本發(fā)明涉及不間斷電源ups，尤其涉及控制ups輸入電流的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代的不間斷電源(uninterruptiblepowersupply，ups)的主要優(yōu)點在于它的不間斷供電能力。圖1給出了一個示例的典型ups的結(jié)構(gòu)示意。如圖1所示，ups通常包括整流/升壓單元、逆變器、充電器、電池、控制單元、轉(zhuǎn)換開關(guān)等，其一端連接電網(wǎng)另一端連接負載。在市電交流輸入正常時，ups通過整流器把來自電網(wǎng)的交流電整流成直流電，再通過逆變器把直流電逆變成穩(wěn)定無雜質(zhì)的交流電提供給負載使用，同時還通過充電器給其內(nèi)部的電池充電。一旦市電交流輸入異常，比如欠壓了或者停電了又或者頻率異常了，那么ups通過逆變器將電池的直流電逆變成穩(wěn)定無雜質(zhì)的交流電，繼續(xù)給負載使用。ups控制單元(也可稱為控制器)主要用于管理和配置諸如整流器、充電器之類的其他ups組件、ups工作模式等等。

通常在負載恒定的情況下，當輸入電壓降低時，輸入電流必然會增大，特別是在滿載情況下，當ups輸入電壓為額定輸入電壓(在下文中也可簡稱為額定電壓)時，其輸入電流將達到額定輸入電流(在下文中也可簡稱為額定電流)，隨著輸入電壓的繼續(xù)降低，輸入電流可能會遠遠超過額定電流，這直接導致輸入端器件(如插頭、插座、端子臺等)和線材(如電源線)發(fā)熱情況出現(xiàn)，因此需要選擇足夠裕量線徑的物料，但又會導致成本增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于自適應控制ups輸入電流及ups控制器的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一方面，本發(fā)明提供了一種用于控制ups輸入電流的方法，該方法包 括：

檢測ups的輸入電壓；

當所述輸入電壓介于輸入電壓下限與額定電壓之間時，調(diào)整充電器電流以使得ups輸入電流基本上低于或接近額定輸入電流；

其中充電器電流與輸入電壓之間至少滿足下列條件：(額定功率/ups效率+充電器額定輸出電壓*充電器電流/充電器效率)/所述輸入電壓≤額定輸入電流。

其中，所述ups效率和充電器效率為小于或等于1的實數(shù)。

在一個實施例中，該方法還包括根據(jù)ups的負載情況來選擇對應的輸入電壓下限。

在又一個方面，本發(fā)明提供了一種用于控制ups輸入電流的方法，該方法包括：

檢測ups的輸入電壓；

檢測ups的充電器的當前電流值；

當所述輸入電壓大于輸入電壓下限時，調(diào)整充電器電流以使得ups輸入電流基本上低于或接近額定輸入電流；

其中所述調(diào)整充電器電流包括：

根據(jù)下面的公式計算與該輸入電壓對應的充電器電流值i：

i＝(輸入電壓-輸入電壓下限)*充電器最大輸出電流/(額定電壓-輸入電壓下限)；

判斷該經(jīng)計算得到的充電器電流值是否小于充電器的當前電流值，如果小于，則將充電器的電流值設(shè)置成小于或等于該經(jīng)計算得到的充電器電流值。

其中，該方法還包括根據(jù)ups的負載情況來選擇對應的輸入電壓下限。

在又一方面，本發(fā)明提供了一種ups控制器，包括：

電壓檢測單元，用于檢測ups的輸入電壓；

電流調(diào)整單元，響應于所述電壓單元檢測到所述輸入電壓介于輸入電壓下限與額定電壓之間，調(diào)整充電器電流以使得ups輸入電流基本上低于或接近額定輸入電流；

其中充電器電流與輸入電壓之間至少滿足下列條件：(額定功率/ups效率+充電器額定輸出電壓*充電器電流/充電器效率)/所述輸入電壓≤額 定輸入電流。

在又一個方面，本發(fā)明提供了一種ups控制器，包括：

電壓檢測單元，用于檢測ups的輸入電壓；

電流檢測單元，用于檢測ups的充電器的當前電流值；

電流調(diào)整單元，用于響應于所述電壓單元檢測到所述輸入電壓大于輸入電壓下限，調(diào)整充電器電流以使得ups輸入電流基本上低于或接近額定輸入電流；

其中所述調(diào)整充電器電流包括：

根據(jù)下面的公式計算與該輸入電壓對應的充電器電流i：

i＝(所述輸入電壓-輸入電壓下限)*充電器最大輸出電流/(額定輸入電壓-輸入電壓下限)；以及

判斷該經(jīng)計算得到的充電器電流值是否小于充電器的當前電流值，如果小于，則將充電器的電流值設(shè)置成小于或等于該經(jīng)計算得到的充電器電流值。

其中，所述電流調(diào)整單元還被配置為根據(jù)ups的負載情況來選擇對應的輸入電壓下限。

在又一方面，本發(fā)明還提供了一種不間斷電源，包括上述的ups控制器。

本發(fā)明在輸入電壓發(fā)生變化的情況下，通過自適應調(diào)節(jié)充電電流來使得ups輸入電流基本上接近或低于額定輸入電流，從而在現(xiàn)有產(chǎn)品規(guī)格基礎(chǔ)上解決發(fā)熱問題，同時避免增加例如輸入線材物料等成本。

附圖說明

以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中：

圖1為ups結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于控制ups輸入電流的方法的流程示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的ups電流與電壓變化曲線圖示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體 實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如上文所討論的，當市電異常時ups將從市電工作模式切換至電池工作模式，下文中將能保證ups處于市電工作模式的最低輸入電壓稱為輸入電壓下限。ups的輸入電壓下限會隨ups負載狀況的不同而改變。通常在出廠時會為ups設(shè)備規(guī)定滿載情況下的輸入電壓下限，那么對于其他負載情況可以確定相應的輸入電壓下限。例如，負載在0-39％之間時，設(shè)置輸入電壓下限為100v；負載在40％-69％之間時設(shè)置輸入電壓下限為130v；負載在70％-99％時，設(shè)置輸入電壓下限為150v；負載≥100％時，設(shè)置輸入電壓下限為170v。又例如，當負載≤50％時，設(shè)置輸入電壓下限為100v；負載在51％-99％之間時，設(shè)置輸入電壓下限與當前負載之間滿足關(guān)系式：輸入電壓下限＝100+1.2×((當前負載-50％)×100)；負載≥100％時，設(shè)置輸入電壓下限為160v。以上僅是舉例說明，對于不同的ups，其不同負載情況下輸入電壓下限的設(shè)置方法是不同的。另外，還會為ups設(shè)備規(guī)定額定功率、ups效率、功率因素、輸入電壓范圍、額定輸入電壓、充電器額定輸出電壓、充電器最大輸出電流、充電器效率等參數(shù)。而ups的額定輸入電流為ups的總有效功率與額定輸入電壓的比值，即額定輸入電流＝(額定功率/ups效率+充電器額定輸出電壓*充電器最大輸出電流/充電器效率)/額定輸入電壓?？梢钥闯觯~定輸入電壓可以理解為在ups的負載和充電器均滿負荷運行情況下使得ups輸入電流達到額定輸入電流的輸入電壓。

根據(jù)功率計算公式p＝ui(即，功率＝電壓*電流)可知，在保持功率不變的情況下，當電壓降低時，電流會變大。因此，在保持ups額定功率不變(即ups負載為額定滿載)的情況下，當ups輸入電壓為額定電壓時，其輸入電流將達到額定電流值，而當輸入電壓低于額定輸入電壓時，輸入電流必然會增大，甚至會遠遠超過額定輸入電流，從而導致輸入線材和輸入端器件發(fā)熱。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于控制ups輸入電流的方法的流程示意圖。該方法包括檢測ups的輸入電壓，以及根據(jù)ups輸入電壓的變化調(diào)整ups內(nèi)部的充電器電流，以使得即使是在滿載情況下ups輸入電流也基本上能保持接近或低于額定輸入電流。更具體地，在負載恒定的情況下，當輸入電壓介于輸入電壓下限與額定電壓之間時，調(diào)整充電器電流以使得ups輸入電流接近或低于額定電流；其中充電器電流與ups輸入 電壓之間至少滿足下列條件：(額定功率/ups效率+充電器額定輸出電壓*充電器電流/充電器效率)/所述輸入電壓≤額定輸入電流。其中ups效率和充電器效率均為小于或等于1的實數(shù)，根據(jù)ups類型不同而有所差別。

在ups內(nèi)部的充電器所需要的電流也屬于ups輸入電流的一部分。實際上，忽略ups其他損耗不提，ups輸入電流可以主要看成由負載電流和充電器電流構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明實施例的方法在輸入電壓降低且負載電流增加時，通過減少充電電流來盡量使輸入電流等于或小于額定電流，從而可避免電流急劇增大造成的發(fā)熱狀況。

為了進一步說明該方法的效果，發(fā)明人采用3千伏安ups為例，其輸入電壓范圍為100v-300v、功率因素為0.8pf、效率為0.9、額定功率為2400瓦特、在滿載情況下ups的輸入電壓的下限為160v，額定輸入電壓為210v、充電器額定輸出電壓為108v，充電器最大輸出電流為7a、充電器效率為0.93?？紤]到滿載情況下當ups輸入電壓低于額定輸入電壓時，其輸入電流很容易就會超過額定電流。下文主要以負載為額定滿載的情況進行舉例說明，但并非對此進行任何限制。對于其他負載情況，只要針對該負載情況相應地適當調(diào)整輸入電壓下限。圖3給出了該ups的電流與電壓變化曲線圖。下面按照電壓范圍分三段對圖3進行說明：

(1)輸入電壓低于輸入電壓下限

在滿載情況下該ups輸入電壓低于160v時為市電異常，ups從市電工作模式切換至電池工作模式，充電器關(guān)閉，由ups內(nèi)部的電池給負載供電。從圖3可以看出，在這種情況下，該ups輸入電流和充電器電流均為0a。

(2)輸入電壓大于額定電壓

在滿載情況下當ups輸入電壓大于額定電壓210v時，充電電流恒定為7a，而ups輸入電流開始隨著電壓的升高而越來越低于額定電流值。

(3)輸入電壓介于輸入電壓下限與額定電壓之間

參考圖3中a點，其指示在ups負載為額定滿載(即負載功率為2400瓦特)、輸入電壓達到額定電壓210v的情況下，ups的輸入電流達到的額定電流。ups的總功率基本上可以看成由負載功率和充電器功率構(gòu)成，由此，可以通過下面公式得到輸入電流值，即：

輸入電流＝(負載功率/ups效率+充電器功率/充電器效率)/輸入電壓公式(a)；

通過該公式(a)可以計算出a點對應的輸入電流值(即額定電流)為(2400w/0.9+(108v*7a)/0.93)/210v≈16.569a，其中0.9指示ups的效率，0.93指示充電器的效率。ups的效率和充電器的效率視具體機型而不同，其范圍通?？梢栽赱0.9,1]之間。在該實施例中，在上述公式中采用效率因子只是為了計算更精確。當然，不考慮其他損耗的情況下，即理想狀態(tài)下效率為1，則a點對應的輸入電流值為(2400w+108v*7a)/210v≈15a。

參考圖3中從a點至b點的虛線，當輸入電壓低于額定電壓時，隨著輸入電壓的降低，輸入電流持續(xù)增大。當輸入電壓低至160v時，輸入電流值增大至約21.747a，遠超于額定輸入電流16.569a，這無疑會引起器件和線材發(fā)熱。

而根據(jù)上述的本發(fā)明的實施例的用于控制ups輸入電流的方法，例如，當檢測到輸入電壓位于160v-210v之間時，重新設(shè)置充電器電流，該充電器電流與當前的輸入電壓之間滿足：(額定功率/ups效率+充電器額定輸出電壓*充電器電流/充電器效率)/輸入電壓≤額定輸入電流。也就是說對于當前的輸入電壓而言，將其對應的充電器電流值設(shè)置為滿足：

充電器電流≤(額定輸入電流*輸入電壓-額定功率/ups效率)*充電器效率/充電器額定輸出電壓(公式(b))。其結(jié)果如圖3中從a點至e點之間的實線所指示的，當輸入電壓介于輸入電壓下限與額定電壓之間時，采用上述本發(fā)明實施例的方法在輸入電壓降低時減少充電器電流，可以使得ups的輸入電流整體基本上接近或低于額定輸入電流。

其中充電器的可調(diào)整范圍為0a至充電器最大輸出電流值。參考圖3中c點，輸入電壓達到額定電壓210v，ups的輸入電流為額定電流的情況下，充電器的電流為充電器的最大輸出電流，即7a，而根據(jù)公式(b)得到的充電器電流應設(shè)置在約7a附近，即等于(16.569a*210v-2400/0.9)*0.93/108v。參考圖3中d點，當輸入電壓降低至160v時，根據(jù)公式(b)得到充電器電流應設(shè)置約0a，(即等于(16.569a*160v-2400/0.9)*0.93/108v。當輸入電壓低于160v時，充電器關(guān)閉，ups從市電工作模式切換至電池工作模式。從圖3中c點至d點的線條可以看出，隨著輸入電壓增大，增大充電電流，隨著輸入電壓的降低，降低充電器電流，從而使得ups輸入電流即使是在滿載情況下也能整體上保持在額定電流附近(如a點至e點的線條所示)。

通過上述分析可以看出，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制ups輸入電流 的方法通過基于輸入電壓的變化自適應地調(diào)整充電器電流，能有效地保持ups輸入電流基本上低于或接近額定電流，從而在現(xiàn)有線材規(guī)格的基礎(chǔ)上解決了因輸入電流增大而造成的發(fā)熱問題，同時避免了成本增加。而且該方法方便實現(xiàn)，例如可以集成于現(xiàn)有ups的控制邏輯或控制電路中，也可以作為單獨的充電器控制邏輯來實現(xiàn)，或者集成于現(xiàn)有的ups充電器控制邏輯中。

繼續(xù)參考圖3，在又一個實施例中，為使控制ups輸入電流的方法更簡單，可以將圖3中所示的從c點至d點之間的線段完全看成直線線段，這樣在輸入電壓介于輸入電壓下限與額定電壓之間，指示充電器電流的直線的斜率可由c點和d點的取值來確定，即該斜率ratio＝充電器最大輸出電流/(額定輸入電壓-輸入電壓下限)?？梢詫⒃撔甭史Q為降額因子，這樣當輸入電壓介于輸入電壓下限與額定電壓之間時，可以按照下面的公式(c)來設(shè)置充電器電流，以隨著輸入電壓降低而減少充電器電流，使ups的輸入電流即使是在滿載情況下也能整體上接近或低于額定電流：

充電器電流≤(輸入電壓-輸入電壓下限)*降額因子公式(c)。

更具體地，在該實施例中，該方法包括在檢測到輸入電壓大于輸入電壓下限時，根據(jù)公式(c)計算與該輸入電壓對應的充電器電流，如果所計算的充電器電流值小于當前的充電器電流值，則對充電器進行設(shè)置，將充電器電流值設(shè)置成等于或小于所計算的充電器電流值；否則可以保持充電器電流不變。通?？梢酝ㄟ^ups的控制單元或控制器來設(shè)置充電器的電流。

在本發(fā)明的又一個實施例中，提供了一種ups控制器，該控制器包括電壓檢測單元和電流調(diào)整單元。其中電壓檢測單元監(jiān)控ups的輸入電壓，并且當檢測到輸入電壓介于輸入電壓下限與額定輸入電壓之間時發(fā)出信號給電流調(diào)整單元。電流調(diào)整單元響應于收到來自電壓檢測單元的信號，調(diào)整充電器電流以使得ups輸入電流即使在滿載情況下也能基本上接近或低于額定輸入電流；其中充電器電流與ups輸入電壓之間至少滿足下列條件：(額定功率/ups效率+充電器額定輸出電壓*充電器電流/充電器效率)/所述輸入電壓≤額定輸入電流。

在本發(fā)明的又一個實施例中，提供了一種ups控制器，該控制器包括電壓檢測單元、電流檢測單元和電流調(diào)整單元。其中電流檢測單元可以檢查ups充電器的當前電流值。電壓檢測單元檢測ups的輸入電壓，并且當檢測到輸入電壓大于輸入電壓下限時發(fā)出信號給電流調(diào)整單元。電流調(diào) 整單元響應于收到來自電壓檢測單元的信號，通過下面的方式調(diào)整充電器電流以使得ups輸入電流即使在滿載情況下也能基本上接近或低于額定輸入電流：

根據(jù)下面的公式計算與該輸入電壓對應的充電器電流：

充電器電流＝(輸入電壓-輸入電壓下限)*充電器最大輸出電流/(額定輸入電壓-輸入電壓下限)；

如果經(jīng)計算得到的充電器電流值小于當前的充電器電流值，可以將充電器的電流值設(shè)置成小于或等于該經(jīng)計算得到的充電器電流值；否則可以保持充電器電流不變。

雖然本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實施例進行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這里所描述的實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還包括所做出的各種改變以及變化。