提供不间断电能的方法及其设备技术

本发明专利技术提供电能供给系统及其方法。在一方面，一种电能供给系统包括机座，接收来自电源的输入电能的电能输入端口，为负荷提供输出电量的电能输出端口，至少一个安装在机座上的电池模块，所述电池模块具有提供电池电能的电池输出端口，至少一个安装在机座上的电能模块，所述电能模块与电能输入端口耦合以接收输入的电能，与电池的输出端口耦合以接收电池的电能，和与电能输出端口耦合以提供来自至少电池电能和输入电能之一的输出电能，与至少一个电能模块耦合的第一控制器，和实质上类似于第一控制器的第二控制器，所述第二控制器与第一控制器相耦合，并与至少一个电能模块耦合，其中所述每一个第一控制器和第二控制器被配置用于确定电能供给系统运行参数和存储由第一控制器确定的第一套参数和由第二控制器确定的第二套参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方案主要涉及用于向重要的和/或敏感的负载提供不间断的、受控的电能的方法和设备。更加确切的是，本专利技术的实施方案涉及具有改进的控制系统的不间断电源(UPS)。
技术介绍
人们已经知道，有备份系统的不间断电源用于为重要的和/或敏感的负载(例如，计算机系统和其他的数据处理系统)提供受控的、不间断电能的用途。图I显示的是用于提供受控的不间断电能的典型的、单相的、联机UPS 10。所述UPS 10包括输入电路断路器 /过滤器12、整流器14、控制开关15、控制器16、电池18、逆变器20和隔离变压器22。所述UPS 10也包括用于耦合交流电源的输入端口 24，和用于耦合负载的输出端口 26。所述UPS 10操作如下。电路断路器/过滤器12通过输入端口，从交流电源接收输入的交流电，过滤输入的交流电并向整流器14提供经过滤的交流电。整流器调整输入的电压。控制开关15接收经调整的电能，也接收来自电池18的直流电能。控制器16确定从整流器得到的电能是否在预先设定的范围内，以及如果在预先设定的范围内，通过调控控制开关从整流器向逆变器20提供电能。如果来自于整流器的电能不在预先设定的范围内，可能由于“熄灭”或“中断”状态，或由于动力高峰，则控制器调控控制开关从电池向逆变器20提供直流电。UPSlO的逆变器20接收直流电并将直流电转换为交流电，以及将交流电控制在预先设定的规格之内。逆变器20向隔离变压器22提供受控的交流电。隔离变压器用于增加或减少来自于逆变器的交流电的电压，并为负载与UPS之间提供隔离。隔离变压器是典型的可选择的装置，其使用主要取决于UPS输出电流的规格。依靠电池的容量和负载的电力需求，UPSlO能在短暂的电源下降时为负载或者延伸的电能储运损耗提供电能。有备用的控制特征的模块UPS系统也是人们所知道的，而且美国第5，982，652号专利文件描述了这种系统，其内容并入本文作为参考。在典型的模块UPS系统中，附加的电能模块和电池模块能够被添加到UPS系统中，用于提供增加的输出电能和延长电池的运行时间。人们已经知道，在UPS系统中分相位电能输入和输出的用途。在典型的分相位UPS中，UPS的输入端口被配置用于接收来自交流电能系统的两相位和中性电能，并在UPS的输出端口处提供两相位和中性电能。通常，因为能够支持许多不同的输出电流规格，分相位系统对于用户具有更大的灵活性。一般情况下，当分相位系统具有更大灵活性时，典型地是，这些系统需要更加复杂的控制系统。更进一步，当交流电能不能够得到的时候，使得UPS处于电能下降的状态，和重新启动UPS常常是人们所需要的。具有这种能力的模块系统是人们所知道的，其包括能够从West Kington, Rl的美国能量转换公司得到的Symmetra UPS系统。在高能模块系统里，在电能下降模式期间，重新启动UPS常常很难防止电池的泄漏，以及人们需要将发生在电池上的泄漏降低到最小。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供了对UPS系统的改善，如上文中所描述的，尤其是，本专利技术的一些实施方案为具有分相位的电能输入和输出的UPS系统提供经改进的控制系统。本专利技术的第一方面集中在电能供给系统。所述的电能供给系统包括机座，用于接收来自于电源的输入电能的电能输入端口，向负载提供输出电能的电能输出端口，至少一个安装在机座上的电池模块，该电池模块具有提供电池电能的电池输出端口，至少一个安装在机座上的电能模块，该电能模块与电能输入端口耦合以接收输入的，与电池输出端口耦合以接收电池的电能，和与电能输出端口耦合用于提供来自至少电池电能与输入的电能 之一的输出电能，与至少一个电能模块耦合的第一控制器，和实质上类似于第一控制器的第二控制器，所述第二控制器与第一控制器耦合，并与至少一个电能模块耦合。第一控制器和第二控制器中的每一个都被配置用于确定电能供给系统的运行参数，并存储由第一控制器确定的第一套参数和由第二控制器确定的第二套参数。 在电能供给系统中，弟一控制器在电能供给系统中可以作为王控制器运彳丁，控制电能模块的输出电能，第一控制器和第二控制器可以被配置用于在第一控制器发生故障时，允许第二控制器控制输出的电能。至少一个电能模块可以包括多个电能模块，和至少一个电池模块可以包括多个电能模块。电能供给系统可以更进一步包括通讯总线，该通讯总线与第一控制器，第二控制器和至少一个电能模块耦合，以在第一控制器，第二控制器和至少一个电能模块之间提供双方的通讯。第一控制器可以经过配置作为通讯总线的主控制，并控制总线上的通讯，和在第一控制器发生故障时，第二控制器可以经过配置作为通讯总线的主控制。在电能供给系统中，第一控制器和第二控制器中的每一个可以包括主处理器，通过继电器耦合通讯总线的内部通讯总线，并耦合内部通讯总线的存储装置，该存储装置存储电能供给系统的运行参数，以及在第二控制系统中的主处理器可以被配置用于打开在第二控制器上的继电器和通过内部通讯总线向存储装置发送更新的运行参数。电能供给系统的电能输入端口可以被配置用于接收具有第一输入相位线，和第二输入相位线和中性输入线的输入电能，第一控制器能够耦合电能输入端口和被配置用于检测在第一输入相位线和第二输入相位线之间的输入相位差，以及控制电能模块向具有第一输出相位线，第二输出相位和中性输出线的输出电能提供实质上等同于输入相位差的第一输出相位线和第二输出相位线之间的输出相位差。第一控制器和第二控制器中的每一个能够包括冷启动按钮，和在没有出现输入电能的情况下，当冷的启动按钮中的一个被用户启动时，电能供给系统能够被配置从电池的电能中获得电能。在没有出现输入电能的情况下，在冷的启动按钮的激活之前来自至少一个电池模块的电流实质上为零，电能供给系统能够被配置使得冷的启动按钮的激活产生电能。第一控制器能够耦合电能输入端口和被配置用于检测输入电压和输入的电流，以及一旦检测输入电压小于预先设定的界限值时，减少电能供给系统输入电流的流动。一旦检测输入电压小于预先设定的界限值，第一控制器可以配置用于减少在电能供给系统中电池充电电流。电能供给系统可以进一步包括耦合电能输出端口的四象限的电能仪表，确定电能供给系统的输出电能，至少一个电能模块能够包括二象限的电能仪表，用于确定电能模块输出电能。电能供给系统可以进一步包括耦合电能输出端口的输出保险丝，和耦合输出保险丝和第一控制器的、检测经过输出保险丝电压的检测电路。第一控制器和第二控制器中每一个适合接收来自于机座的输入信号，和建立在输入信号的基础上，作为主控制器或者备用控制器运行。第一控制器可以包括存储装置，和被配置用于感应在输出端口处的输出电压，和比较输出电压与来自保存在存储装置中的上部和下部界限值的水平来确定输出电压是否在预先设定的范围之内。本专利技术的另一方面集中在电能供给系统，所述的电能供给系统包括接收来自电源的输入电能的电能输入端口，为负载提供输出电能的电能输出端口，至少一个具有电池输入端口的电池模块，所述电池模块提供电池电能，至少一个耦合电能输入端口的用于接收输入电能的电能模块，I禹合电池输出端口以接收电池电能，和I禹合电能输出端口以提供输 出电能的电能模块，耦合至少一个电能模块的第一控制器，耦合第一控制器和耦合至少一个电能模块的第二控制器，和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2004.01.23 US 10/764,3441.一种电能供给系统，包括 用于接收来自电源的输入电能的电能输入端口； 用于向负载提供输出电能的电能输出端口； 至少一个电池模块，所述的电池模块具有用于提供电池电能的电池输出端口 ； 至少一个电能模块，所述的电能模块被耦合到电能输入端口上以接收输入电能，被耦合到电池输出端口上以接收电池电能，并被耦合到电能输出端口上以提供输出电能； 第一控制器，所述的第一控制器被耦合到至少一个电能模块上；以及 第二控制器，所述的第二控制器被耦合到第一控制器上，并被耦合到至少一个电能模块上；以及 通讯总线，与第一控制器、第二控制器和至少一个电能模块耦合以提供在第一控制器、第二控制器和至少一个电能模块之间双方的通讯传递； 其中所述的第一控制器被配置以运行作为通讯总线的主控制并控制总线上的通讯，以及第二控制器被配置用以当第一控制器发生故障时，运行作为通讯总线的主控制。2.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中所述第一控制器起到在电能供给系统中的主控制器的功能并控制电能模块的输出的电能，所述第一控制器和第二控制器被配置用于允许当第一控制器发生故障时，第二控制器来控制输出电能。3.根据权利要求2所述的电能供给系统，其中所述至少一个电能模块包括多个电能模块，以及至少一个电池模块包括多个电能模块。4.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中每一个所述的第一控制器和第二控制器包括主处理器，经过继电器被耦合到通讯总线上的内部通讯总线，被耦合到内部通信总线上存储电能供给系统的运行参数的存储装置，以及其中在第二控制器中的主处理器被配置以打开在第二控制器中的继电器和通过内部通讯总线向存储装置发送更新的运行参数。5.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中所述的电能输入端口被配置以接收具有第一输入相位线、第二输入相位线和中性输入线的输入电能，其中所述第一控制器被耦合到电能输入端口上并被配置来检测第一相位线和第二相位线之间的输入相位差，和控制电能模块以提供具有第一输出相位线、第二相位线和中性输出线的输出电能，在第一输出相位线和第二输出相位线之间的输出相位差实质上等于输入相位差。6.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中每一个所述的第一控制器和第二控制器包括冷启动按钮，并且其中所述电能供给系统被配置用以在现场没有输入电能时，当冷启动按钮被用户激活时，电能供给系统从电池电能中获得电能。7.根据权利要求6所述的电能供给系统，其中所述电能供给系统被配置，用以在冷启动按钮激活前，现场没有电能输入和至少一个电池模块的电流实质为零时，在电能供给系统中的冷启动按钮激活。8.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中所述第一控制器被耦合到电能输入端口上并被配置以检测输入电压和输入电流，并且在检测到输入电压小于预先设定的界限值时，减少电能供给系统输入电流的流动。9.根据权利要求8所述的电能供给系统，其中所述第一控制器被配置，用以在检测到输入电压小于预先设定的界限值时，减少在电能供给系统中电池充电电流。10.根据权利要求I所述的电能供给系统，进一步包括耦合到电能输出端口上的四象限电能仪表，确定电能供给系统的输出电能。11.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中所述至少一个电能模块包括二象限电能仪表，确定电能模块的输出电能。12.根据权利要求I所述的电能供给系统，进一步包括耦合电能输出端口的输出保险丝，以及耦合输出保险丝和第一控制器的检测电路，用以检测输出保险丝两端的电压。13.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中每一个所述的第一控制器和第二控制器适合接收来自机座的输入信号，和基于输入信号的状态，运行作为主控制器或备用控制器。14.根据权利要求I所述的电能供给系统，其中所述第一控制器包括存储装置，和被配置来感知在输出端口上的输出电压，将输出电压与来源于包含在存储装置中的数据的上部和下部界限值进行比较来确定输出电压是否在预先确定的范围内。15.根据权利要求14所述的电能供给系统，其中所述第一控制器被配置来感知在输出端口处的输出电流，比较输出电流和短路电流值，比较输出电压和输出短路电压值，并且如果输出电流超过短路电流值以及输出电压小于输出短路电压值，电路提供在输出端有短路存在的指示。16.—种电能供给系统,包括 输入端口，所述的输入端口用以接收有第一输入相位线、第二输入相位线和中性输入线的输入电能； 输出端口，所述的输出端口提供有第一输出相位线、第二输出相位线和中性输出线的输出电能； 电池，所述的电池提供电池电能；以及 控制器，所述的控制器被耦合到输入端口、输出端口和电池上，并被配置来控制电能供给系统以提供来自输入电能和电池电能中至少一个的输出电能； 其中所述控制器被配置以检测在第一输入相位线和第二输入相位线之间的输入相位差，和提供具有在第一输出相位线和第二输出相位线之间的输出相位差的输出电能，所述的输出相位差实质上等于输入相位差。17.根据权利要求16所述的电能供给系统，其中所述控制器被配置检测输入电压，比较输入电压与界限值电压，和当输入电压小于界限值电压时，实施电流减少计划来减少到电能供给系统的输入电流。18.根据权利要求17所述的电能供给系统，其中所述电流减少计划包括减少对电池的充电电流。19.一种电能供给系统，包括 接收输入电能的输入端口； 提供输出电能的输出端口； 提供电池电能的电池； 电能电路，接收输入电能和电池电能并提供来自至少电池电能和输入电能中的一个的输出电能；以及 控制器，所述的控制器被耦合到输入端口、输出端口、电路系统和电池上并被配置来控制电能供给系统；其中所述的控制器包括存储用于电能供给系统的运行设置的存储装置，所述的控制器被配置来感应在输出处的输出电压，将输出电压与来源于包含在存储装置中的运行设置的上部和下部界限值进行比较来确定输出电压是否在预先设定的范围内。20.根据权利要求19所述的电能供给系统，进一步包括耦合控制器的用户输入装置，其中所述的控制器被配置用于为电能供给系统接收来自用户输入装置的更新运行设置，更新在存储装置中的运行设置，并基于更新的运行设置更新上部和下部界限值。21.根据权利要求19所述的电能供给系统，进一步包括耦合在输入端和输出端之间的旁路装置，所述旁路装置有开启状态和闭合状态，在所述的闭合状态下输入端通过旁路装置被电耦合到输出端上来向输出端提供输入电能，所述控制器被配置用以在如果输出电压处于预先设定的范围之外的情形比预先设定的时间长时，控制旁路装置来切换到闭合状态。22.根据权利要求21所述的电能供给系统，其中所述控制器被配置来检测在输出端的短路电路，和禁止闭合旁路装置。23.根据权利要求21所述的电能供给系统，其中在控制器中的存储装置包括电可擦除只读存储器。24.一种电能供给系统，包括 机座； 接收来自电源的输入电能的电能输入端； 向负载提供输出电能的电能输出端； 至少一个电池模块，所述的电池模块被安装在机座上并具有提供电池电能的电池输出端; 至少一个电能模块，所述的电能模块被安装在机座上并耦合到电能输入端以接收输入电能，耦合到电池输出端以接收电池电能，耦合到电能输出端以提供来自至少电池电能和输入电能中的一个的输出电能； 第一控制器模块，被安装在机座上，耦合到至少一个电能模块和至少一个电池模块上；以及 第一冷启动按钮，被运行地耦合到至少一个电池模块上； 在没有输入电能出现的充电下降模式下，没有得到来自电池的电流，这时用户激活第一冷启动按，所述电能供给系统被配置从电池电能中获得电能。25.根据权利要求24所述的电能供给系统，进一步包括 安装在机座上的第二控制器模块，所述第二控制器模块实质上类似于第一控制器模块并且一旦第一控制器模块发生故障，作为备用控制器使用；以及 第二冷启动按钮，所述的第二冷启动按钮运行中耦合至少一个电池模块； 在没有输入电能出现的充电下降模式下，没有得到来自电池的电流，这时用户既可以激活第一冷启动按钮也可以激活第二冷启动按钮，所述电能供给系统被配置从电池电能中获得电能。26.—种电能供给系统,包括 接收来自电源的输入电能的电能输入端； 向负载提供输出电能的电能输出端；至少一个带有电出输出端的电池模块，提供电池电能； 至少一个电能模块，所述的电能模块耦合电能输入端接收输入电能，耦合电池输出端接收电池电能，和耦合电能输出端提供输出电能； 耦合到至少一个电能模块的第一控制器； 第二控制器，所述的第二控制器被耦合到第一控制器并被耦合到至少一个电能模块；以及 通讯总线，所述的通讯总线被耦合到第一控制器、第二控制器和至少一个电能模块上来提供在第一控制器、第二控制器和至少一个电能模块之间双方的通讯传递； 装置，用于设置第一控制器控制通讯总线以及一旦第一控制器发生故障，设置第二控制器控制通讯总线。27.根据权利要求26所述的电能...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗郎西斯·J·马萨查埃利，斯瑞丹·穆塔伯泽加，耶欧布·德密斯，迈克尔·J·英格美，唐纳德·李·查兰蒂尼，
申请(专利权)人：美国能量变换公司，
类型：发明
国别省市：