不间断电源模块并联系统及其旁路切换方法技术方案

一种不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，该方法包括：数个分别内建竞争功能的不间断电源模块并联以构成系统，该并联的不间断电源模块自动选出一部作为虚拟控制中心，并由该虚拟控制中心收集系统中其它不间断电源模块的信息，进而判断其是否需要转入旁路或由旁路转回。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤指一种可确保对负载供电的高可靠性，并可保护系统以满足负载对电源输出较高要求的控制方法与装置。
技术介绍
随着经济和科学的发展，人们对电力电源的可靠性越来越高。尤其是在当今的经济信息比较发达的时代，电子计算机等各种数字设备，一旦断电都可能造成大量的资料流失，导致严重的经济损失。有鉴于此，不间断电源设备即应运而生，不间断电源设备(UPS，Uninterruptible Power Supply)，可以分为在线式(On Line)和离线式(OffLine)两种。其中离线式不间断电源设备，在市电正常时，直接使用市电作为输出，一旦市电断电后，不间断电源设备改为从电池获得能量然后经由逆变器输出。这种不间断电源设备的优点是结构简单，缺点是在市电模式下，以市电电压作为输出，不具稳定电压源的作用，而且市电和电池模式切换时间较长。在线式不间断电源设备，在市电和电池模式下，输出电压都是通过逆变器(inverter)工作而得到，藉此，不间断电源模块即能始终提供稳定的电压，且市电与电池为零切换时间。由于在线式不间断电源设备能够提供更好的和更可靠的电源，所以越来越多对电源输出有所要求的用户，愿意选用在线式不间断电源设备。在线式不间断电源设备的架构，一般由AC/DC转换电路、DC/DC转换电路、DC/AC变频电路、旁路线路及充电器等几部分构成。在市电正常时，不间断电源设备首先经过AC/DC转换电路将AC电源转为DC，然后再由逆变器将DC转换为AC输出，当不间断电源设备如果发生故障或者过载等情况，不间断电源设备就会转到旁路线路而进行旁路输出，如此可为用户负载的不断电提供更高的保证。当市电不存在时，不间断电源设备就会立刻转到电池模式，不间断电源设备通过DC/DC转换电路，将较低的电池电压转换为较高电压，然后再经过逆变器将DC电源转为AC输出，而对负载提供不间断电源的保护作用。此外不间断电源设备还具有对输入电源的其它作用，例如，吸收电网上的雷击高电压，达到保护负载的目的。正是由于不间断电源设备具有电源保护的特点，使得不间断电源设备所使用的领域越来越广，对不间断电源设备的容量和可靠性都有了更高的要求，而且还包括可规划性、灵活性等。为了满足用户的要求，不间断电源设备并联运作的模式也就因而产生。并联的不间断电源设备与单机相比，有更高的可靠性，当其中一台发生故障，其它不间断电源设备还能够继续工作，而且并联不间断电源设备一般都能够实现在线热维护。如果需要增大系统容量，只需根据需要在系统中再并联不间断电源设备，即有利于用户进行系统规划和调整。单机运行的不间断电源设备在过载或者发生故障时能够转入旁路模式，以确保负载供电的可靠性。在并联系统中，如果发生过载或者部分不间断电源设备故障，亦须要求并联系统进入旁路模式运作，但由于逆变器无法与市电并联运行(一般情况下，短暂时间的并联小于几个ms是被允许的)，故要求并联系统中，不间断电源设备都要同时进入旁路模式，或者同时由旁路模式转回到逆变器工作模式。但实际上，由于干扰或者噪声的存在，系统中的部分不间断电源设备可能误转旁路，或者需要转旁路时，却没有转旁路，因而导致逆变器和市电的并联，最后可能造成并联系统的崩溃。因此，需要一个比较理想的解决方案，以提高不间断电源设备并联系统同时转旁路或者由旁路返回的可靠性，并且应该更经济。在美国第6,292,379B1号专利技术专利案提到了一种在不间断电源模块并联系统中实现同时转旁路的方法。在该专利案提到了一个并联的不间断电源系统，在该系统中，每一个不间断电源模块都由逆变器(Inverter)、旁路线路(Bypass circuit)及控制器(Controller)构成。各个系统间并通过一高速通信线与一逻辑控制线相连。当系统中有一模块需要切入旁路时，即由该模块先取得同步信号线(sync line)的控制权，成为一“旁路请求者(requester)”，然后由该模块通过高速通信线通知系统中的其它模块准备转旁路，该旁路请求者(requester)接着在同步信号线上发送一切换(toggle)信号，系统中的其它不间断电源模块接收到这个切换信号后产生最高优先级中断，以完成所有模块同时转旁路的动作。该专利案虽说明了并联系统实现同时转旁路的可行性，使得不间断电源模块并联系统也具有单机的过载或者故障转旁路的性能，除提高了并联不间断电源模块输出的可靠性，亦提供一个并联系统切入旁路或旁路返回的技术基础。但是考虑到实际应用，该专利案揭示的技术尚有以下几点不足1.在一同步信号线上发送切换信号以完成同步动作易受干扰此种方法抗干扰能力差，噪声很容易导致系统中的不间断电源模块发生误动作。如遭受干扰，即可能导致系统中的不间断电源模块工作在不同模式，造成市电与变频并联的后果。2.资源运用缺乏效率诸如转旁路的此种工作，发生频率很少，但系统中模块在相应同步信号线上的切换信号时，却使用最高优先等级的中断，对CPU资源的运用造成了严重的浪费。另外，同步信号线在硬件上亦比较浪费。3.系统中所有模块全部转旁路不适合运用于对输出要求高的负载当系统中的一个模块发生故障时，导致整个系统的所有模块全部转旁路，此对于对输出要求很高的负载来说，对其运作上显然十分不利。例如，3部3000VA不间断电源模块并联，供应的负载为1000VA，如果此时其中一台不间断电源模块故障后，依照该专利案的方法，3部不间断电源模块将同时转入旁路运行，正如前面所述，如果负载对电源输出要求很高，且市电状况又相对较差，或者此时突然市电断电，都将对负载的工作产生不利的影响。而目前有越来越多的设备对电源都有很高的要求，因此对于并联系统的可靠性要求，显然应以最大能力工作在逆变器模式下，以提高输出电压的稳定性和可靠性，至于转旁路只是作为不间断电源模块确保负载不间断而采取的最后手段。4.可能的继电器电弧损害在单机转旁路时，一般要求输出继电器在输出电压波形过零点时进行切换，以防止电弧对继电器产生的损害，如果继电器受到损害，将会导致继电器不受控制而处于常闭或者常开状态。在并联系统中，如继电器受到损害，将直接会导致不间断电源模块的市电和变频并联的情况发生。因此在并联系统中，更需要确保继电器在零点切换，以达到保护继电器的目的。由上述可知，该专利案所提到方法在并联转旁路时，无论是可靠性、资源利用、转旁路的合理性或是对继电器的保护等方面都存在不足之处，故须进一步改进，以求更有效的解决方案。
技术实现思路
因此，本专利技术主要目的在于提供一种及装置，该方法和装置可以有效的管理并联系统转旁路的过程，且对并联系统是否需要转旁路或者旁路返回进行判断的控制；同时，该方法和装置可以使并联系统中需要转旁路的模块转入旁路，而不需要使其它模块全部转入旁路，以确保对负载供电的可靠性，该方法和装置由于不须使用最高等级中断，故可使处理机制的资源运用更具效率。为达成本专利技术的目的，采取的主要技术手段是令该系统中的各个不间断电源模块具有相同的运算处理机制及虚拟控制中心(VCC-Virtual Control Center)具有竞争功能，且各个不间断电源模块通过高速的通信线及一同步时钟信号线相互连接；该系统中各个不间断电源模块通过高速的通信线，竞争产生一不间断电源模块作为虚拟的控制中心，其它的不间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于， 该方法包括：数个分别内建竞争功能的不间断电源模块并联以构成系 统，该并联的不间断电源模块自动选出一部作为虚拟控制中心，并由 该虚拟控制中心收集系统中其它不间断电源模块的信息，进而判断其 是否需要转入旁路或由旁路转回。

【技术特征摘要】
1.一种不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，该方法包括数个分别内建竞争功能的不间断电源模块并联以构成系统，该并联的不间断电源模块自动选出一部作为虚拟控制中心，并由该虚拟控制中心收集系统中其它不间断电源模块的信息，进而判断其是否需要转入旁路或由旁路转回。2.如权利要求1所述不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，该具体步骤包括由并联系统中的不间断电源模块中产生一虚拟控制中心；虚拟控制中心取得同步时钟信号控制权；虚拟控制中心搜集系统中各不间断电源模块的信息；虚拟控制中心根据搜集的信息判断全部或局部的不间断电源模块是否进行转态；虚拟控制中心选择合适的时刻对须转态的不间断电源模块发出旁路或返回的转态命令；系统中的不间断电源模块接收到这个命令；系统中的不间断电源模块开始等待接收同步时钟信号中断；进行转态切换。3.如权利要求2所述的不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，各个不间断电源模块通过高速通信线及同步时钟信号线相互连接。4.如权利要求3所述的不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，该虚拟控制中心由系统中各个不间断电源模块通过一高速通信线竞争产生，系统中只有一个虚拟控制中心。5.如权利要求4所述的不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，各不间断电源模块间通过高速通信线交换资料信息，虚拟控制中心通过高速通信线发送转旁路或者由旁路返回的转态命令。6.如权利要求2或5所述的不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，该虚拟控制中心控制同步时钟信号线以取得同步时钟信号控制权，并通过同步时钟信号发送与其输出同频率同相位的方波信号。7.如权利要求6所述的不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，每部不间断电源模块都可以检测到同步时钟信号，并发生下降沿中断。8.如权利要求7所述的不间断电源模块并联系统的旁路切换方法，其特征在于，该下降沿中断采用比较低的优先级。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：田寿龙，刘刚，
申请(专利权)人：飞瑞股份有限公司，
类型：发明
国别省市：