用于不間斷電源中的公共冗余旁路饋送路徑的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種不間斷電源(UPS)系統(tǒng)，所述UPS系統(tǒng)包括一條逆變器饋送路徑和多條旁路饋送路徑，所述多條旁路饋送路徑經(jīng)配置連接到AC電壓源上，以使每條旁路饋送路徑包括開關(guān)，所述開關(guān)配置用于在閉合時(shí)將所述AC電壓源連接到負(fù)載上。每條旁路饋送路徑中的開關(guān)可適用于傳導(dǎo)與所述逆變器饋送路徑的輸出對(duì)應(yīng)的電流。每條旁路饋送路徑可彼此和與所述逆變器饋送路徑并聯(lián)連接。所述UPS系統(tǒng)還可包括連接到所述逆變器饋送路徑中的相應(yīng)逆變器和相應(yīng)整流器上的至少一個(gè)控制器以及多個(gè)控制器。每個(gè)控制器可連接到相應(yīng)開關(guān)上，以使所述至少一個(gè)控制器和所述多個(gè)控制器通過至少兩條通信總線彼此通信。
【專利說明】用于不間斷電源中的公共冗余旁路饋送路徑的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例公開的主題涉及用于多模式不間斷電源系統(tǒng)(UPS)(例如，雙變換，ECO模式等等)的高可靠性旁路的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]UPS系統(tǒng)被用于各種應(yīng)用，以向負(fù)載提供恒定電壓源。一些UPS系統(tǒng)包括與旁路饋送路徑并聯(lián)連接的逆變器饋送路徑。在正常操作模式中，UPS系統(tǒng)可以通過逆變器饋送路徑向負(fù)載饋送電力，所述逆變器饋送路徑使用整流器將來自電源的電力轉(zhuǎn)化成直流(DC)電力。隨后，整流器將DC電力提供給逆變器，該逆變器將DC電力轉(zhuǎn)化成可控交流電力。UPS系統(tǒng)隨后可將該可控AC電力提供到負(fù)載。一般來說，旁路饋送路徑通過公用電源來向負(fù)載提供電力。因此，旁路饋送路徑為UPS系統(tǒng)提供了在逆變器饋送路徑故障或隔離進(jìn)行維修時(shí)對(duì)負(fù)載提供電力的另一方式。在一些情況中，多個(gè)UPS系統(tǒng)可以并聯(lián)連接以對(duì)負(fù)載提供冗余和/或額外電力。常規(guī)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)方案具有分散旁路(即，每個(gè)UPS系統(tǒng)具有其自己的旁路路徑)或者中心旁路(即，在各個(gè)UPS系統(tǒng)僅嵌入有整流器-逆變器路徑時(shí)的單個(gè)單獨(dú)旁路路徑)。每種方法各有缺點(diǎn)。分散旁路的主要缺點(diǎn)是復(fù)雜性、成本以及占用面積，而中心旁路提供有限的可靠性但缺乏冗余。因此，需要用于并聯(lián)UPS設(shè)備中的旁路饋送路徑的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)實(shí)施例中，一種不間斷電源系統(tǒng)可以包括至少一條逆變器饋送路徑，所述至少一條逆變器饋送路徑經(jīng)配置連接到交流電壓源上以使所述至少一條逆變器饋送路徑可以包括:整流器，所述整流器配置用于從所述AC電壓源接收AC電壓；以及逆變器，所述逆變器配置用于將可控AC電壓輸出到負(fù)載。所述UPS系統(tǒng)還可包括多條旁路饋送路徑，所述多條旁路饋送路徑經(jīng)配置連接到所述AC電壓源上以使所述多條旁路饋送路徑中的每條旁路饋送路徑包括開關(guān)，所述開關(guān)配置用于在閉合時(shí)將所述AC電壓源連接到所述負(fù)載上。在每條旁路饋送路徑中的開關(guān)可以適用于傳導(dǎo)與所述逆變器饋送路徑的輸出對(duì)應(yīng)的電流。每條旁路饋送路徑可以彼此并聯(lián)連接，以使多條旁路饋送路徑可以與至少一條逆變器饋送路徑并聯(lián)連接。所述UPS系統(tǒng)還可包括連接到至少一條逆變器饋送路徑中的相應(yīng)逆變器和相應(yīng)整流器上的至少一個(gè)控制器以及多個(gè)控制器。所述多個(gè)控制器中的每一個(gè)可以連接到所述多條旁路饋送路徑中的相應(yīng)旁路饋送路徑中的相應(yīng)開關(guān)上，以使所述至少一個(gè)控制器與所述多個(gè)控制器通過至少兩條通信總線彼此通信。
[0004]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種方法可以包括:使用處理器來監(jiān)測傳導(dǎo)通過多個(gè)旁路饋送路徑的多個(gè)電流，以使每條旁路饋送路徑可以配置用于使用靜態(tài)開關(guān)模塊將AC電壓源連接到負(fù)載上，所述靜態(tài)開關(guān)模塊配置用于將AC電壓源連接到負(fù)載上。所述方法還可包括確定所述多條旁路饋送路徑中的至少一個(gè)靜態(tài)開關(guān)模塊是否已經(jīng)故障，并且在所述多條旁路饋送路徑中的所述至少一個(gè)靜態(tài)開關(guān)模塊故障時(shí)將信號(hào)發(fā)送到多個(gè)控制器以使用多條逆變器饋送路徑向所述負(fù)載提供電力。每條逆變器饋送路徑可以彼此并聯(lián)連接并且可以包括整流器和逆變器。所述多個(gè)控制器可以包括:所述控制器的第一部分，其中每一個(gè)連接到所述多條逆變器饋送路徑中的相應(yīng)整流器和相應(yīng)逆變器上；以及所述控制器的第二部分，其中每一個(gè)連接到所述多條旁路饋送路徑中的相應(yīng)靜態(tài)開關(guān)模塊上。
[0005]在又一個(gè)實(shí)施例中，一種控制器可以經(jīng)配置連接到第一逆變器饋送路徑中的第一整流器和第一逆變器上，所述第一逆變器饋送路徑配置用于將來自AC電壓源的交流電壓轉(zhuǎn)化成可控AC電壓，所述可控AC電壓經(jīng)配置連接到負(fù)載上。所述控制器還可以配置用于通過多條通信總線與多個(gè)其他控制器通信，以使所述多個(gè)其他控制器中的每一個(gè)配置用于分別連接到以下項(xiàng)上:與所述第一逆變器饋送路徑并聯(lián)連接的另一逆變器饋送路徑中的另一整流器和另一逆變器；配置用于將來自所述AC電壓源的所述AC電壓提供給所述負(fù)載的旁通饋送路徑中的靜態(tài)開關(guān)模塊；或其組合。隨后，所述控制器可以配置用于將信號(hào)發(fā)送到連接至所述靜態(tài)開關(guān)模塊上的相應(yīng)其他控制器，其中所述信號(hào)配置用于在所述AC電壓的質(zhì)量不在容差水平內(nèi)時(shí)打開所述靜態(tài)開關(guān)模塊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，相似符號(hào)表示相似部分，其中:
[0007]圖1示出根據(jù)實(shí)施例的不間斷電源系統(tǒng)的框圖；
[0008]圖2示出根據(jù)實(shí)施例的用于圖1的UPS系統(tǒng)的冗余旁路配置的單線圖；以及
[0009]圖3示出根據(jù)實(shí)施例的用于操作圖1的UPS系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下文將對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例進(jìn)行描述。為了提供這些實(shí)施例的簡明描述，說明書中不會(huì)描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方案中的所有特征。應(yīng)當(dāng)了解，在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中開發(fā)任何此類實(shí)際實(shí)現(xiàn)方案時(shí)，必須做出與實(shí)現(xiàn)方案特定相關(guān)的各種決策，以便實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員指定目標(biāo)，如遵守系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)約束，這些約束可能會(huì)因?qū)崿F(xiàn)方案不同而有所不同。另外，應(yīng)當(dāng)了解，此類開發(fā)工作可能復(fù)雜且耗時(shí)，但對(duì)所屬領(lǐng)域中受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員而言，這將仍是設(shè)計(jì)、制造以及生產(chǎn)中的常規(guī)任務(wù)。
[0011]本發(fā)明總體涉及用于不間斷電源系統(tǒng)的冗余旁路配置?？傮w來說，本發(fā)明的UPS系統(tǒng)可以包括使用整流器、直流能量存儲(chǔ)裝置(通常為電池)和逆變器將交流電壓轉(zhuǎn)化成可控AC電壓的多條逆變器饋送路徑。UPS系統(tǒng)還可包括多條旁路饋送路徑，所述多條旁路饋送路徑通過AC電源來向負(fù)載提供AC電壓。在某些實(shí)施例中，UPS系統(tǒng)可以經(jīng)配置以使每個(gè)逆變器饋送路徑可以彼此并聯(lián)連接。類似地，UPS系統(tǒng)中的每條旁路饋送路徑可以彼此并聯(lián)連接。并聯(lián)的逆變器饋送路徑隨后可以并聯(lián)連接到經(jīng)并聯(lián)連接的旁路饋送路徑上。UPS系統(tǒng)中的逆變器饋送路徑和旁路饋送路徑中的每一個(gè)都可以包括控制器。與多條逆變器饋送路徑和多條旁路饋送路徑相關(guān)聯(lián)的控制器可以通過冗余通信總線來與彼此進(jìn)行通信。因此，UPS系統(tǒng)中的控制器之間的通信可以具有對(duì)等(peer-to-peer)結(jié)構(gòu)，該對(duì)等結(jié)構(gòu)提供一種冗余通信系統(tǒng)以便管理UPS系統(tǒng)的逆變器饋送路徑和旁路饋送路徑的操作。下文參照圖1至3來對(duì)有關(guān)用于UPS系統(tǒng)的冗余旁路配置的另外細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。[0012]現(xiàn)在參照附圖，圖1示出可以包括交流電源12、UPS14以及負(fù)載16的UPS系統(tǒng)10的框圖。AC電源12可為公用電源或者某種其他AC電源。AC電源12可對(duì)UPS14提供AC電壓，所述AC電壓可以用于對(duì)負(fù)載16提供電力。UPS14可以包括多條旁路饋送路徑18和逆變器饋送路徑20，其可用于將來自AC電源12的電力傳遞到負(fù)載16。盡管旁路饋送路徑18和逆變器饋送路徑20在圖1中描繪成連接到AC電源12上，但應(yīng)注意，在其他實(shí)施例中，用于逆變器饋送路徑20的電源可不同于用于旁路饋送路徑18的電源。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，旁路路徑18和逆變器路徑20可以連接到多個(gè)控制器22上，所述多個(gè)控制器22可以監(jiān)測UPS14的各種電氣方面(例如，電壓和電流)?？刂破?2還可控制電流可以如何傳導(dǎo)通過UPS14。也就是說，控制器22可以使得來自AC電源12的電流傳導(dǎo)通過一條或多條旁路饋送路徑18或一條或多條逆變器饋送路徑20。
[0014]鑒于上述內(nèi)容，圖2描繪用于UPS系統(tǒng)10的冗余旁路配置21的單線圖。如上提及，UPS系統(tǒng)10包括多條旁路饋送路徑18 (例如，旁路饋送路徑22和24)和多條逆變器饋送路徑20 (例如，逆變器饋送路徑26和28)。在一個(gè)實(shí)施例中，旁路饋送路徑22和旁路饋送路徑24可以連接在一起以使它們可以并聯(lián)操作并且每條旁路饋送路徑22或24可以獨(dú)立地能夠?qū)ω?fù)載16提供電力。因此，每條旁路饋送路徑22或24可以包括開關(guān)30和32，如靜態(tài)開關(guān)模塊。每個(gè)開關(guān)30或32可以適用于傳導(dǎo)來自AC電源12的足夠電流來為整個(gè)(例如，100% )負(fù)載16饋電。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)30和32可以包括SSM，所述SSM使用集成門極換流晶閘管(IGCT)來接通和切斷。通過在開關(guān)30和32內(nèi)使用IGCT，UPS14可以在使用旁路饋送路徑22和24與逆變器饋送路徑26和28之間提供更有效的轉(zhuǎn)換。也就是說，由于IGCT是強(qiáng)迫換流裝置，因此開關(guān)30和32正好在傳導(dǎo)通過開關(guān)30和32的AC電流的過零點(diǎn)處時(shí)不關(guān)斷。相反，開關(guān)(30和32)可以用更可控的方式來關(guān)斷。因此，可以通過逆變器饋送路徑26和28而非旁路饋送路徑22或24來對(duì)負(fù)載16提供電力。
[0016]總體來說，IGCT是具有低的通態(tài)電壓和低的總功率損耗(即，常規(guī)門極可關(guān)斷(GTO)晶閘管的約50% )的高效功率開關(guān)。另外，IGCT使得開關(guān)30和32能夠是無熔絲(fuse-less)且無緩沖的(snubber_less),從而使其效率特性進(jìn)一步增加。因此,通過在開關(guān)30和32中使用IGCT，UPS14可以減少UPS系統(tǒng)14中的總功率損耗。盡管已將開關(guān)30和32描述為使用IGCT，但應(yīng)注意，在其他實(shí)施例中，其他類型強(qiáng)迫換流裝置(例如，門極可關(guān)斷晶閘管)也可用于開關(guān)30和32。
[0017]由于每條旁路饋送路徑22和24能夠支撐整個(gè)負(fù)載16，因此兩條旁路饋送路徑22和24提供一種用于通過AC電源12為負(fù)載16提供電力的冗余方式。也就是說，如果一條旁路饋送路徑(例如，22)變得不再可用或者停止運(yùn)作，那么另一條旁路饋送路徑(例如，24)可能能夠?yàn)檎麄€(gè)負(fù)載16饋電。除了開關(guān)30和32之外，旁路饋送路徑22和24可以包括開關(guān)34和36，其可以用于將AC電源12與每條旁路饋送路徑22和24隔離并且沿著旁路饋送路徑22和24提供額外保護(hù)和/或控制。另外，由于每條旁路饋送路徑22和24充分額定適用于逆變器饋送路徑26和28的整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)，因此兩條旁路饋送路徑22和24可以在某些時(shí)間進(jìn)行組合(即，并聯(lián)操作)以適應(yīng)極端系統(tǒng)過載以及類似狀況。例如，由于每條旁路饋送路徑22和24充分額定適用于逆變器饋送路徑26和28的整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)，因此兩條旁路饋送路徑22和24可以同時(shí)操作以便適應(yīng)多達(dá)額定負(fù)載16約200%的連續(xù)過載狀況。[0018]現(xiàn)在轉(zhuǎn)至逆變器饋送路徑26和28，每條逆變器饋送路徑26或28可以包括整流器38、40、電池42、44以及逆變器46、48。因此，整流器38、40可以從AC電源12接收AC電壓并將其轉(zhuǎn)化成DC電壓以對(duì)電池42、44充電以及向逆變器46、48供應(yīng)DC電力。隨后，逆變器46、48可以將DC電壓轉(zhuǎn)化成可控AC電壓。然后，可以將可控AC電壓提供給負(fù)載16。每條逆變器饋送路徑26和28可以同時(shí)操作以便為整個(gè)負(fù)載16饋電。通過這種方式，逆變器饋送路徑26和28可以并聯(lián)連接在一起以實(shí)現(xiàn)可靠性或容量，使得UPS14可以縮放成任何額定值。
[0019]與旁路饋送路徑22、24相似，逆變器饋送路徑26和28可以包括開關(guān)50、52、54和56，其可以用于將AC電源12與每條逆變器饋送路徑26和28隔離并且沿著逆變器饋送路徑26和28提供額外保護(hù)和/或控制。另外，開關(guān)50、52、54和56可以用于縮放提供給負(fù)載16的輸出電壓(Uk)。也就是說，每條逆變器饋送路徑26和28可以將特定輸出電壓(Uk)提供給負(fù)載16，并且開關(guān)50、52、54和56可以接合以使得提供給負(fù)載16的輸出電壓(Uk)滿足某些值。
[0020]在一些實(shí)施例中，UPS14可以使用旁路饋送路徑22、24和逆變器饋送路徑26、28來分別在經(jīng)濟(jì)(例如，ECO)模式和正常模式下操作。也就是說，UPS14可以通過接合開關(guān)30或32(S卩，閉合)來以ECO模式操作，從而使得可將旁路電流從電源12輸送到負(fù)載16。類似地是，UPS14可以通過接合開關(guān)50和54或52和56 ( S卩，閉合)來以正常模式操作，從而使得可將逆變器電流從電源12輸送到負(fù)載16。
[0021]上文所提及的每個(gè)開關(guān)30和32可以連接到控制器58和60上，所述控制器58和60可以控制來自AC電源12的電力能夠如何通過旁路饋送路徑22和24而傳導(dǎo)通過UPS系統(tǒng)14。類似地是，每個(gè)整流器38和40以及逆變器46和48可以連接到控制器62和64上，所述控制器62和64可以控制來自AC電源12的電力能夠如何通過逆變器饋送路徑26和28而傳導(dǎo)通過UPS14。盡管每個(gè)控制器58、60、62、64已描述為連接到整流器38或40和逆變器46或48上或者連接到開關(guān)30和32上，但在一些實(shí)施例中，每個(gè)控制器可以連接到逆變器饋送路徑和旁路饋送路徑中的相應(yīng)整流器38或40、逆變器46或48以及開關(guān)30或32上。
[0022]每個(gè)控制器58、60、62或64可以包括通信部件66、處理器68、內(nèi)存70、存儲(chǔ)器72、輸入/輸出(I/O)端口 74及相似物。通信部件66可以是無線或有線通信部件，其可促進(jìn)UPS14內(nèi)的各種部件(例如，開關(guān)、整流器、逆變器)間的通信。處理器68可以是能夠執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼的任何類型的計(jì)算機(jī)處理器或微處理器。內(nèi)存70和存儲(chǔ)器72可為能夠用作存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行代碼的介質(zhì)的任何合適制品。這些制品可以表示可以存儲(chǔ)由處理器68所用來執(zhí)行當(dāng)前公開的技術(shù)的處理器可執(zhí)行代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(即，任何適當(dāng)形式的內(nèi)存或存儲(chǔ)器)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)控制器58、60、62和64可以從適于預(yù)期目的的任何傳感器接收與UPS14的各種特性相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，每個(gè)控制器58、60、62和64可以接收與以下各項(xiàng)相關(guān)的數(shù)據(jù):傳導(dǎo)通過每條旁路饋送路徑22或24的電流信號(hào)(例如，I’ byp76、I”byp78)、提供給負(fù)載16的電流信號(hào)(例如，Ik80)、提供給負(fù)載16的電壓信號(hào)(Uk) 82、電源12所輸出的電壓信號(hào)(Ubyp)83及相似物。
[0023]控制器58、60、62或64可以使用至少兩條通信總線84和86彼此進(jìn)行通信。因此，控制器58、60、62或64可以具有冗余通信總線，以使控制器58、60、62或64能夠在兩條通信總線84和86中的一個(gè)無法操作時(shí)，繼續(xù)彼此進(jìn)行通信并控制AC電源可以如何傳導(dǎo)到負(fù)載16上。所述冗余通信總線由此實(shí)現(xiàn)對(duì)等結(jié)構(gòu)，該對(duì)等結(jié)構(gòu)防止在主從通信技術(shù)中可能發(fā)生的單點(diǎn)故障。
[0024]鑒于上述內(nèi)容，當(dāng)在ECO操作模式與正常操作模式之間進(jìn)行切換時(shí)，控制器58、60可將信號(hào)發(fā)送到開關(guān)30和32中的IGCT，以使開關(guān)30和32在從其相應(yīng)的控制器58或60接收到關(guān)斷信號(hào)后可以立即關(guān)斷。也就是說，通過在開關(guān)30和32中使用IGCT，控制器58和60可以對(duì)開關(guān)30和32進(jìn)行強(qiáng)迫，而非等待電流波形過零的時(shí)候進(jìn)行操作。由此，相對(duì)在開關(guān)30和32中使用其他半導(dǎo)體裝置來說，在ECO模式與正常模式之間切換時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間可以更快。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，控制器58、60、62和64中的至少一個(gè)可以監(jiān)測電源12所輸出的電壓(Ubyp)83的質(zhì)量(例如，諧波、噪聲、失真)。如果電壓(Ubyp)83質(zhì)量并不在某些容差水平內(nèi)，那么控制器58、60、62和64中的至少一個(gè)可以將UPS14從以ECO模式操作切換成以正常模式操作。也就是說，控制器58、60、62、64中的至少一個(gè)可以將第一信號(hào)發(fā)送到當(dāng)前閉合的開關(guān)30或32以使其斷開，并且將第二信號(hào)發(fā)送至與逆變器饋送路徑26和28相關(guān)聯(lián)的控制器62和64以便將電流從電源12傳導(dǎo)到負(fù)載16。由于控制器58、60可以使用開關(guān)30和32中的IGCT以更可控且近瞬時(shí)的方式關(guān)斷開關(guān)30和32，由此UPS14可以更快速地在ECO模式與正常模式之間進(jìn)行有效切換。因此，控制器58、60可以確保不將負(fù)載16長時(shí)間暴露于較差輸出電壓(Uk) 82質(zhì)量。另外，相對(duì)在開關(guān)30和32中使用其他類型的半導(dǎo)體裝置情況來說，使用IGCT的開關(guān)30和32中的總損失可以更小。
[0026]在某些實(shí)施例中，控制器58、60可以采用周期性操作方案進(jìn)行操作，以便增加每條旁路饋送路徑22和24的效率。也就是說，當(dāng)在ECO模式下操作時(shí)，控制器58、60可以在每條旁路饋送路徑22和24之間交替。因此，控制器58和60可以增加每條旁路饋送路徑22和24中的每個(gè)部件的 部件壽命，減小所施加在每條旁路饋送路徑22和24中的每個(gè)部件上的應(yīng)力，減少每條旁路饋送路徑22和24中的每個(gè)部件的操作小時(shí)數(shù)等等。
[0027]除了最大化使用每條旁路饋送路徑22和24的效率，控制器58、60還可以監(jiān)測旁路電流76、78并且檢測開關(guān)30、32是否已經(jīng)故障。下文將參照圖3對(duì)關(guān)于檢測開關(guān)30、32是否已經(jīng)故障的另外細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。
[0028]盡管圖1至2以單線圖形式來描繪UPS系統(tǒng)14，但應(yīng)注意，在某些實(shí)施例中，UPS系統(tǒng)14可以具有如三相的多個(gè)相位。例如，所提供給負(fù)載16的輸出AC電力(Uk)可以包括任何數(shù)量相位(例如，^、!^!^。因此，本說明書對(duì)處于一相的電流或電壓的參考意圖作為對(duì)處于每個(gè)相位的電流或電壓的參考。
[0029]圖3示出用于操作UPS系統(tǒng)10的流程圖。具體來說，圖3的流程圖示出一種用于確定UPS14應(yīng)當(dāng)何時(shí)在以ECO模式操作與正常模式操作之間切換的方法90。在某些實(shí)施例中，控制器58、60、62和64或多個(gè)控制器中的任何控制器可執(zhí)行方法90。
[0030]在方框92處，控制器58、60、62和64可以監(jiān)測傳導(dǎo)通過每個(gè)旁路饋送路徑22和24的電流I’ byp76、I”byp78。因此，UPS14可以通過經(jīng)由AC電源12對(duì)負(fù)載16提供電力而來在ECO模式下操作。
[0031]在方框94處，控制器58、60、62和64可以確定旁路饋送路徑22或24上的任何開關(guān)30和32是否已經(jīng)故障。在一個(gè)實(shí)施例中，如果開關(guān)30或32被指定為“關(guān)”或者處于斷開位置，并且控制器58、60、62和64接收到指示電流確實(shí)正在傳導(dǎo)通過其相應(yīng)旁路饋送路徑22或24的信號(hào)，那么控制器58、60、62和64可以確定對(duì)應(yīng)開關(guān)30或32已經(jīng)因潛在短路而故障，這可以朝旁路輸入端反向饋送電力。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果旁路饋送路徑22和24中的兩個(gè)開關(guān)30和32都被指定為“開”或者處于閉合位置，并且控制器58、60、62和64接收到指示傳導(dǎo)通過每條旁路饋送路徑22和24的電流大體不同的信號(hào)，那么控制器58、60、62和64可以確定開關(guān)30或32中的一個(gè)可能未能斷開。在又一個(gè)實(shí)施例中，控制器58、60,62和64可以控制通過每條旁路饋送路徑所傳導(dǎo)的電流的量，以使每條旁路饋送路徑可以相對(duì)均等地共享負(fù)載(包括過載)。因此，控制器58、60、62和64可以設(shè)計(jì)用于確保通過每條旁路饋送路徑所傳導(dǎo)的電流的量在整個(gè)操作范圍上相對(duì)平衡。
[0032]如果在方框94處控制器58、60、62和64確定旁路饋送路徑22或24上的任何開關(guān)并未故障，那么控制器58、60、62和64可以返回方框92并且繼續(xù)監(jiān)測傳導(dǎo)通過每條旁路饋送路徑22和24的電流I’ byp76、I”byp78。然而，如果控制器58、60、62和64確定旁路饋送路徑22或24上的任何開關(guān)已經(jīng)故障，那么控制器58、60、62和64可以繼續(xù)至方框96。
[0033]在方框96處，控制器58、60、62和64能夠以正常模式來操作UPS14。也就是說，控制器58、60、62和64可以將信號(hào)發(fā)送到開關(guān)30和32以使其斷開并且將信號(hào)發(fā)送到整流器38和40以及逆變器46和48以便向負(fù)載16提供輸出電壓Uk。
[0034]本發(fā)明的技術(shù)效果包括提供冗余UPS系統(tǒng)，所述冗余UPS系統(tǒng)提供改進(jìn)的可靠性。另外，由于開關(guān)30和32可以包括使用強(qiáng)迫換流裝置(例如，IGCT)，因此在UPS14中的ECO操作模式與正常操作模式之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)換可以更快發(fā)生，從而改進(jìn)操作模式間的轉(zhuǎn)換。另夕卜，本發(fā)明的技術(shù)效果包括對(duì)負(fù)載16提供更大保護(hù)，尤其是在如以ECO模式進(jìn)行連續(xù)旁路操作的過程中。另外，通過以周期性模式來操作UPS系統(tǒng)，UPS可以具有改進(jìn)的效率，同時(shí)使其部件的操作壽命最大化。
[0035]本說明書使用實(shí)例來公開本發(fā)明、包括最佳模式，同時(shí)也使所屬領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明、包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行所涵蓋的任何方法。本發(fā)明的專利保護(hù)范圍由權(quán)利要求書界定，并且可以包括所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員所想出的其他實(shí)例。如果此類其他實(shí)例具有的結(jié)構(gòu)元素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或者如果此類其他實(shí)例包括的等效結(jié)構(gòu)元素與權(quán)利要求書的字面意義并無大體差別，那么此類其他實(shí)例也在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種不間斷電源系統(tǒng)，所述UPS系統(tǒng)包括: 整流器，所述整流器經(jīng)配置連接到交流(AC)電壓源上； 逆變器，所述逆變器經(jīng)配置連接到所述整流器上并配置用于將可控AC電壓輸出到負(fù)載； 多個(gè)開關(guān)，所述多個(gè)開關(guān)經(jīng)配置連接到所述AC電壓源上并配置用于在閉合時(shí)將電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載，其中所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)彼此并聯(lián)連接，并且其中所述多個(gè)開關(guān)并聯(lián)連接到所述整流器和所述逆變器上； 至少一個(gè)控制器，所述至少一個(gè)控制器經(jīng)配置連接到所述整流器和所述逆變器上；以及 多個(gè)控制器，其中所述多個(gè)控制器中的每個(gè)控制器經(jīng)配置連接到所述多個(gè)開關(guān)中的相應(yīng)開關(guān)上，其中所述至少一個(gè)控制器與所述多個(gè)控制器通過至少兩條通信總線彼此通信。
2.如權(quán)利要求1所述的UPS系統(tǒng)，其中所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)適用于傳導(dǎo)與所述AC電壓源的輸出對(duì)應(yīng)的電流。
3.如權(quán)利要求1所述的UPS系統(tǒng)，其中所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)都是靜態(tài)開關(guān)模塊(SSM)。
4.如權(quán)利要求3所述的UPS系統(tǒng)，其中每個(gè)開關(guān)包括多個(gè)強(qiáng)迫換流裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的UPS系統(tǒng)，其中每個(gè)開關(guān)包括多個(gè)集成門極換流晶閘管(IGCT)。
6.如權(quán)利要求4所述的UPS系統(tǒng)，其中所述多個(gè)控制器中的每個(gè)控制器配置用于控制每個(gè)開關(guān)中的所述多個(gè)強(qiáng)迫換流裝置中每一個(gè)的操作。
7.如權(quán)利要求1所述的UPS系統(tǒng)，其包括:隔離開關(guān)，所述隔離開關(guān)經(jīng)配置連接在所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)與經(jīng)配置連接到所述AC電壓源上的輸入端子之間。
8.如權(quán)利要求1所述的UPS系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)控制器配置用于將第一信號(hào)發(fā)送到所述整流器和所述逆變器，其中所述第一信號(hào)配置用于通過所述整流器和所述逆變器將電流從所述AC電壓源傳導(dǎo)到所述負(fù)載，并且其中所述多個(gè)控制器配置用于將第二信號(hào)發(fā)送到所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)，其中所述第二信號(hào)配置用于在所述AC電壓源所輸出的AC電壓質(zhì)量不在容差水平內(nèi)時(shí)斷開每個(gè)開關(guān)。
9.如權(quán)利要求1所述的UPS系統(tǒng)，其中所述多個(gè)開關(guān)配置用于從所述AC電壓源同時(shí)向所述負(fù)載提供電力。
10.如權(quán)利要求1所述的UPS系統(tǒng)，其中所述多個(gè)開關(guān)配置用于從所述AC電壓源周期性地向所述負(fù)載提供電力。
11.一種方法，所述方法包括: 對(duì)傳導(dǎo)通過多個(gè)開關(guān)的多個(gè)電流進(jìn)行監(jiān)測，其中每個(gè)開關(guān)配置用于將AC電壓源連接到負(fù)載上； 確定所述多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)是否已經(jīng)故障；以及 在所述多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)故障時(shí)，將信號(hào)發(fā)送到多個(gè)控制器以便使用至少一個(gè)整流器和至少一個(gè)逆變器向所述負(fù)載提供電力，其中所述多個(gè)控制器包括: 所述控制器的第一集合，其中每一個(gè)連接到所述至少一個(gè)整流器和所述至少一個(gè)逆變器上；以及所述控制器的第二集合，其中每一個(gè)連接到所述多個(gè)開關(guān)中的相應(yīng)開關(guān)上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中確定所述多個(gè)開關(guān)中的所述至少一個(gè)開關(guān)是否已經(jīng)故障包括接收指示:在所述至少一個(gè)開關(guān)斷開時(shí)，電流正在傳導(dǎo)通過所述至少一個(gè)開關(guān)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中確定所述多個(gè)開關(guān)中的所述至少一個(gè)開關(guān)是否已經(jīng)故障包括接收指示:在所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)閉合時(shí)，所述多個(gè)電流中的至少兩個(gè)流體彼此大體不同。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法包括: 確定所述多個(gè)電流中的至少一個(gè)電流是否正在反向饋送到所述多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)中；以及 在所述多個(gè)開關(guān)中的所述至少一個(gè)開關(guān)故障時(shí)，使用所述至少一個(gè)整流器和所述至少一個(gè)逆變器向所述負(fù)載提供電力，其中所述至少一個(gè)整流器和所述至少一個(gè)逆變器并聯(lián)連接到所述多個(gè)開關(guān)上。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中使用所述至少一個(gè)整流器和所述至少一個(gè)逆變器向所述負(fù)載提供電力包括切斷所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)，其中每個(gè)開關(guān)使用至少一個(gè)強(qiáng)迫換流裝置切斷。
16.一種控制器，所述控制器配置用于: 連接到第一整流器和第一逆變器上，其中所述第一整流器經(jīng)配置連接到AC電壓源上，并且其中所述第一逆變器配置用于將可控AC電壓輸出到負(fù)載； 通過多條通信總線與多個(gè)其他控制器通信，其中所述多個(gè)其他控制器中的每一個(gè)配置用于分別連接到: 第二整流器和第二逆變器，其中所述第二整流器經(jīng)配置連接到所述第二逆變器上，并且其中所述第二整流器和所述第二逆變器經(jīng)配置并聯(lián)連接到所述第一整流器和所述第一逆變器上； 開關(guān)，所述開關(guān)經(jīng)配置連接到所述AC電壓源上并且配置用于將來自所述AC電壓源的AC電壓提供給所述負(fù)載；或者 其組合； 將信號(hào)發(fā)送到連接至所述開關(guān)上的相應(yīng)其他控制器，其中所述信號(hào)配置用于在所述AC電壓質(zhì)量不在容差水平內(nèi)時(shí)斷開所述開關(guān)。
17.如權(quán)利要求16所述的控制器，其中所述開關(guān)適用于傳導(dǎo)與所述第一整流器和所述第一逆變器的輸出對(duì)應(yīng)的電流。
18.如權(quán)利要求16所述的控制器，其中所述控制器配置用于在所述AC電壓質(zhì)量不在容差水平內(nèi)時(shí)將信號(hào)發(fā)送到所述第一整流器和所述第一逆變器，以便通過所述第一整流器和所述第一逆變器將來自所述AC電壓源的電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
19.如權(quán)利要求16所述的控制器，其中所述開關(guān)包括多個(gè)強(qiáng)迫換流裝置，并且其中所述多個(gè)其他控制器中的相應(yīng)其他控制器配置用于對(duì)所述多個(gè)強(qiáng)迫換流裝置的操作進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103904726SQ201310741417
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】S.科隆比, L.朱恩蒂尼 申請人:通用電氣公司