不间断电源自适应输出电压控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种不间断电源以及不间断电源自适应输出电压控制系统，该不间断电源包括：整流器，其耦接至不间断电源的输入并且将具有第一交流电压的第一交流转换为直流；逆变器，其耦接至不间断电源的输出并且将该直流转换为具有第二交流电压的第二交流。旁路开关在旁路状态下时将整流器和逆变器旁路并且将旁路电力从输入提供至输出。控制模块在旁路模式下时将旁路开关切换到旁路状态，而在UPS模式下时将旁路开关切换到非旁路状态。在从旁路模式切换到UPS模式之后，控制模块在自适应电压控制模式下时，在第一电压水平与第二电压水平之间调节第二交流电压。

【技术实现步骤摘要】
不间断电源自适应输出电压控制系统相关申请的交叉引用本申请要求于2011年6月3日提交的美国临时申请第61/492953号的权益，上述申请的全部公开内容通过引用合并到本文中。
本公开内容总体上涉及不间断电源，并且更具体地涉及不间断电源的电压控制。
技术介绍
本文所提供的
技术介绍
的描述是为了一般性地介绍本公开内容的背景。当前命名的专利技术人的达到在本
技术介绍
部分中描述的程度的工作、以及在提交申请时可能没有被当作现有技术的描述的各个方面，既不明显地也不隐含地被认为是相对于本公开内容的现有技术。不间断电源（UPS）在向数据中心供电中使用。在这一方面，除了在来自电力公共设施（utility）的电力中断的情况下向数据中心提供备用电力之外，UPS也可以对来自电力公共设施的电力进行调节。电力公共设施变电站（substation）将公共电力（utilitypower）下转换以生成提供给UPS的变电站电力，该UPS对变电站电力进行调节。UPS中的每个具有在市电中断的情况下提供电力的备用电源。例如，UPS可以向数据中心的一个或更多个服务器的一个或更多个电源提供电力。数据中心可以具有多个负载（例如，服务器）。每个负载具有可以在输入电压的范围内操作的电源（负载电源）。负载电源的效率可以基于其输入电压而变化。像这样，每个负载电源可以具有负载电源以最大效率水平操作的相应的输入电压。例如，负载电源能够以从208VAC到240VAC的范围的输入电压来操作。然而，当负载电源具有240VAC的输入电压时，负载电源可以以最大效率水平操作。在这一方面，在美国普遍使用的服务器电源通常在其输入电压为240VAC时以最大效率操作。一个或更多个不间断电源（UPS）可以用于向数据中心的负载电源提供输出电压。UPS以变电站电压（例如，208VAC）接收来自变电站的电力并且可以各自被配置成以固定的额定输出电压提供输出电力。UPS通常可以具有UPS模式和旁路模式。当在UPS模式下时，UPS可以对变电站电压进行调整、滤波和调节以便提供输出电力。每个UPS可以包括旁路开关，当UPS在旁路模式下时，旁路开关处于旁路状态（例如，闭合的）并且将具有变电站电压的来自公共设施的电力直接提供给负载电源。这可以在UPS中发生故障或来自公共设施的输入电力足够纯净（clean）以使得不需要调节时执行。在旁路模式下，UPS的组件（例如，变压器、整流器、逆变器等）被旁路以将具有变电站电压的来自公共设施的电力直接提供给UPS的输出，并由此直接提供给负载电源。如果UPS被配置成将来自变电站电压（在本文中称为“静态旁路电压”）的电力的电压升高到比变电站电压更高的电压（例如240VAC）以用于负载电源（在本文中称为“有效电压”）的最大工作效率，UPS的输出电压会突然下降。这可以发生在UPS从UPS模式切换到旁路模式时。以美国为例，当UPS从UPS模式切换到旁路模式时，UPS的输出电压会从有效电压水平240VAC突然下降到静态旁路电压水平208VAC。该突然的电压降会负面影响负载电源和/或相应的负载的操作。为了阻止旁路事件期间的电压降，UPS可以被配置成在UPS模式下向负载电源提供与在旁路模式期间提供的输出电压相同的输出电压，例如在每个模式下输出的208VAC。然而，这防止负载电源和/或相应的负载以最大效率水平操作。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种不间断电源。不间断电源具有耦接至不间断电源的输入的整流器，该整流器将具有第一交流电压的第一交流转换为直流。不间断电源还包括耦接至不间断电源的输出的逆变器，该逆变器将通过直流总线提供的直流转换为具有第二交流电压的第二交流。旁路开关具有旁路状态和非旁路状态，其中，旁路开关被配置成在旁路状态下时将整流器和逆变器旁路并且将旁路电压从输入提供到输出。控制模块在旁路模式和UPS模式下操作。控制模块在旁路模式下时将旁路开关切换到旁路状态，而在UPS模式下时将旁路开关切换到非旁路状态。当控制模块在UPS模式下时，控制模块还在正常UPS模式和自适应电压控制模式下操作。在从旁路模式切换到UPS模式时，控制模块在自适应电压控制模式下操作时将第二交流电压从第一水平调节到第二水平。在一个方面，提供了一种操作不间断电源的方法。该方法包括：通过整流器，将第一交流转换为直流；以及通过逆变器，将该直流转换为具有第二交流电压的第二交流。该方法还包括确定要在旁路模式下还是UPS模式下操作不间断电源。该方法包括在旁路模式下时将旁路开关切换到旁路状态，并且当操作在旁路模式下时，通过从不间断电源的输入经由旁路开关向不间断电源的输出以旁路电压提供电力，来将整流器和逆变器旁路。当在UPS模式下时，旁路开关切换到非旁路状态。在从旁路模式切换到UPS模式之后，当在UPS模式中的自适应控制模式下操作时，在第一电压水平与第二电压水平之间调节第二交流电压。根据下文中提供的详细描述，本公开内容的另外的适用领域将变得明显。应该理解，详细的描述以及具体示例仅意在说明的目的，而无意限制本公开内容的范围。附图说明根据详细的描述和附图，将更充分地理解本公开内容，在附图中：图1是根据本公开内容的一个方面的UPS系统的功能框图；图2是根据本公开内容的一个方面的UPS控制电路的功能框图；图3是根据本公开内容的一个方面的整流器控制模块的功能框图；图4是根据本公开内容的一个方面的逆变器控制模块的功能框图；图5是根据本公开内容的一个方面的模块化UPS控制系统的功能框图；图6是根据本公开内容的一个方面的自适应地调节UPS的输出电压的方法的流程图；图7是根据本公开内容的一个方面的切换到旁路模式的方法的流程图；以及图8是根据本公开内容的一个方面的、在故障的情况下切换到旁路模式的方法的流程图。具体实施方式前面的描述在本质上仅仅是说明性的，并且决不意图限制本公开内容、其应用或用途。可以以各种形式来实施本公开内容的广泛的教示。因此，虽然本公开内容包括具体示例，但是不应如此限制本公开内容的实际范围，由于在研究附图、说明书和所附权利要求时其他修改将变得明显。为了清楚起见，将在附图中使用相同的附图标记来标识相似的元件。如本文所使用的，短语A、B和C中的至少一个应该被解释为表示使用非排他性的逻辑或（OR）的逻辑（A或B或C）。应当理解，在不改变本公开内容的原理的情况下，可以以不同的次序（或同时）执行方法中的一个或更多个步骤。如本文所使用的，术语“模块”可以指以下各项的一部分或包括以下各项：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享的、专用的、或组）；提供所描述的功能的其他合适的硬件组件；或例如片上系统中的上述的一些或全部的组合。术语“模块”可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享的、专用的或组）。上面所使用的术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类、和/或对象。上面所使用的术语“共享的”表示可以使用单个（共享的）处理器执行来自多个模块的一些或全部的代码。另外，来自多个模块的一些或全部的代码可以由单个（共享的）存储器来存储。上面所使用的术语“组”表示可以使用一组处理器执行来自单个模块的一些或全部的代码。另外，可以使用一组存储器来存储来自单个模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不间断电源UPS，包括：整流器，所述整流器耦接至所述不间断电源的输入并且将具有第一交流电压的第一交流转换为提供至直流总线的直流；逆变器，所述逆变器耦接至所述不间断电源的输出并且将通过所述直流总线提供的直流转换为具有第二交流电压的第二交流；旁路开关，所述旁路开关具有旁路状态和非旁路状态，其中，所述旁路开关被配置成当在所述旁路状态下时，将所述整流器和所述逆变器旁路并且从所述输入向所述输出提供旁路电压；以及控制模块，所述控制模块在旁路模式和UPS模式下操作，其中，所述控制模块在所述旁路模式下时将所述旁路开关切换到所述旁路状态，而在所述UPS模式下时将所述旁路开关切换到所述非旁路状态，其中，在所述UPS模式下时，所述控制模块还在正常UPS模式和自适应电压控制模式下操作，以及其中，在从所述旁路模式切换到所述UPS模式时，所述控制模块当在所述自适应电压控制模式下操作时，将所述第二交流电压从第一水平调节到第二水平。

【技术特征摘要】
1.一种不间断电源，包括：整流器，所述整流器耦接至所述不间断电源的输入并且将具有第一交流电压的第一交流转换为提供至直流总线的直流；逆变器，所述逆变器耦接至所述不间断电源的输出并且将通过所述直流总线提供的直流转换为具有第二交流电压的第二交流；旁路开关，所述旁路开关具有旁路状态和非旁路状态，其中，所述旁路开关被配置成当在所述旁路状态下时，将所述整流器和所述逆变器旁路并且从所述输入向所述输出提供旁路电压；以及控制模块，所述控制模块在旁路模式和不间断电源模式下操作，其中，所述控制模块在所述旁路模式下时将所述旁路开关切换到所述旁路状态，而在所述不间断电源模式下时将所述旁路开关切换到所述非旁路状态，其中，在所述不间断电源模式下时，所述控制模块还在正常不间断电源模式和自适应电压控制模式下操作，所述控制模块确定是否要在所述旁路模式与所述不间断电源模式之间发生切换，并且如果要发生切换以及当在所述自适应电压控制模式下操作时，所述控制模块在第一水平与第二水平之间斜升或逐渐减小所述第二交流电压，所述第一水平是在所述旁路模式期间提供的交流电压，并且所述第二水平是在所述自适应电压控制模式期间提供的交流电压。2.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述控制模块：在从所述旁路模式切换到所述不间断电源模式时以及当在所述自适应电压控制模式下操作时，将所述第二交流电压从所述第一水平斜升到所述第二水平；并且在从所述不间断电源模式切换到所述旁路模式之前以及当在所述自适应电压控制模式下操作时，将所述第二交流电压从所述第二水平斜降或逐渐减小到所述第一水平。3.根据权利要求1所述的不间断电源，还包括故障检测模块，所述故障检测模块对所述不间断电源的至少一个装置的至少一个参数进行监视并且基于所述至少一个参数来生成故障信号，其中，所述控制模块基于所述故障信号将所述第二交流电压从所述第二水平调节到所述第一水平。4.根据权利要求3所述的不间断电源，其中，所述故障检测模块确定故障的类型，并且在所述故障信号中表示所述故障的类型；以及所述控制模块基于所述故障的类型将所述旁路开关从所述非旁路状态切换到所述旁路状态。5.根据权利要求4所述的不间断电源，其中，所述控制模块：基于所述故障的类型，确定是否要在所述第二交流电压没有逐渐减小的情况下执行从所述自适应电压控制模式到所述旁路模式的切换；当故障为第一类型时，将所述第二交流电压从所述第二水平逐渐减小到所述第一水平并且将所述旁路开关从所述非旁路状态切换到所述旁路状态；以及当故障为第二类型时，将所述旁路开关从所述非旁路状态切换到所述旁路状态并且将所述第二交流从所述第二水平调节到所述第一水平，而不将所述第二交流电压从所述第二水平逐渐减小到所述第一水平。6.根据权利要求5所述的不间断电源，其中，所述控制模块：确定所述第二交流电压和所述不间断电源的输出电压中的至少一个电压是否与所述不间断电源的输入电压和所述第一交流电压中的至少一个电压匹配；以及当所述第二交流电压和所述不间断电源的输出电压中的所述至少一个电压与所述不间断电源的输入电压和所述第一交流电压中的所述至少一个电压匹配时，将所述旁路开关从所述非旁路状态切换到所述旁路状态。7.根据权利要求4所述的不间断电源，其中，所述控制模块：基于所述故障的类型，确定是否要执行从所述自适应电压控制模式到所述旁路模式的即时切换；当故障不是即时故障时，将所述第二交流电压从所述第二水平斜降到所述第一水平并且将所述旁路开关从所述非旁路状态切换到所述旁路状态；以及当故障是即时故障时，将所述旁路开关从所述非旁路状态切换到所述旁路状态并且将所述第二交流电压从所述第二水平调节到所述第一水平，而不将所述第二交流电压从第二电压基准斜降到所述第一水平。8.根据权利要求7所述的不间断电源，其中，所述至少一个装置包括所述整流器和所述逆变器；以及所述即时故障是指所述整流器和所述逆变器中的至少一个的故障。9.根据权利要求1所述的不间断电源，还包括接口模块，所述接口模块：生成控制信号，所述控制信号表示在自动模式或手动模式中选择的一种模式下操作；以及生成使能信号，所述使能信号表示是否启用所述自适应电压控制模式，其中，所述控制模块基于所述控制信号和所述使能信号，在所述旁路模式下的操作与所述自适应电压控制模式下的操作之间进行切换，并且在所述旁路状态与所述非旁路状态之间切换所述旁路开关。10.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述控制模块包...

【专利技术属性】
技术研发人员：小鲁塞尔·E·谢特勒，大卫·松纳，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：