用于運(yùn)行不間斷電源的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種不間斷電源包含從輸入電源接收輸入電力的第一輸入(202)、提供輸出電力的輸出(230)、開(kāi)關(guān)(206)、第一邏輯電源(210)、備用電源(216)、充電器(220)、主邏輯電源(212)和電力轉(zhuǎn)換器電路。開(kāi)關(guān)(206)配置為當(dāng)輸入電力的特性在選定的范圍內(nèi)時(shí)閉合。第一邏輯電源耦合到開(kāi)關(guān)且配置為當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)從輸入電源接收輸入電力。第一邏輯電源具有第一DC輸出。備用電源具有第二DC輸出且在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到第一DC輸出。充電器(220)具有第三DC輸出且耦合到公共節(jié)點(diǎn)。主邏輯電源(212)耦合到公共節(jié)點(diǎn)且配置為接收第一DC輸出、第二DC輸出和第三DC輸出中至少一個(gè)。電力轉(zhuǎn)換器電路耦合到備用電源和第一輸入且配置為提供來(lái)源于第一輸入的電力和來(lái)自備用電源的電力中的至少一個(gè)的輸出電力。
【專利說(shuō)明】用于運(yùn)行不間斷電源的系統(tǒng)和方法
[0001]背景
[0002]當(dāng)主電源或輸電干線發(fā)生故障時(shí)，不間斷電源(UPS)用于給電氣設(shè)備或負(fù)載提供備用電力。典型的負(fù)載包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但其他負(fù)載，例如加熱/制冷/通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和路由器、及安全和數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)也可以由UPS提供電力。為數(shù)據(jù)中心或工業(yè)用途而設(shè)計(jì)的UPS可以為負(fù)載提供備用電力達(dá)數(shù)小時(shí)。
[0003]UPS單元通常包含邏輯電源(LPS)和一個(gè)或多個(gè)電池。LPS被設(shè)計(jì)為從電池或者從電池充電器接收電力。此外，當(dāng)不能使用AC輸電干線電力時(shí)，電池用作電源。UPS可以包含將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力的電池充電器，以在可以使用AC輸電干線時(shí)給電池充電,來(lái)確保當(dāng)需要時(shí)將可以使用備用電力。UPS也可以包括控制單元，用于自動(dòng)管理UPS的運(yùn)行和電力轉(zhuǎn)換功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一個(gè)方面，提供了用于在沒(méi)有電池時(shí)啟動(dòng)UPS的系統(tǒng)和方法。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了用于設(shè)計(jì)具有休眠模式的UPS的系統(tǒng)和方法，在該模式中UPS消耗最低限度的電力。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了具有綠色或高能效模式的UPS。
[0005]根據(jù)一個(gè)方面，不間斷電源包含第一輸入、輸出、開(kāi)關(guān)、第一邏輯電源、備用電源、充電器，主邏輯電源和電力轉(zhuǎn)換器電路，所述第一輸入從輸入電源接收輸入電力，所述輸出提供輸出電力。開(kāi)關(guān)被配置為當(dāng)輸入電力的特性處于選定的范圍內(nèi)時(shí)閉合。第一邏輯電源耦合到開(kāi)關(guān)且被配置為當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，從輸入電源接收輸入電力。第一邏輯電源具有第一DC輸出。備用電源具有第二 DC輸出且在公共節(jié)點(diǎn)處，耦合到第一 DC輸出。充電器具有第三DC輸出且耦合到公共節(jié)點(diǎn)。主邏輯電源耦合到公共節(jié)點(diǎn)且被配置為接收第一 DC輸出、第二 DC輸出和第三DC輸出中的至少一個(gè)。電力轉(zhuǎn)換器電路I禹合到備用電源和第一輸入且被配置為提供來(lái)源于第一輸入處的電力和來(lái)自備用電源的電力中的至少一個(gè)的輸出電力。
[0006]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，不間斷電源包含主控制器和通信電路，所述主控制器用于控制不間斷電源的運(yùn)行，所述通信電路被配置為允許用戶選擇不間斷電源的運(yùn)行模式。主邏輯電源可以耦合到主控制器和通信電路。主邏輯電源可以被配置為給主控制器和通信電路提供電力。不間斷電源可以包含第二邏輯電源，其耦合到開(kāi)關(guān)，被配置為當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，從輸入電源接收輸入電力，并且被配置為給通信電路提供電力。
[0007]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，電力轉(zhuǎn)換器電路包含AC到DC轉(zhuǎn)換器和逆變器，所述AC到DC轉(zhuǎn)換器耦合到第一輸入且具有第四DC輸出，所述逆變器耦合到AC到DC轉(zhuǎn)換器和UPS輸出。充電器還可以耦合到AC到DC轉(zhuǎn)換器和備用電源，并且充電器可以接收第四DC輸出且給備用電源提供第三DC輸出，以給備用電源充電。
[0008]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，不間斷電源包含第二輸入，以從第二輸入電源接收第二電力。第二輸入可以選擇性地耦合到UPS輸出，以從第二電源提供輸出電力。
[0009]根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種用于從電源提供不間斷電力的方法。不間斷電源具有接收輸入電力的第一輸入和提供UPS輸出電力的UPS輸出。該方法包含當(dāng)?shù)谝惠斎胩幍妮斎腚娏κ强山邮艿臅r(shí)，從第一輸入給具有第一 DC輸出的第一邏輯電源提供電力，給具有MLPS輸出的主邏輯電源提供第一 DC輸出，給主控制器和通信電路提供MLPS輸出，通過(guò)主控制器開(kāi)啟具有第三DC輸出的充電器，給主邏輯電源提供第三DC輸出，關(guān)閉第一邏輯電源，以及在UPS輸出處提供輸出電力。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包含當(dāng)輸入電力喪失時(shí)，從具有第二 DC輸出的備用電源給主邏輯電源提供電力。該方法可以包括通過(guò)第三DC輸出給備用電源充電。
[0011]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法包含確定充電器是否在可接受地運(yùn)行，以及如果充電器沒(méi)有在可接受地運(yùn)行，則開(kāi)啟第一邏輯電源。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該方法包含從第一輸入給第二邏輯電源提供電力，在休眠運(yùn)行模式中，從第二邏輯電源給通信電路提供電力，以及在休眠運(yùn)行模式中，關(guān)閉第一邏輯電源、主邏輯電源、主控制器和充電器。
[0012]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該方法包含從第一輸入給具有第四DC輸出的AC到DC轉(zhuǎn)換器提供電力，給逆變器提供第四DC輸出，以及給充電器提供第四DC輸出。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，該方法包含當(dāng)?shù)谝惠斎胩幍妮斎腚娏κ遣豢山邮艿臅r(shí)，從第二輸入給第一邏輯電源提供電力。
[0013]根據(jù)一個(gè)方面，提供了不間斷電源，其包含從輸入電源接收輸入電力的第一輸入、備用電源、UPS輸出、充電器、主控制器、通信電路、主邏輯電源和用于在旁路掉備用電源和充電器的啟動(dòng)運(yùn)行模式中，從輸入電力給主邏輯電源提供電力的裝置。
[0014]備用電源具有耦合到公共節(jié)點(diǎn)的DC輸出。UPS輸出被配置為提供來(lái)源于輸入電力和來(lái)自備用電源的電力中的至少一個(gè)的輸出電力。充電器通過(guò)公共節(jié)點(diǎn)耦合到備用電源。主控制器控制不間斷電源的運(yùn)行。通信電路被配置為允許用戶選擇不間斷電源的運(yùn)行模式。主邏輯電源耦合到公共節(jié)點(diǎn)，以從充電器和備用電源中的至少一個(gè)接收輸入電力，并且被配置為給主控制器和通信電路提供電力。
[0015]在一個(gè)實(shí)施方式中，不間斷電源包含用于在旁路掉備用電源和充電器的休眠運(yùn)行模式中，從輸入電力給通信電路提供電力的裝置。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，不間斷電源包含用于使用通信電路退出休眠運(yùn)行模式的裝置。在另一個(gè)實(shí)施方案中，不間斷電源包含用于在旁路掉第一邏輯電源的綠色運(yùn)行模式中，通過(guò)充電器給主邏輯電源提供電力的裝置。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，不間斷電源包含用于在旁路掉備用電源和充電器的綠色運(yùn)行模式中，給主邏輯電源提供電力的裝置。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，不間斷電源包含用于在旁路掉第一輸入的旁路運(yùn)行模式中，給主邏輯電源提供電力的裝置。在另一個(gè)實(shí)施方案中，不間斷電源包含用于在旁路掉備用電源、充電器和主邏輯電源的旁路運(yùn)行模式中，提供UPS輸出的裝置。
[0016]附圖簡(jiǎn)述
[0017]附圖不必按照比例繪制。在附圖中，相同的數(shù)字代表各個(gè)圖中示出的每個(gè)相同或者幾乎相同的部件。出于清楚的目的，不必標(biāo)記每個(gè)附圖中的每個(gè)部件。在附圖中:
[0018]圖1為現(xiàn)有LPS架構(gòu)的原理圖；
[0019]圖2為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的UPS設(shè)計(jì)的原理圖；
[0020]圖3顯示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的給UPS中的主LPS提供電力的方法的流程圖；
[0021]圖4顯示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的將UPS切換到睡眠運(yùn)行模式的方法的流程圖；以及[0022]圖5為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的供選擇的UPS設(shè)計(jì)的原理圖。
[0023]詳細(xì)描述
[0024]本發(fā)明的實(shí)施方式不受限于它們?cè)谝韵抡f(shuō)明書(shū)所述的或者附圖所示的部件的構(gòu)造細(xì)節(jié)和布置細(xì)節(jié)方面的應(yīng)用。本發(fā)明的實(shí)施方式能夠具有其他實(shí)施方式且能夠以各種方式被實(shí)踐或者被執(zhí)行。而且，本文使用的詞組和術(shù)語(yǔ)是用于描述性目的，因此不應(yīng)該視為限制性的。本文使用的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”和其變體，意味著涵蓋其后所列項(xiàng)和其等價(jià)項(xiàng)以及附加項(xiàng)。
[0025]本公開(kāi)內(nèi)容的各種實(shí)施方式涉及用于不間斷電源(UPS)的邏輯電源(LPS)的架構(gòu)。圖1顯示了現(xiàn)有LPS架構(gòu)100。輸電干線電力102被輸入到充電器104。充電器104給電池106和LPS108輸出電力。LPS108給UPS控制和用戶接口 110以及充電器104提供偏置電力。電池106給LPS108提供初始啟動(dòng)電力。電池106從充電器104接收它的電荷。如果不能使用輸電干線電力102，不能使用充電器104，則LPS108開(kāi)始從電池106汲取電力。當(dāng)又可以重新使用輸電干線電力102時(shí)，充電器104給電池106重新充電。由于電池106給LPS108提供初始啟動(dòng)電力，如果電池106變得完全耗盡，則LPS108啟動(dòng)不了，直到又可以重新使用輸電干線電力102。在電池106耗盡后，可以重新使用輸電干線電力102時(shí)，如果電池106耗盡超出了 LPS108的開(kāi)啟閾值，則不可能開(kāi)啟LPS108。如果沒(méi)有開(kāi)啟LPS108，則它不給充電器104和UPS控制110提供偏置電力，并且UPS100不會(huì)被喚醒來(lái)處理輸入電力。
[0026]UPS單元通常包含邏輯電源(LPS)，其被設(shè)計(jì)為只從一個(gè)或多個(gè)電池接收電力。如上所述，當(dāng)不能使用AC輸電干線電力時(shí)，LPS繼續(xù)使用電池電力運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)可以使用AC輸電干線電力時(shí)，它被部分地導(dǎo)向電池充電器，其給電池充電并給LPS提供電力。然而，如果不能使用AC電力且電池變得完全放電，則LPS關(guān)閉。此外，當(dāng)又可以重新使用AC輸電干線電力時(shí)，LPS不會(huì)立刻開(kāi)啟，因?yàn)殡姵叵牧顺潆娖魈峁┑碾姾?。在現(xiàn)有的UPS單元中，LPS直到電池被充分地再充電時(shí)才開(kāi)啟。
[0027]圖2顯示了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的UPS200。UPS200包含第一繼電器206、AC檢測(cè)電路204、電池216、第一 LPS210、第二 LPS208、主LPS212、主控制器218和通信電路214。UPS200也包含功率因數(shù)校正(PFC)轉(zhuǎn)換器222、充電器220、逆變器234和輸出端230。UPS200從AC輸電干線電源202 (單相或多相的)接收輸入電力且在線路230處輸出電力。線路230處的輸出電力可以是單相或多相的。AC輸電干線電源202耦合到AC檢測(cè)電路204和第一繼電器206，并且AC檢測(cè)電路204耦合到第一繼電器206。第一繼電器206耦合到第一 LPS210和第二 LPS208。第一 LPS210耦合到主LPS212。電池216也耦合到主LPS212。根據(jù)一個(gè)例子，第一 LPS210可以稱為輔助LPS (ALPS)且第二 LPS208可以稱為經(jīng)濟(jì) LPS (ELPS)。
[0028]AC檢測(cè)電路204被配置為當(dāng)基于AC輸電干線電源202啟動(dòng)時(shí)監(jiān)測(cè)AC輸入電壓。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，如果AC輸入電壓處于可接受的范圍內(nèi)，則AC檢測(cè)電路204閉合第一繼電器206，以將AC輸電干線電源202耦合到第一 LPS210和第二 LPS208。在一個(gè)例子中，AC輸電干線電源202的可接受范圍在約IOOVrms和約300Vrms之間。
[0029]通信電路214，在一個(gè)實(shí)施方式中為UPS200的用戶接口提供通信接口。此外，通信電路214可以耦合到一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，以支持從遠(yuǎn)程設(shè)備經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和/或控制UPS200。
[0030]當(dāng)啟動(dòng)時(shí)可以使用AC輸入電壓且其處于可接受的范圍內(nèi)時(shí)，第二 LPS208保持在OFF狀態(tài)。第一 LPS210接收AC輸入電壓，并且第一 LPS210將輸入的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓且給主LPS212提供DC電壓。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)可以使用AC輸電干線電力時(shí)，第一 LPS210和主LPS212自動(dòng)加電。在一個(gè)例子中，第一 LPS210輸出在約225Vdc到約450Vdc之間的DC電力。第一 LPS210給主LPS212輸出DC電力。主LPS212給主控制器218和通信電路214提供電力。
[0031]圖3顯示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的在啟動(dòng)時(shí)給UPS200提供電力的方法300的流程圖。在框302處，AC檢測(cè)電路204確定來(lái)自AC輸電干線電源202的AC輸入電壓是否是可接受的。如果在框302處AC輸入電壓是不可接受的，則在框304處電池216給主LPS212提供電力。主LPS212給主控制器218和通信電路214(框324)提供電力。在框326處，電池216在線路230處提供UPS輸出電力。
[0032]如果在框302處AC輸入電壓是可接受的，在框306處AC輸入電壓耦合到第一LPS210。第一 LPS210可以是輔助LPS。在框308處，第一 LPS210將AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓且給主LPS212提供DC電壓。在框310處，主LPS212給主控制器218和通信電路214提供電力。
[0033]在框312處，主控制器218給PFC轉(zhuǎn)換器222和電池充電器220加電，并且從源自輸入電力的UPS200提供輸出電力。在框314處，主控制器218確定電池充電器220是否成功開(kāi)啟。如果電池充電器220是開(kāi)啟的，在框316處電池充電器220給主LPS212提供電力。在框318處，主控制器218關(guān)閉第一 LPS210，并且主LPS212從電池充電器220接收電力。在框314處，主控制器218監(jiān)測(cè)電池充電器220，以確保電池充電器220保持開(kāi)啟。在框314處，如果電池充電器220發(fā)生故障或停止給主LPS212提供電力，那么在框320處，通信電路214開(kāi)啟第一 LPS210，以從輸入AC電壓給主LPS212提供電力。
[0034]在圖2所示的實(shí)施方式中，PFC222包含DC-DC轉(zhuǎn)換器。PFC222也包含AC-DC轉(zhuǎn)換器。當(dāng)?shù)诙^電器228閉合時(shí)，PFC222從AC輸電干線電源202接收輸入電壓。PFC222被顯示為耦合到電池216和逆變器234。根據(jù)一個(gè)特征，主控制器218控制PFC222和逆變器234。在線路運(yùn)行模式中，在主控制器218的控制下，PFC222接收AC輸入電壓且在線路242和244處提供正的和負(fù)的DC電壓。在電池運(yùn)行模式中，當(dāng)輸入AC電力喪失時(shí)，PFC222在線路242和244處基于電池216產(chǎn)生DC電壓。逆變器234從PFC222接收DC電壓且在線路230處提供輸出AC電壓。在圖2所示的一個(gè)實(shí)施方式中，只顯示了一個(gè)電池，然而，在不同的實(shí)施方式中，可以使用以并聯(lián)和/或串聯(lián)方式耦合的電池的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)電池216，以提供給定的實(shí)現(xiàn)所需的電壓和容量。
[0035]主控制器218提供對(duì)UPS200的部件的監(jiān)測(cè)和控制。在圖2中，控制器218被顯示為只耦合到主LPS212。然而，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，主控制器218耦合到PFC222和逆變器234。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，主控制器218可以耦合到UPS200的所有主要部件且還可以耦合到很多傳感設(shè)備，以監(jiān)測(cè)UPS200的運(yùn)行參數(shù)。
[0036]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)不能使用AC電力時(shí)，電池216可以用于通過(guò)首先開(kāi)啟主LPS212來(lái)開(kāi)啟UPS200。用戶可以通過(guò)按下開(kāi)關(guān)224開(kāi)啟主LPS212。開(kāi)關(guān)224使主LPS212使用來(lái)自電池216的電力加電。如果之后可以重新使用AC輸電干線電力202，電池充電器220給主LPS212提供電力且給電池216充電。如果充電器220出現(xiàn)故障，通信電路214開(kāi)啟第一 LPS210，其從AC輸電干線電源202給主LPS212提供電力。
[0037]根據(jù)各種實(shí)施方式，UPS200包含多種運(yùn)行模式。例如，UPS200包含第一和第二綠色運(yùn)行模式，在這些模式中UPS200消耗更少的電力且更加節(jié)能。在另一個(gè)例子中，UPS200包含備用模式和休眠模式，在這些模式中UPS200消耗很少的電力且節(jié)能。UPS200也可以包含應(yīng)急掉電運(yùn)行模式。在一個(gè)例子中，UPS200被配置為如果AC輸電干線電源202出現(xiàn)故障則轉(zhuǎn)移到旁路運(yùn)行模式。
[0038]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，UPS200包含第一綠色模式選項(xiàng)。在第一綠色模式中，主LPS212從充電器220接收電力且關(guān)閉第一 LPS210。PFC222從AC輸電干線接收電力且PFC222給充電器220提供電力。主LPS212給主控制器218和通信電路214提供電力。PFC222通過(guò)線路242和244給逆變器234提供電力，并且逆變器234在線路230處提供UPS200輸出電壓。在第一綠色模式中，第一 LPS210和第二 LPS208保持OFF狀態(tài)。
[0039]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，UPS200包含第二綠色模式選項(xiàng)。在第二綠色模式中，主控制器218關(guān)閉充電器220。通信電路214開(kāi)啟第一 LPS210。第一 LPS210通過(guò)第一二極管226給主LPS212提供電力。根據(jù)一個(gè)特征，關(guān)閉充電器220降低了皮損耗。在一個(gè)實(shí)施方式中，PFC222通過(guò)線路242和244給逆變器234提供電力，并且逆變器234在線路230提供UPS200輸出電壓。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，主控制器218關(guān)閉PFC222，并且通過(guò)第四繼電器258從AC輸入電源202直接給輸出線路230提供輸出電力。根據(jù)一個(gè)特征，當(dāng)UPS200運(yùn)行模式從第二綠色模式選項(xiàng)轉(zhuǎn)移到AC輸電干線電力輸入模式時(shí)，在線路230處的UPS200輸出電壓基本維持在恒定的電平。
[0040]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，UPS200包含備用模式選項(xiàng)。在備用模式中，主控制器218、通信電路214、第一 LPS210和主LPS212是加電的，然而UPS200的所有其他部件是關(guān)閉的。例如，在備用模式中，PFC222、逆變器234和充電器220是關(guān)閉的。根據(jù)一個(gè)特征，備用模式降低了 UPS200的能量消耗。在備用模式中，通過(guò)第四繼電器258從AC輸入電源202直接給輸出線路230提供輸出電力。第一 LPS210通過(guò)第一二極管226給主LPS212提供電力。根據(jù)一個(gè)特征，當(dāng)UPS200進(jìn)入備用模式時(shí)，通信電路214開(kāi)啟第一 LPS210。根據(jù)另一個(gè)特征，當(dāng)UPS200進(jìn)入備用模式時(shí)，主控制器218關(guān)閉充電器220。根據(jù)一個(gè)特征，關(guān)閉充電器220降低了皮損耗，改善了系統(tǒng)效率。
[0041]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，UPS200包含休眠模式選項(xiàng)。根據(jù)一個(gè)特征,在休眠模式中，關(guān)閉除了第二邏輯電源208和通信電路214之外的UPS200的所有部件?，F(xiàn)在將參考圖4中的流程圖350描述休眠模式選項(xiàng)。為了進(jìn)入休眠模式，在框352處，通信電路214開(kāi)啟第二 LPS208。第二 LPS208可以是經(jīng)濟(jì)LPS。在框354處，通信電路214確定第二 LPS208是否正在運(yùn)行。如果第二 LPS208不在運(yùn)行，在框360處，UPS200不進(jìn)入休眠模式。如果第二LPS208正在運(yùn)行，在框356處，主控制器218關(guān)閉第一 LPS210和主LPS212，以及PFC222、充電器220、電池216和逆變器234。在休眠模式中，在框358處，第二 LPS208給通信電路214提供電力。在一個(gè)例子中，通信電路214耦合到用戶接口，其從第二 LPS208持續(xù)接收電力。用戶可以與用戶接口進(jìn)行交互，以控制UPS200退出休眠模式，然后要么進(jìn)入U(xiǎn)PS200的其他運(yùn)行模式中的一個(gè)，要么使UPS200掉電。根據(jù)一個(gè)例子,處于休眠模式的UPS200的電力消耗在約5瓦特和約10瓦特之間。[0042]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)用戶按下0N/0FF按鈕時(shí)，UPS200可以退出休眠模式然后開(kāi)啟主LPS212。如果電池216存在且有電荷，則電池216會(huì)通過(guò)開(kāi)關(guān)224和第二二極管232給主LPS212提供電力。如果電池216不存在或是放電的，并且可以使用AC電力，則第一LPS210將開(kāi)啟且通過(guò)第一二極管226給主LPS212提供電力。
[0043]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)通信電路214命令第一 LPS210開(kāi)啟時(shí)，UPS200可以退出休眠模式然后開(kāi)啟主LPS212。UPS200退出休眠模式的要求可以來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)管理卡(NMC)或其他可用的用戶通信端口。根據(jù)一個(gè)例子，NMC可以是由施耐德電氣旗下的APC提供的UPSNMC。在一個(gè)例子中，通信電路214可以命令第二 LPS212開(kāi)啟進(jìn)而使UPS200退出休眠模式以給電池216重新充電。在另一個(gè)例子中，UPS200可以被編程為在選定的一段時(shí)間之后開(kāi)啟主LPS212，以檢查電池216的狀態(tài)且確定是否給電池216充電。
[0044]根據(jù)另一個(gè)例子，當(dāng)通過(guò)循環(huán)AC輸電干線電源202使AC輸電干線電源202可用時(shí)，UPS200可以退出休眠模式。在一個(gè)例子中，循環(huán)包含使AC輸電干線電源202關(guān)閉然后再使AC輸電干線電源202開(kāi)啟。在一個(gè)實(shí)施方式中進(jìn)行電力循環(huán)啟動(dòng)如上參考圖3所述的過(guò)程350。
[0045]根據(jù)一個(gè)特征，當(dāng)UPS200退出休眠模式且主LPS212是運(yùn)行的時(shí)，關(guān)閉第二LPS208。通信電路214可以關(guān)閉第二 LPS208。
[0046]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，UPS200包含緊急掉電(EPO)模式選項(xiàng)。在EPO模式中，第二LPS208、第一 LPS210和主LPS212是掉電的。在一個(gè)例子中，如果UPS0N/0FF按鈕(未顯示)是激活的，則UPS200可以退出EPO模式。在另一個(gè)例子中，如果去除AC輸電干線電源202和電池216，則UPS200可以退出EPO模式。
[0047]UPS200可以被實(shí)現(xiàn)為單相電源、三相電源或分相源且可以設(shè)計(jì)不同的實(shí)施方式以適應(yīng)各種輸入電壓。而且，UPS200可以被實(shí)現(xiàn)為模塊化的、可擴(kuò)展的UPS，其具有如序列號(hào)為5，982，652的美國(guó)專利和序列號(hào)為7，446，433的美國(guó)專利所述的多種可替換的電力模塊和電池模塊，這兩個(gè)美國(guó)專利被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人且通過(guò)引用被合并到本文中。此外，UPS200可以被實(shí)現(xiàn)為如序列號(hào)為7，939，968的美國(guó)專利所述的、用于給負(fù)載提供電力的不間斷電源，該美國(guó)專利被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人且通過(guò)引用被合并到本文中。
[0048]圖5為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的另一個(gè)UPS250的原理圖。UPS250類似于UPS200且使用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)注相似的部件。UPS250在例如UPS250包含第二輸入饋送252方面，區(qū)別于UPS200。根據(jù)各種例子，第二輸入饋送252可以是AC輸電干線輸入，其包含單相電源、三相電源或分相電源。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，UPS250在如上關(guān)于UPS200所述的所有模式運(yùn)行且還包含第一旁路模式選項(xiàng)。在第一旁路模式中，UPS250接收來(lái)自第二輸入饋送252的輸入電力。在一個(gè)例子中，在輸入240處AC電力出現(xiàn)故障后，UPS250進(jìn)入第一旁路模式。第二繼電器254和第三繼電器256閉合且PFC222基于第二輸入饋送252運(yùn)行。PFC222給充電器220輸出DC電力。主LPS212持續(xù)基于充電器220的輸出運(yùn)行。根據(jù)一個(gè)例子，PFC222在線路242和244處提供電力，并且逆變器234在線路230處提供輸出電力。
[0049]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，UPS250也包括第二旁路模式。在第二旁路模式中，UPS250從第二輸入饋送252接收輸入電力。在一個(gè)例子中，當(dāng)AC輸電干線電源202出現(xiàn)故障時(shí)，UPS250進(jìn)入第二旁路模式。在第二旁路模式中，通信電路214開(kāi)啟第一 LPS210，然后第一LPS210通過(guò)第一二極管226給主LPS212輸出電力。主控制器218關(guān)閉充電器220。主控制器218可以關(guān)閉PFC222。當(dāng)PFC222處于關(guān)閉時(shí)，第二輸入饋送252通過(guò)第二繼電器254和第四繼電器258在線路230處提供輸出電壓。根據(jù)一個(gè)特征，關(guān)閉充電器220降低了皮損耗，并且關(guān)閉PFC222增加了 UPS250的效率。
[0050]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)在第二輸入饋送252處可以使用輸入電壓且在AC輸電干線電源202處不能使用輸入電壓時(shí)，UPS250可以利用第三旁路運(yùn)行模式。在第三旁路運(yùn)行模式中，通過(guò)第二繼電器254和第四繼電器258在第二輸入饋送252處給輸出端230提供AC電壓。第三旁路運(yùn)行模式可以用于代替電池運(yùn)行模式，以節(jié)省電池壽命，或者當(dāng)電池已變得部分耗盡時(shí)，可以在電池模式之后使用。在一個(gè)實(shí)施方式中，UPS250也可以包含機(jī)械旁路開(kāi)關(guān)，其直接耦合在第二輸入饋送252和輸出端230之間。機(jī)械旁路支持用戶在UPS250出現(xiàn)故障時(shí)完全旁路掉UPS250，或者對(duì)UPS250進(jìn)行維護(hù)。
[0051]任何前述實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn)在UPS中，例如，具有作為備用電源的DC電池的UPS中。UPS可以被配置為提供備用電力給任何數(shù)量的電力消耗設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)路由器、空調(diào)單元、照明設(shè)備、安保系統(tǒng)，或需要不間斷電力的其它設(shè)備和系統(tǒng)。UPS可以含有，或耦合到，控制器或控制單元，以控制UPS的運(yùn)行。例如，控制器可以給用于控制電力轉(zhuǎn)換功能的電路里的每個(gè)切換設(shè)備提供脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。在另一個(gè)例子中，控制器可以為繼電器提供控制信號(hào)。通常，控制器控制UPS的運(yùn)行，使其在可以使用來(lái)自AC電源的電力時(shí)，基于AC電源給電池充電，并且當(dāng)AC電源不能用或處于電壓過(guò)低的情況時(shí)，逆變來(lái)自電池的DC電力?？刂破骺梢园匀魏畏绞浇M合的硬件、軟件、固件、處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、數(shù)據(jù)總線、和/或其他元件，它們可以用于實(shí)現(xiàn)控制器的相應(yīng)功能。
[0052]在如上所述的實(shí)施方式中，電池用作備用電源。在其他實(shí)施方式中，可以使用其他AC或DC備用源和設(shè)備，包括燃料電池、光電池、DC微型渦輪機(jī)、電容器、供選擇的AC電源，和任何其他合適的電源，或者任何它們的組合。在利用電池作為備用電源的本發(fā)明的實(shí)施方式中，電池可以由以并聯(lián)或串聯(lián)方式耦合的多個(gè)電池單元組成。
[0053]在一個(gè)或多個(gè)前述實(shí)施方式中，切換設(shè)備可以是任何電子的或機(jī)電的設(shè)備，其以受控的方式(例如，通過(guò)使用控制信號(hào))傳導(dǎo)電流且能夠隔離導(dǎo)電通路。圖中的各種切換設(shè)備和其他電子設(shè)備的表示是示例性的且不打算是限制性的，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，使用各種類型、布置和配置的設(shè)備可以獲得相似的或相同的功能。例如，一個(gè)或多個(gè)切換設(shè)備可以含有一個(gè)或多個(gè)反向并聯(lián)二極管，或這些二極管可以與這些切換設(shè)備分開(kāi)。如上所述，在一些實(shí)施方式中，切換設(shè)備包括整流器，例如，能夠通過(guò)應(yīng)用控制信號(hào)而打開(kāi)和關(guān)閉的受控整流器(例如，SCR、晶閘管等等)。此外，其他元件，例如電阻器、電容器、電感器、電池、電源、負(fù)載、變壓器、繼電器、二極管和類似元件可以包含在單一設(shè)備或多個(gè)連接的設(shè)備中。
[0054]在如上所述的實(shí)施方式中，描述了供不間斷電源使用的整流器/升壓電路，然而應(yīng)該理解的是，本文所述的電路可以供其他類型的電源使用。
[0055]本發(fā)明的實(shí)施方式可供具有各種輸入電壓和輸出電壓的不間斷電源使用，且可以用于單相或多相不間斷電源。
[0056]至此，已經(jīng)描述了本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的幾個(gè)方面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，各種替代、修改和改進(jìn)將是很容易出現(xiàn)的。這些替代、修改和改進(jìn)應(yīng)該屬于本公開(kāi)內(nèi)容的一部分，并且應(yīng)該在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。例如，用于使電力轉(zhuǎn)換器的切換設(shè)備運(yùn)行的選通脈沖可以在頻率、占空比、或這兩者上變化。而且，可以利用電氣部件的供選擇的配置來(lái)產(chǎn)生相似的功能，例如，逆變器功能和充電器功能，或者其他功能。因此，前述的描述和附圖僅僅是示例性的。
【權(quán)利要求】
1.一種不間斷電源，其包括: 第一輸入，所述第一輸入從輸入電源接收輸入電力； 輸出，所述輸出提供輸出電力； 開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)被配置為當(dāng)所述輸入電力的特性處于選定的范圍內(nèi)時(shí)閉合； 第一邏輯電源，所述第一邏輯電源耦合到所述開(kāi)關(guān)，且被配置為當(dāng)所述開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，從所述輸入電源接收所述輸入電力，并且具有第一 DC輸出； 備用電源，所述備用電源具有第二 DC輸出，且在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到所述第一 DC輸出； 充電器，所述充電器具有第三DC輸出且耦合到所述公共節(jié)點(diǎn)； 主邏輯電源，所述主邏輯電源耦合到所述公共節(jié)點(diǎn)且被配置為接收所述第一 DC輸出、所述第二 DC輸出和所述第三DC輸出中的至少一個(gè)；以及 電力轉(zhuǎn)換器電路，所述電力轉(zhuǎn)換器電路耦合到所述備用電源和所述第一輸入，并且被配置為提供來(lái)源于以下中的至少一個(gè)的所述輸出電力:所述第一輸入的電力和來(lái)自所述備用電源的電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源，還包括: 主控制器，所述主控制器用于控制所述不間斷電源的運(yùn)行；以及 通信電路，所述通信電路被配置為允許用戶選擇所述不間斷電源的運(yùn)行模式； 其中，所述主邏輯電源耦合到所述主控制器和所述通信電路，并且還被配置為給所述主控制器和所述通信電路提供電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不間斷電源，還包含第二邏輯電源，所述第二邏輯電源耦合到所述開(kāi)關(guān)，所述第二邏輯電源被配置為當(dāng)所述開(kāi)關(guān)閉合時(shí)從所述輸入電源接收輸入電力，并且被配置為給所述通信電路提供電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源，其中所述電力轉(zhuǎn)換器電路包含: AC到DC轉(zhuǎn)換器，所述AC到DC轉(zhuǎn)換器耦合到所述第一輸入且具有第四DC輸出；及 逆變器，所述逆變器耦合到所述AC到DC轉(zhuǎn)換器和所述UPS輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不間斷電源，其中所述充電器還耦合到所述AC到DC轉(zhuǎn)換器和所述備用電源，并且其中所述充電器接收所述第四DC輸出且給所述備用電源提供所述第三DC輸出，以給所述備用電源充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源，還包含第二輸入，以從第二輸入電源接收電力，其中所述第二輸入選擇性地耦合到所述UPS輸出，以從所述第二電源提供輸出電力。
7.一種用于從具有接收輸入電力的第一輸入和提供UPS輸出電力的UPS輸出的電源提供不間斷電力的方法，所述方法包括: 當(dāng)所述第一輸入處的輸入電力是可接受的時(shí)，將來(lái)自所述第一輸入的電力提供給具有第一 DC輸出的第一邏輯電源； 給具有MLPS輸出的主邏輯電源提供所述第一 DC輸出； 給主控制器和通信電路提供所述MLPS輸出； 通過(guò)所述主控制器開(kāi)啟具有第三DC輸出的充電器； 給所述主邏輯電源提供所述第三DC輸出； 關(guān)閉所述第一邏輯電源；以及 在所述UPS輸出處提供輸出電力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 當(dāng)所述輸入電力喪失時(shí)，從具有第二 DC輸出的備用電源給所述主邏輯電源提供電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括: 通過(guò)所述第三DC輸出給所述備用電源充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 確定所述充電器是否正在可接受地運(yùn)行；以及 如果所述充電器沒(méi)有可接受地運(yùn)行，則開(kāi)啟所述第一邏輯電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 從所述第一輸入給第二邏輯電源提供電力； 在休眠運(yùn)行模式中，從所述第二邏輯電源給所述通信電路提供電力；以及在所述休眠模式中，關(guān)閉所述第一邏輯電源、所述主邏輯電源、所述主控制器和所述充電器。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 從所述第一輸入給具有第四DC輸出的AC到DC轉(zhuǎn)換器提供電力； 給逆變器提供所述第四DC輸出；以及 給所述充電器提供所述第四DC輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的`方法，還包括: 當(dāng)所述第一輸入處的輸入電力是不可接受的時(shí)，從第二輸入給所述第一邏輯電源提供電力。
14.一種不間斷電源,包括: 第一輸入，所述第一輸入從輸入電源接收輸入電力； 備用電源，所述備用電源具有耦合到公共節(jié)點(diǎn)的DC輸出； UPS輸出，所述UPS輸出被配置為提供來(lái)源于所述輸入電力和來(lái)自所述備用電源的電力中的至少一個(gè)的輸出電力； 充電器，所述充電器通過(guò)所述公共節(jié)點(diǎn)耦合到所述備用電源； 主控制器，所述主控制器用于控制所述不間斷電源的運(yùn)行； 通信電路，所述通信電路被配置為允許用戶選擇所述不間斷電源的運(yùn)行模式； 主邏輯電源，所述主邏輯電源耦合到所述公共節(jié)點(diǎn)，以從所述充電器和所述備用電源中的至少一個(gè)接收輸入電力，并且被配置為給所述主控制器和所述通信電路提供電力；以及 用于在旁路掉所述備用電源和所述充電器的啟動(dòng)運(yùn)行模式中，從所述輸入電力給所述主邏輯電源提供電力的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的不間斷電源，還包括用于在旁路掉所述備用電源和所述充電器的休眠運(yùn)行模式中，從所述輸入電力給所述通信電路提供電力的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的不間斷電源，還包括用于使用所述通信電路退出所述休眠運(yùn)行模式的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的不間斷電源，還包括用于在旁路掉第一邏輯電源的綠色運(yùn)行模式中，通過(guò)所述充電器給所述主邏輯電源提供電力的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的不間斷電源，還包括用于在旁路掉所述備用電源和所述充電器的綠色運(yùn)行模式中，給所述主邏輯電源提供電力的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的不間斷電源，還包括用于在旁路掉所述第一輸入的旁路運(yùn)行模式中，給所述主邏輯電源提供電力的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的不間斷電源，還包括用于在旁路掉所述備用電源、所述充電器和所述主邏輯 電源的旁路運(yùn)行模式中，提供所述UPS輸出的裝置。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK103748762SQ201280041354
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】米爾扎·A·貝格, V·徹納克薩范, 邁克爾·J·因杰米, 大衛(wèi)·E·雷利, R·格霍什, 因德拉·普拉卡什 申請(qǐng)人:施耐德電氣It公司