確保各個單元處于正確的狀態(tài)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)運行得到保證)。[0065].其它時間不太關(guān)鍵的數(shù)據(jù)傳輸
[0066]除了經(jīng)由CAN總線186、188交換的信息之外，UPS102、202也確定哪個UPS將作為主控UPS運行而哪個將作為受控UPS運行。然而，因為并行UPS系統(tǒng)100的運行取決于主控/受控確定，所以該確定需要相當(dāng)快速地做出。利用CAN總線186、188在UPS之間聯(lián)合地做出這種確定可能導(dǎo)致將電力延時提供給負(fù)載109。結(jié)果是，本文描述的至少一些實施方式利用獨立的模擬和數(shù)字I/O信號實現(xiàn)高效和及時的各自的主控/受控分配。
[0067]在將第一 UPS102經(jīng)由第一連接器105耦合到連接模塊106且將第二 UPS202經(jīng)由第二連接器107耦合到連接模塊106時，每個UPS102、202利用經(jīng)由跨接線感測輸入/輸出(I/O)(例如，A感測112、B感測114、C感測116和D感測118)接收的跨接線感測信號來做出各自的確定:其被配置為主控UPS還是受控UPS以及該UPS連接到哪個連接器105、107。由于每個UPS能夠基于跨接線感測信號進(jìn)行獨立的評估，所以與主控/受控確定有關(guān)的UPS102、202之間的通信不是必要的。
[0068]如圖1所示，每個UPS102、202能夠經(jīng)由跨接線感測輸入/輸出(I/O)(例如，A感測112、B感測114、C感測116和D感測118)監(jiān)測四路跨接線感測信號?？缃泳€感測信號的配置確定了 UPS將作為主控UPS還是受控UPS運行。根據(jù)一個實施方式，在UPS耦合到連接模塊106且并行UPS系統(tǒng)100加電時，主控/受控檢測電路110 (例如，DSP或復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD))監(jiān)測跨接線感測信號。基于這些感測信號，每個UPS102、202將單獨確定其自身已分配的配置。
[0069]圖2是根據(jù)本發(fā)明的方面的主控/受控檢測電路110、210的電路圖。下面將更加詳細(xì)地描述第一 UPS102的主控/受控檢測電路110的各個具體部件。第一 UPS102的主控/受控檢測電路110與第二 UPS202的主控/受控檢測電路210實質(zhì)上相同且除了第一UPS102的主控/受控檢測電路110的部件的參考標(biāo)號以數(shù)字一開始而第二 UPS202的主控/受控檢測電路210的部件的參考標(biāo)號以數(shù)字二開始之外，相同的部件使用相似的參考標(biāo)號進(jìn)行標(biāo)記。
[0070]主控/受控檢測電路110包括A感測I/0112、B感測I/0114、C感測1/0116和D感測1/0118。A感測1/0112耦合到電流參考選擇控制電路120且經(jīng)由開關(guān)115耦合到12VDC電源123。B感測1/0114耦合到電流參考選擇控制電路120和5VDC電源127。C感測I/0116耦合到5VDC電源135。C感測1/0116也耦合到電流參考選擇控制電路120且經(jīng)由開關(guān)139耦合到3.3VDC電源147。D感測1/0118耦合到電流參考選擇控制電路120和5VDC電源151。
[0071]例如，根據(jù)一個實施方式，A感測1/0112耦合到晶體管115的基極113。晶體管115的發(fā)射極117耦合到接地119。晶體管115的集電極121耦合到12VDC電源123和電流參考選擇控制電路120。B感測1/0114耦合到5VDC電源127和電流參考選擇控制電路120。另外，如上所述，在將第一 UPS102耦合到連接模塊106且將第二 UPS202耦合到連接模塊106時，B感測1/0114耦合到A感測1/0212。
[0072]C感測1/0116耦合到5VDC電源135且也耦合到晶體管139的基極137。晶體管139的發(fā)射極141耦合到接地143。晶體管139的集電極145耦合到3.3VDC電源147且耦合到電流參考選擇控制電路120。另外，在將第一 UPS102耦合到連接模塊106且將第二UPS202耦合到連接模塊106時，C感測1/0116耦合到接地155和接地255，并且C感測I/0216耦合到接地157和接地257。D感測1/0118耦合到5VDC電源151且耦合到電流參考選擇控制電路120。
[0073]下面顯示的表1說明了與主控/受控確定相關(guān)的并行UPS系統(tǒng)100的不同的運行狀態(tài)或模式。如在圖2和表1中能夠看出的，高電平C感測信號149、249向?qū)?yīng)的電流參考選擇控制電路120、220指示UPS正確地耦合到連接模塊106。例如，如果第一 UPS102正確地耦合到連接模塊106，則3.3VDC電源147將C感測信號149驅(qū)動到高電平。如果第一UPS102沒有正確地耦合到連接模塊106，則5VDC電源135將接通晶體管139并將C感測信號149驅(qū)動到低電平。
[0074]表1
[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種運行具有第一 UPS和第二 UPS的UPS系統(tǒng)的方法，所述第一 UPS和所述第二UPS以并行的方式進(jìn)行耦合以將來自電源的輸出電力提供給負(fù)載，所述第一 UPS和所述第二UPS中的每一個具有逆變器且具有旁路開關(guān)，且每個UPS被配置為運行在逆變器模式和旁路模式中的一種模式，在所述逆變器模式中，輸出電力是經(jīng)由所述逆變器從所述電源獲得的，在所述旁路模式中，所述輸出電力是旁路掉所述逆變器從所述電源獲得的，所述方法包括: 在所述逆變器運行模式中給所述第一 UPS和所述第二 UPS加電； 將所述第一 UPS和所述第二 UPS中的一個指定為主控UPS ；以及 使用所述主控UPS來控制所述第一 UPS的旁路開關(guān)和所述第二 UPS的旁路開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的運行UPS的方法，還包括使用所述主控UPS來控制所述第一UPS的逆變器的輸出電流和所述第二 UPS的逆變器的輸出電流。
3.如權(quán)利要求2所述的運行UPS的方法，還包括: 檢測所述旁路模式對于所述第一 UPS不可使用，然后作為響應(yīng)，阻止所述第一 UPS進(jìn)入所述旁路模式。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將連接模塊耦合在所述第一UPS和所述第二 UPS之間。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中耦合連接模塊包括將第一旁路控制線路和第二旁路控制線路耦合在所述第一 UPS和所述第二 UPS之間。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將所述第一UPS和所述第二 UPS中的一個指定為主控UPS包括將所述第一 UPS指定為所述主控UPS，并且其中所述方法還包括檢測所述第一UPS的故障，并且作為響應(yīng)，將所述第二 UPS指定為所述主控UPS，以及使用所述第二 UPS產(chǎn)生的至少一個控制信號來控制所述第二 UPS的逆變器的輸出電流。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述第一UPS和所述第二 UPS中的一個指定為主控UPS包括將所述第一 UPS指定為所述主控UPS，并且其中所述方法還包括: 在所述第一 UPS處接收來自所述第二 UPS的運行在所述旁路模式的請求； 控制所述第一 UPS進(jìn)入所述旁路模式；以及 將控制信號提供給所述第二 UPS以控制所述第二 UPS進(jìn)入所述旁路模式。
8.一種UPS，包括: 第一輸入端，所述第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力； 第二輸入端，所述第二輸入端用于接收來自第二電源的輸入電力； 輸出端，所述輸出端被I禹合以提供輸出電力； 逆變器，所述逆變器耦合到所述輸出端且被配置為提供源自所述第一電源和所述第二電源中的至少一個的輸出電力； 旁路開關(guān)，所述旁路開關(guān)耦合到所述第一輸入端和所述第二輸入端且被配置為在旁路運行模式中旁路掉所述逆變器； 第一 I/0 ； 第二 I/0 ； 控制電路，所述控制電路被配置為控制所述UPS運行在主控運行模式和受控運行模式中的一種，并且被配置為在所述主控運行模式中控制所述旁路開關(guān)并在所述第一 I/0處提供信號以控制所述第二 UPS，并且被配置為在所述受控運行模式中基于在所述第二 I/O處接收到的控制信號控制所述旁路開關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的UPS，其中所述控制電路還被配置為在所述主控運行模式中控制所述逆變器的輸出電流，并且在所述主控運行模式中提供輸出信號以控制所述第二 UPS的輸出電流。
10.如權(quán)利要求9所述的UPS，其中所述控制電路被配置為檢測旁路模式對于所述第二UPS不可使用，并且作為響應(yīng)，阻止所述UPS進(jìn)入所述旁路運行模式。
11.如權(quán)利要求8所述的UPS，其中所述控制電路被配置為接收來自所述第二UPS的指示所述第二 UPS的故障的輸入信號，并且作為響應(yīng)將所述UPS的運行模式從所述受控運行模式改變到所述主控運行模式。
12.如權(quán)利要求8所述的UPS，其中所述控制電路被配置為接收來自所述第二UPS的運行在旁路模式的請求，并且作為響應(yīng)，控制所述UPS進(jìn)入所述旁路模式，并且將控制信號提供給所述第二 UPS以控制所述第二 UPS進(jìn)入所述旁路模式。
13.一種UPS系統(tǒng)，包括: 第一 UPS和第二 UPS，所述第一 UPS和所述第二 UPS中的每一個包括: 第一輸入端，所述第一輸入端用于接收來自第一電源的輸入電力； 第二輸入端，所述第二輸入端用于接收來自第二電源的輸入電力； 輸出端，所述輸出端被I禹合以提供輸出電力； 逆變器，所述逆變器耦合到所述輸出端且被配置為提供源自所述第一電源和所述第二電源中的至少一個的輸出電力； 旁路開關(guān)，所述旁路開關(guān)耦合到所述第一輸入端和所述第二輸入端且被配置為在旁路運行模式中旁路掉所述逆變器； 第一 I/0 ； 第二 I/0 ； 控制電路，所述控制電路被配置為將運行模式設(shè)置為主控運行模式和受控運行模式中的一種，并且被配置為在所述主控運行模式中控制所述旁路開關(guān)并在所述第一 I/o處提供信號以控制所述第二 UPS，并且被配置為在所述受控運行模式中基于在所述第二 I/O處接收到的控制信號控制所述旁路開關(guān)；以及 連接模塊，所述連接模塊耦合到所述第一 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端且耦合到所述第二 UPS的第一 I/O、第二 I/O和輸出端，所述連接模塊具有提供來自所述第一 UPS和所述第二 UPS中的至少一個的輸出電力的輸出端。
14.如權(quán)利要求13所述的UPS系統(tǒng)，其中所述第一UPS和所述第二 UPS中的每一個的控制電路被配置為在所述主控運行模式中控制所述第一 UPS中的逆變器的輸出電流且控制所述第二 UPS中的逆變器的輸出電流。
15.如權(quán)利要求14所述的UPS系統(tǒng)，其中所述第一UPS中的控制電路還被配置為檢測所述第二 UPS正運行在主控模式且不能運行在旁路模式中，并且作為響應(yīng)，阻止所述第一UPS進(jìn)入所述旁路模式。
16.如權(quán)利要求13所述的UPS系統(tǒng)，其中所述連接模塊被配置為接收輸入電力且將所述輸入電力提供給所述第一 UPS和所述第二 UPS。
17.如權(quán)利要求14所述的UPS系統(tǒng)，其中所述第二UPS中的控制電路被配置為檢測所述第一UPS中的故障，并作為響應(yīng)，將所述第二UPS指定為所述主控UPS，并且控制所述第二UPS中的逆變器的輸出電流。
18.如權(quán)利要求17所述的UPS系統(tǒng)，其中所述第一UPS中的控制電路被配置為檢測所述第二UPS的故障，并且作為響應(yīng)，將所述第一UPS指定為所述主控UPS，并且控制所述第一UPS中的逆變器的輸出電流。
19.如權(quán)利要求15所述的UPS系統(tǒng)，其中所述第二UPS中的控制電路還被配置為檢測所述第一 UPS正運行在所述主控模式中且不能運行在所述旁路模式中，并且作為響應(yīng)，阻止所述第二 UPS進(jìn)入所述旁路模式。
20.如權(quán)利要求13所述的UPS系統(tǒng)，其中所述第一UPS中的控制電路還被配置為接收來自所述第二 UPS的運行在 旁路模式的請求，控制所述第一 UPS進(jìn)入所述旁路模式，并且將控制信號提供給所述第二 UPS以控制所述第二 UPS進(jìn)入所述旁路模式。
【文檔編號】H02J9/06GK103907263SQ201280051645
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月19日
【發(fā)明者】M·A·比格, 耶歐布·德密斯, V·徹納克薩范, 邁克爾·J·因杰米 申請人:施耐德電氣It公司