带有故障位置检测的隔离并联UPS系统技术方案

提供了一种不间断电源(UPS)系统(300)。所述UPS系统包括多个UPS(302，304，306)、将UPS电联接在一起的环形母线(314)、联接在UPS中的相关联的UPS和环形母线之间的静态开关(340，342，344)、以及控制器(200)。控制器接收代表与相关联的UPS相关联的逆变器电流和负载电流的电流数据。相关联的UPS的输出电容器(606)联接到传导逆变器电流和负载电流的节点。控制器还：基于接收的电流数据计算测量电流；确定所述输出电容器的电压；基于所述输出电容器的确定的电压和预定电容生成导出电流；比较测量电流和导出电流以识别故障位置；并且基于识别的故障位置来控制所述静态开关。

Isolated parallel UPS system with fault location detection

【技术实现步骤摘要】
带有故障位置检测的隔离并联UPS系统
本专利技术的领域一般涉及不间断电源(UPS)，并且更具体地涉及包括扼流圈旁路开关的用于互连的UPS系统的隔离并联环形母线。专利技术背景稳健的功率系统允许将功率供应至一个或多个负载。这样的功率系统可包括功率的生成、输送、整流、逆变和变换的组合，以便为电子、光学、机械和/或核应用和负载供应能量。当实现功率系统和架构时，现实考量包括成本、尺寸、可靠性和实现的容易性。在至少一些已知的功率系统中，一个或多个不间断电源(UPS)有利于将功率供应至负载。UPS有利于确保功率被连续地供应至一个或多个关键负载，甚至当功率系统的一个或多个部件失效时。因此，UPS提供冗余的功率源。UPS可以用于多种应用中(例如，公用工程变电站、工业装置、船舶系统、高安全系统、医院、数据通信和电信中心、半导体制造基地、核电站等)。此外，UPS可以用于高功率、中等功率或低功率应用中。例如，UPS可以在相对小的功率系统(例如，娱乐或消费系统)或微型系统(例如，基于芯片的系统)中使用。然而，如果UPS失效或发生故障，负载可能不会接收用于操作的足够高质量的功率。在至少一些已知的系统中，多个UPS联接到负载以提供额外的功率冗余。如果一个UPS失效，则另一个UPS向负载提供功率。在这些已知的系统中，由UPS失效导致的瞬变可降低供应至负载的功率质量。例如，在带有联接在UPS和负载之间的功率分配单元(PDU)隔离变压器的系统中，将故障从失效的UPS隔离可以使PDU隔离变压器饱和，这会影响供应至负载的功率质量。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种不间断电源(UPS)系统。该UPS系统包括多个UPS、将UPS电联接在一起的环形母线(ring)、联接在UPS中的相关联的UPS和环形母线之间的静态开关、以及控制器。控制器接收代表与相关联的UPS相关联的逆变器电流和负载电流的电流数据。相关联的UPS的输出电容器联接到传导逆变器电流和负载电流的节点。控制器还：基于接收的电流数据计算测量电流；确定所述输出电容器的电压；基于所述输出电容器的确定的电压和预定电容生成导出电流；比较测量电流和导出电流以识别故障位置；并且基于识别的故障位置来控制所述静态开关。在另一方面，提供了一种用于识别UPS系统中的故障位置的控制器，该UPS系统包括多个UPS和将所述多个UPS电联接在一起的环形母线。控制器可通信地联接到静态开关，静态开关联接在UPS中的相关联的UPS和环形母线之间。控制器接收代表与相关联的UPS相关联的逆变器电流和负载电流的电流数据。相关联的UPS的输出电容器联接到传导逆变器电流和负载电流的节点。控制器还：基于接收的电流数据计算测量电流；确定输出电容器的电压；基于输出电容器的确定的电压和预定电容生成导出电流；比较测量电流和导出电流以识别故障位置；并且基于识别的故障位置来控制静态开关。在又一方面，提供了一种用于识别UPS系统内的故障位置的方法，该UPS系统包括多个UPS和将UPS电联接在一起的环形母线。该方法至少部分地由UPS系统的控制器执行。该方法包括接收代表与UPS中的第一UPS相关联的逆变器电流和负载电流的电流数据。第一UPS的输出电容器联接到传导逆变器电流和负载电流的节点。该方法还包括：基于接收的电流数据计算测量电流；确定输出电容器的电压；基于输出电容器的确定的电压和预定电容生成导出电流；比较测量电流和导出电流以识别故障位置；以及基于识别的故障位置来控制与第一UPS相关联的静态开关。附图说明图1是不间断电源(UPS)的隔离并联环形母线系统的示例性示意图，该UPS用于将功率冗余提供至负载。图2是与控制器连通的图1所示系统的示例性示意图。图3是带有静态开关的隔离并联环形母线系统的示例性示意图，该系统类似于图1所示系统。图4是在UPS故障状态期间的图3所示系统的示例性示意图。图5是对于单个功率相位来说图4所示在UPS故障状态期间的系统的示例性示意图。图6是可以由图3所示系统使用的故障检测的第一示例性情景的简化图。图7是可以由图3所示系统使用的故障检测的第二示例性情景的简化图。图8是可以由图3所示系统使用的故障检测的第三示例性情景的简化图。图9是可以由图3所示系统使用的故障检测的第四示例性情景的简化图。图10是用于识别故障位置的示例性方法的流程图，该方法可以用于图3所示系统。具体实施方式本说明书描述了不间断电源(UPS)系统的示例性实施例。多个UPS布置成环形母线配置，并且被配置成将功率供应至至少一个负载。UPS通过相应的扼流圈各自联接到环形母线以将UPS彼此隔离。至少一个静态开关模块联接在相关联的UPS和环形母线之间，以便当该UPS中发生故障状态时来自其它UPS的功率能够绕过旁路的扼流圈。控制器可通信地联接到UPS以监测并以其它方式控制UPS。图1是用于将冗余功率提供至负载的示例性UPS系统100的示意图。在示例性实施例中，系统100包括第一UPS102、第二UPS104、第三UPS106、第四UPS108、第一开关柜110、第二开关柜112、第三开关柜114、第四开关柜116和环形母线118。在其它实施例中，系统100包括附加的、更少的或备选的部件，包括本说明书中别处所述那些。在示例性实施例中，第一UPS102联接到第一开关柜110。类似地，第二UPS104联接到第二开关柜112，第三UPS106联接到第三开关柜114，并且第四UPS108联接到第四开关柜116。每个UPS102、104、106、108被配置成生成功率输出。在示例性实施例中，UPS102、104、106、108额定生成1000千瓦(kW)的功率。在一些实施例中，UPS102、104、106、108被配置成存储功率并变换存储的功率以进行传输。在一个实施例中，系统100还包括联接到UPS102、104、106、108的熔断器(图1中未示出)，其被配置成当故障状态发生时将UPS102、104、106、108从系统100电气断开。开关柜110、112、114、116被配置成接收来自相应的UPS102、104、106、108的功率输出并将该输出传输至环形母线118或负载120、122、124、126。在示例性实施例中，每个负载通过单独的电连接联接到一对开关柜(即，“双线配置”)以将附加的冗余提供至每个负载。例如，负载120联接在开关柜110和112之间以接收来自第一UPS102和第二UPS104的功率。在负载120处接收自第三UPS106和第四UPS108的功率通过环形母线118传输至开关柜110、112。在至少一些实施例中，功率分配单元(PDU)变压器联接在负载120、122、124、126和系统100之间。在示例性实施例中，开关柜110、112、114、116包括多个电气开关128，其被配置成响应于控制信号(例如，来自控制器(图1中未示出))而选择性地断开和闭合。开关128可以是例如断路器。开关128被定位在开关柜110、112、114、116内的各个节点处，以有利于定位并隔离系统100内的故障。开关柜110、112、114、116还分别包括扼流圈130、132、134、136。扼流圈130、132、134、136联接在UPS102、104、106、108和环形母线1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不间断电源(UPS)系统(300)，包括：多个UPS(302，304，306)；环形母线(314)，其将所述多个UPS电联接在一起；静态开关(340，342，344)，其联接在所述多个UPS中的相关联的UPS和所述环形母线之间；以及控制器(200)，其操作用于：接收代表与所述相关联的UPS相关联的逆变器电流和负载电流的电流数据，其中，所述相关联的UPS的输出电容器(606)联接到传导所述逆变器电流和所述负载电流的节点；基于所述接收的电流数据计算测量电流；确定所述输出电容器的电压；基于所述输出电容器的所述确定的电压和预定电容生成导出电流；比较所述测量电流和所述导出电流以识别故障位置；以及基于所述识别的故障位置来控制所述静态开关。

【技术特征摘要】
2016.09.13 US 15/2638211.一种不间断电源(UPS)系统(300)，包括：多个UPS(302，304，306)；环形母线(314)，其将所述多个UPS电联接在一起；静态开关(340，342，344)，其联接在所述多个UPS中的相关联的UPS和所述环形母线之间；以及控制器(200)，其操作用于：接收代表与所述相关联的UPS相关联的逆变器电流和负载电流的电流数据，其中，所述相关联的UPS的输出电容器(606)联接到传导所述逆变器电流和所述负载电流的节点；基于所述接收的电流数据计算测量电流；确定所述输出电容器的电压；基于所述输出电容器的所述确定的电压和预定电容生成导出电流；比较所述测量电流和所述导出电流以识别故障位置；以及基于所述识别的故障位置来控制所述静态开关。2.根据权利要求1所述的UPS系统(300)，其中，所述控制器(200)还操作用于将所述测量电流计算为在所述逆变器电流和所述负载电流之间的差值。3.根据权利要求1所述的UPS系统(300)，其中，所述控制器(200)还操作用于：计算在所述测量电流和所述导出电流之间的差值；比较所述差值与预定阈值；以及当所述差值超出所述预定阈值时，确定所述故障位置在所述相关联的UPS(302，304，306)处。4.根据权利要求1所述的UPS系统(300)，还包括断路器(338)，其中，所述控制器还操作用于：计算在所述测量电流和所述导出电流之间的差值；比较所述差值与预定阈值；以及当所述差值在所述预定阈值内时，确定所述故障位置在所述相关联的UPS(302，304，306)之外的位置处；以及控制所述断路器以隔离所述确定的故障位置。5.根据权利要求1所述的UPS系统(300)，其中，所述相关联的UPS(302，304，306)包括多个变流器(602)，由所述多个变流器中的第一变流器生成的所述逆变器电流和所述负载电流是所述多个变流器的输出电流。6.根据权利要求5所述的UPS系统(300)，其中，所述控制器(200)还操作用于：从所述相关联的UPS(302，304，306)接收警报信号，所述警报信号指示所述第一变流器(602)已经失效以引起在所述相关联的UPS处的UPS故障状态；以及响应于所述警报信号而控制所述静态开关(340，342，344)以闭合。7.根据权利要求1所述的UPS系统(300)，其中，所述控制器(200)还操作用于当所述确定的故障位...

【专利技术属性】
技术研发人员：A曼努奇尼，L久恩蒂尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US