在沒有任何輔助信號的情況下進行的多個不間斷電源總線之間的基於電力線的協調信號...的製作方法
2023-05-20 11:01:06
在沒有任何輔助信號的情況下進行的多個不間斷電源總線之間的基於電力線的協調信號 ...的製作方法
【專利摘要】一種多UPS系統具有多個UPS子系統，多個UPS子系統具有將每個UPS子系統的控制器耦接至相關聯的聯絡櫃的相關聯的控制器的分離的UPS數據通信總線。多UPS系統還包括將聯絡櫃的控制器相互耦接的數據通信聯絡總線。聯絡櫃的控制器在不使用輔助信號的情況下仲裁UPS總線之間的基於電力線的協調信號。
【專利說明】在沒有任何輔助信號的情況下進行的多個不間斷電源總線之間的基於電力線的協調信號的智能仲裁
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年7月30日提交的美國發明申請13/561，154的優先權和2011年8月5日提交的美國臨時申請61/515，353的權益。上述申請的全部內容通過引用合併到本文中。
【技術領域】
[0003]本公開內容涉及具有多模塊UPS (不間斷電源)系統的多UPS系統、以及該系統中的多個UPS數據通信總線之間的基於電力線的協調信號的仲裁。
【背景技術】
[0004]該部分提供與本公開內容相關的背景信息，該背景信息不一定是現有技術。
[0005]圖1示出了典型的現有技術單模塊UPS系統的示例，在本文中稱為UPS模塊100。UPS模塊100的基本元件是整流器102、逆變器104、輸出變壓器106、備份DC電源108和控制器110。UPS模塊100還包括旁路開關(未示出)。整流器102的輸入耦接至AC電力的源(未示出)。整流器102的輸出耦接至DC總線112。逆變器104的輸入耦接至DC總線112。逆變器104的輸出105耦接至輸出變壓器106的初級側114。輸出變壓器106的次級側116耦接至UPS模塊100的輸出118。Grass濾波器電路120耦接至輸出變壓器106的次級側116。濾波器電路122耦接至輸出變壓器106的初級側114。
[0006]控制器110控制UPS模塊100，包括通過變化逆變器104中的開關裝置的佔空比來控制逆變器104，使得逆變器104提供所期望的輸出電壓。在這個方面，控制器110具有輸入124和輸出126。輸入124包括耦接至電流變壓器CT的輸入和耦接至電壓傳感器VS的輸入，電流變壓器CT感測如圖1中示出的UPS模塊100的各個部分中的電流(包括流經UPS模塊100的輸出118的負載電流)，而電壓傳感器VS感測諸如輸出變壓器106的初級側114處的初級側電壓或輸出變壓器106的次級側116處的次級側電壓的電壓。
[0007]多模塊UPS系統包括兩個或更多個單模塊UPS系統，諸如並聯耦接的UPS模塊100。圖2示出了具有並聯耦接的兩個UPS模塊100的多模塊UPS200的示例。
【發明內容】
[0008]該部分提供了本公開內容的總體概述，並且不是其全部範圍或其所有特徵的全面公開。
[0009]根據本公開內容的一個方面，多UPS系統具有多個UPS子系統，所述多個UPS子系統具有將每個UPS子系統的控制器耦接至相關聯的聯絡櫃的相關聯的控制器的分離的UPS數據通信總線。多UPS系統還包括將聯絡櫃的控制器相互耦接的數據通信聯絡總線。聯絡櫃的控制器在不使用輔助信號的情況下仲裁UPS總線之間的基於電力線的協調信號。
[0010]根據本公開內容的一個方面，每個UPS總線和聯絡總線各自均具有主要通道和冗餘通道。每個聯絡櫃的控制器檢測在相關聯的UPS總線的主要通道或冗餘通道上或在耦接至該控制器的主要通道或冗餘通道的末端上是否已經發生故障，並且基於故障所發生的位置而在UPS總線的主要通道和冗餘通道與聯絡總線的主要通道和冗餘通道之間重新路由協調信號。
[0011]根據本文中提供的描述，可應用性的另外的方面將變得明顯。該
【發明內容】
中的描述和具體示例僅意在說明的目的，而並不意在限制本公開內容的範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]本文中所描述的附圖僅意在說明所選擇的實施例而非說明所有可能的實施方式，且並不意在限制本公開內容的範圍。貫穿附圖中的若干視圖，相應的附圖標記始終表示相應的部分。
[0013]圖1是現有技術單模塊UPS系統的簡化示意圖；
[0014]圖2是現有技術多|旲塊UPS系統的簡化不意圖；
[0015]圖3是具有多個多模塊UPS子系統的多UPS系統的簡化示意圖；
[0016]圖4是示出了具有兩個多模塊UPS子系統的多UPS系統的數據通信的簡化通信圖；
[0017]圖5是示出了通過聯絡櫃將UPS總線連接到聯絡總線的的簡化圖；
[0018]圖6是根據本公開內容的一個方面的多UPS系統的簡化示意圖；
[0019]圖7是示出了根據本公開內容的一個方面的、在不使用輔助信號的情況下當在總線上不存在故障時仲裁圖6的多UPS系統的UPS總線之間的協調信號的方法的流程圖；以及
[0020]圖8是示出了根據本公開內容的一個方面的、檢測和處理圖6的多UPS系統的UPS總線和聯絡總線上的多個故障的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 現在將參照附圖更全面地描述示例實施例。
[0022]多UPS系統包括兩個或更多個獨立的多模塊UPS系統。在仲裁多UPS系統中的多模塊UPS系統之間的通信時，已經成為挑戰的是，不僅保持設計可靠、魯棒並且在不同的UPS系統之間具有一定程度的隔離，而且還在不添加將導致較高成本的另外的輔助信號、布線或感測設備的情況下維持簡單直接的設計。在從俄亥俄州的哥倫布的力博特(Liebert)公司可得到的多UPS系統中，通過在主要通道和冗餘通道中使用不同的UPS數據通信總線以使得主要通道和冗餘通道中的一個通道的故障不會擊敗(bring down)整個多UPS系統，而實現了可靠性和魯棒性。為了提供該多UPS系統中的多模塊UPS系統之間的隔離，UPS數據通信總線相互隔離，即，一個總線不能看到或幹擾其它總線的數據，並且數據通信總線需要是雙向的。由於該體系結構設計的複雜度，如何在不添加額外的定向輔助信號和布線測量設備的情況下在兩個分離的通道中的這些不同的多個UPS數據通信總線之間安全和精確地傳遞(pass through)信號是重要的。
[0023]多UPS系統可以包括例如多至八個獨立的多模塊UPS系統，這些多模塊UPS系統在本文中隨後將被稱為多模塊UPS子系統。每個UPS子系統可以具有例如多至八個單模塊UPS系統，這些單模塊UPS系統隨後將被稱為UPS模塊。在圖3示出的示例中，將多UPS系統300示為具有三個UPS子系統302，每個UPS子系統302具有三個UPS模塊304。每個UPS模塊304可以例如是UPS模塊100。三個UPS子系統302在本文中將稱為UPS子系統A、UPS子系統B和UPS子系統C。三個UPS模塊304在本文中將稱為UPS1、UPS2和UPS3。多UPS系統300還包括與每個UPS子系統302相關聯的聯絡櫃306，聯絡櫃306在本文中稱為聯絡櫃A、聯絡櫃B和聯絡櫃C。如術語所暗示的，聯絡櫃是這樣的已知裝置:其將兩個或更多個UPS子系統302聯絡在一起，以使UPS子系統302的輸出總線並行和/或以提供冗餘。這可以是瞬時地將輸出總線並行以將負載從一個UPS子系統302切換至另一 UPS子系統302，或是連續地將輸出總線並行以提供增加的功率容量。雖然圖3分別示出了聯絡櫃306 (聯絡櫃A、聯絡櫃B和聯絡櫃C)，但是應當理解的是，與UPS子系統302相關聯的每個聯絡櫃306的功能性可以連同與一個或更多個其它UPS子系統302相關聯的一個或更多個聯絡櫃來一起實現。
[0024]多UPS系統300的系統體系結構包括用於將每個UPS子系統302耦接至相應的聯絡櫃306的分離的數據通信總線(其在本文中稱為UPS總線308)、以及聯絡總線310。在圖3示出的示例中，多UPS系統300具有四個分離的數據通信總線:聯絡總線310以及將每個UPS子系統302耦接至相應的聯絡櫃306的三個UPS總線308 (UPS總線A、UPS總線B和UPS總線C)。更具體地，UPS總線A將UPS子系統A的控制器312耦接至聯絡櫃A的控制器312，UPS總線B將UPS子系統B的控制器312耦接至聯絡櫃B的控制器312，而UPS總線C將UPS子系統C的控制器312耦接至聯絡櫃C的控制器312。聯絡總線310將聯絡櫃A的控制器312、聯絡櫃B的控制器312和聯絡櫃C的控制器312相互耦接。具有將UPS子系統302的控制器312耦接至相應的聯絡櫃306的控制器312以及將聯絡櫃306的控制器312進行耦接的不同的數據通信總線確保UPS子系統302和聯絡櫃306之間的良好的隔離和可靠的操作條件。應當理解的是，如果多UPS系統300具有不同於三個的UPS子系統302，則其將具有不同於三個的UPS總線308 (例如，該多UPS系統300將針對每個UPS子系統302具有一個UPS總線)。
[0025]可以存在不同種類的總線邏輯和基於電力線的協調信號(在本文中稱為協調信號)。協調信號用於使UPS子系統302同步，使得不是指定的主UPS子系統的UPS子系統302的電力輸出與是指定的主UPS子系統的UPS子系統302的電力輸出同步。說明性地，在UPS總線(UPS總線A、UPS總線B和UPS總線C)上使用『或』邏輯，即，邏輯『I』顯性(dominant)。從『0』到『I』的轉換用於協調UPS子系統302之間的操作，並且邏輯『I』的持續時間用於傳遞必要的信息。例如，從『0』到『I』的轉換用於將每個UPS子系統302的電壓過零點同步，並且由兩個連續的從『I』到『0』的轉換所確定的邏輯周期中的『I』的持續時間用於協調哪個UPS子系統302是所有UPS子系統302當中的主UPS子系統。主UPS子系統302是所有其它UPS子系統302所跟隨的那個UPS子系統302。只會有一個主UPS子系統302，並且無論哪個UPS子系統302在其相應的UPS總線上輸出最長的邏輯『 I』，該UPS子系統302就將是基於用戶設置的主UPS子系統302。用戶設置哪個UPS子系統302是主UPS子系統。然而，異常操作條件可以推翻(override)用戶設置，確定新的主UPS子系統。輸出最長的持續時間邏輯『I』的UPS子系統變成主UPS子系統。
[0026]每個UPS子系統302和聯絡櫃306包括控制器312，該控制器312用作聯絡總線與相應的UPS總線之間的網關，使得如果從各UPS子系統302中的一個UPS子系統302發送協調信號，則將由所有其餘的UPS子系統302接收該協調信號。在每個UPS子系統302中，所有UPS模塊304基於從其相應的UPS總線接收的協調信號而操作和運行。圖4示出了兩個UPS子系統302之間的通信圖。每個控制器312具有從與之耦接的UPS總線308讀取信號以及將信號分發(pass out)至該UPS總線308上的能力。控制器312可以說明性地是現場可編程門陣列(FPGA)。應當理解的是，控制器312可以是其它類型的電子裝置，藉助於示例非限制性地例如微控制器、微處理器、CPLD或ASIC。
[0027]根據UPS總線308的基本特性，它們是邏輯『I』顯性。如果任何控制器在總線上放置『I』，則所有其它控制器將獲得『I』。例如，假定UPS子系統A是主UPS子系統並且正在發出協調信號(以基於固定線的頻率發送『O』、『I』並且當其輸出正具有正過零點時具有『0』到『I』的轉換)，並且其餘UPS子系統302需要接收和跟隨協調信號。由於聯絡櫃A不知道其應當在哪個方向傳遞協調信號，所以聯絡櫃A的控制器312隻能保持從每側(UPS總線A和聯絡總線310)進行讀取並且傳遞協調信號，如圖5所示。聯絡櫃A將從UPS總線A獲得『I』並且將其傳遞至聯絡總線310，同時從聯絡總線310讀取協調信號並且將其發回至UPS總線A，或者，反之亦然。由於這是協調信號，所以信號傳遞的延遲應當儘可能小。該處理需要幾乎同時完成。該方案由UPS子系統302內的UPS模塊304使用。如果僅存在連接至所有UPS模塊304的一個UPS總線308，則該方案工作正常，但對於多個獨立的UPS總線308，該方案將不工作。因為一旦UPS總線A上存在『I』並且其被傳遞至聯絡總線310，那麼立即從聯絡總線310讀回『I』，並且將其傳回至UPS總線A。UPS總線A將是『I』，並且無論UPS子系統A之後在UPS總線A上放置什麼都將保持『I』。當試圖首先讀取聯絡總線310並且將『I』發回至UPS總線A時，發生同樣的事情。將立即從UPS總線A讀回『1』，並且將其傳回至聯絡總線310。之後，無論其它聯絡櫃306中的其它控制器312試圖在聯絡總線310上放置什麼，聯絡總線310都將處於邏輯『I』。
[0028]解決該問題的一種方式是引入輔助信號以表示方向，使得聯絡櫃306將知道是讀還是寫以及其應當在哪個方向傳遞協調信號。但是，這將包括另外的布線、另外的信號調節電路，並且可能將包括另外的測量和感測電路。
[0029]根據本公開內容的一個方面，在不使用輔助信號的情況下來實現多UPS系統(如多UPS系統600 (圖6))中的多個UPS數據通信總線之間的協調信號(S卩，基於電力的線協調信號)的仲裁。除了下面的例外以外，多UPS系統600具有與多UPS系統300相同的元件，並且下面的討論將集中在不同點。
[0030]根據本公開內容的一個方面，多UPS系統600包括UPS總線608，每個UPS總線608具有兩個布線系統，其中一個布線614提供主要通道616，而另一個布線618提供冗餘通道620。多UPS系統600還具有聯絡總線610，聯絡總線610也具有兩個布線系統，其中一個布線622提供主要通道624而另一布線626提供冗餘通道628。如果布線中的一個布線斷開，則另一布線將仍然正常起作用，並且該體系結構在多個不同的UPS總線608上和聯絡總線610上容納多個故障。根據本公開內容的一個方面，UPS子系統302和聯絡櫃306包括控制器612，控制器612在不使用輔助信號的情況下實現協調信號的仲裁。根據本公開內容的一個方面，控制器612還實現多故障檢測和處理。
[0031]首先轉為在不使用輔助信號的情況下的協調信號的仲裁，假定UPS子系統A是主UPS子系統，並且其在UPS總線A上輸出協調信號。每個UPS子系統302的控制器612總是監視其自己的UPS總線608。當UPS子系統302被指定為是主UPS子系統時，該UPS子系統302的控制器612將首先監聽該UPS子系統302的UPS總線608，以查看在其UPS總線上是否已經存在協調信號。如果在其UPS總線608上不存在協調信號，則該UPS子系統302的控制器612將開始在其UPS總線608上發出協調信號。如果在該UPS子系統302的UPS總線608上已經存在協調信號，則UPS子系統302的控制器612將向用戶發布(post)已經存在作為主UPS子系統的另一 UPS子系統302的錯誤警報，並且被指定為主UPS子系統的UPS子系統302的控制器612將不在該UPS子系統302的UPS總線608上發出任何協調信號。
[0032]基於該特性，根據本公開內容的一個方面，與被指定為主UPS子系統的UPS子系統302相關聯的聯絡櫃306的控制器612將不斷地檢查聯絡總線610和該子系統302的UPS總線608以監控合格的協調信號。合格的協調信號是在由系統配置(例如，系統為50Hz還是60Hz系統)所確定的固定時段處發生的『0』到『I』的轉換。再次將已經被指定為主UPS子系統的UPS子系統A用作示例，聯絡櫃A的控制器612將僅傳遞該控制器612從UPS總線A或聯絡總線610接收的第一個合格的協調信號，並且不會發回來自UPS總線A或聯絡總線610中的另一個的協調信號，其中該控制器612正向UPS總線A或聯絡總線610中的該另一個傳遞協調信號。例如，如果聯絡櫃A首先從UPS總線A獲得合格的協調信號而沒有從聯絡總線610獲得信號，則那麼聯絡櫃A中的控制器612假定其應當將協調信號傳遞至聯絡總線610。聯絡櫃A的控制器612不將協調信號從聯絡總線610傳回至UPS總線A。因此，UPS總線A的協調信號將不鎖定在『 I』處，並且將基於UPS子系統A的控制器612正在發出的信號來改變。如果UPS總線A的協調信號變成不合格的，即，UPS子系統A停止發送協調信號(例如，UPS子系統A可能不再是主UPS子系統)或其開始發出不好的信號，則聯絡櫃A中的控制器612將停止將協調信號從UPS總線A傳遞到聯絡總線610，並且開始監視UPS總線A和聯絡總線610兩者以監控合格的協調信號。如果其檢測到聯絡總線610的協調信號變合格，即，另一 UPS子系統302已經變成主UPS子系統，則聯絡櫃A中的控制器612將開始將協調信號從聯絡總線610傳遞到UPS總線A，使得UPS子系統A可以跟隨來自主UPS子系統的協調信號。以這種方式，聯絡櫃A的控制器612防止傳遞『I』對UPS總線A和聯絡總線610兩者進行鎖定，並且能夠在沒有任何輔助信號告知協調信號的方向的情況下在UPS總線A與聯絡總線610之間有效地傳遞協調信號。其它聯絡櫃306中的控制器612以相同的方式操作。
[0033]圖7是示出了下述邏輯的流程圖:利用該邏輯，聯絡櫃306的控制器612在沒有任何輔助信號的情況下實現了協調信號的方向的上述確定。該邏輯可以例如以控制器612中所編程的軟體來實現。
[0034]再次假定UPS子系統A是主UPS子系統302，在圖7中的700處開始，聯絡櫃A的控制器612對UPS總線A上的信號進行採樣。在702處，聯絡櫃A的控制器612確定該信號是否是合格的協調信號。如果該信號不是合格的協調信號，則控制器612轉移返回至700。如果UPS總線A上的信號是合格的協調信號，則在704處，聯絡櫃A的控制器612確定是否存在任何故障。如果存在任何故障，則聯絡櫃A的控制器612在800處轉移到下面參照圖8所描述的多故障檢測和處理例程。現參照706，聯絡櫃A的控制器612對聯絡總線610上的信號進行採樣。在708處，聯絡櫃A的控制器612確定聯絡總線610上的信號是否是合格的協調信號。如果聯絡總線610上的信號不是合格的協調信號，則控制器612轉移返回至706。如果聯絡總線610上的信號是合格的協調信號，則控制器612轉移到704，在704處，如上面所討論的，該控制器612確定是否存在任何故障。
[0035]如果在704處聯絡櫃A的控制器612確定不存在故障，則聯絡櫃A的控制器612轉移到710，在710處，該控制器612確定UPS總線A上的信號是否是合格的協調信號以及聯絡總線610上的信號是否不是合格的協調信號。如果UPS A上的信號是合格的協調信號並且聯絡總線610上的信號不是合格的協調信號，則聯絡櫃A的控制器612轉移到712，在712處，該控制器612將UPS總線A上的協調信號傳遞至聯絡總線610，並且在714處，將方向變量標記成『1』，然後轉移返回至700。如果情況不是這樣，則聯絡櫃A的控制器612轉移到716，在716處該控制器612確定UPS總線A和聯絡總線610兩者上的信號是否是合格的協調信號。如果UPS總線A和聯絡總線610兩者上的信號均是合格的協調信號，則聯絡櫃A的控制器612轉移到718，在718處該控制器612確定方向變量是否等於『I』。如果方向變量等於『 I』，則聯絡櫃A的控制器612轉移到712。如果方向變量不等於『 I』，則聯絡櫃A的控制器612轉移到720，在720處該控制器612確定方向變量是否等於『2』。如果方向變量不等於『2』，則聯絡櫃A的控制器612轉移到722，在722處該控制器612在UPS總線A和聯絡總線610兩者上發送被動位(passive bit)。然後，聯絡櫃A的控制器612轉移回到700和706 (同時控制器612對UPS總線A上的信號和聯絡總線610上的信號進行並行採樣)。應當理解的是，UPS總線608的主要通道和冗餘通道中的每個通道的方向變量確定了協調信號是從該通道傳遞至聯絡總線610還是從聯絡總線610傳遞至該通道。
[0036]如果在716處聯絡櫃A的控制器612確定UPS總線A和聯絡總線610兩者上的信號不都是合格的協調信號，則聯絡櫃A的控制器612轉移到724，在724處該控制器612將聯絡總線610上的信號傳遞至UPS總線A，並且在726處標記方向變量等於『2』，然後返回至 706。
[0037]現在轉至多故障檢測和多故障處理，如圖6所示，存在總共五個故障發生，三個故障在三個不同的獨立的UPS總線608上，而兩個故障在聯絡總線610到聯絡櫃B和聯絡櫃C的相應的連接上。每個故障使用「X」表示。如果UPS子系統A正發出協調信號，S卩，UPS子系統A是主UPS子系統，則聯絡櫃A中的控制器612將自動檢測到UPS總線A的主要通道616中的故障，並且將協調信號從UPS總線A的冗餘通道620重新路由至聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628兩者。同樣，聯絡櫃B的控制器612將檢測到在聯絡總線610的冗餘通道628的該控制器612的末端上發生的故障，並且將協調信號從聯絡總線610的主要通道624重新路由至UPS總線B的主要通道616和冗餘通道620兩者。聯絡櫃C的控制器612將檢測到在聯絡總線610的主要通道624的該控制器612的末端上發生的故障，並且將協調信號從聯絡總線610的冗餘通道628重新路由至UPS總線C的主要通道616和冗餘通道620兩者。在這種情況下，聯絡櫃B和聯絡櫃C中的控制器612不關心UPS總線B和UPS總線C的狀態，這是因為UPS子系統B和C中的控制器612將接收來自它們相應的UPS總線B和UPS總線C的主要通道616或冗餘通道620的合格的協調信號。由於UPS子系統B和UPS子系統C不是主UPS子系統，所以聯絡櫃B和聯絡櫃C中的控制器612期望它們將會在聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628兩者上接收合格的協調信號。如果它們沒有在聯絡總線610的主要通道624上接收到合格的協調信號，則它們確定故障發生在主要通道624上。如果它們沒有在聯絡總線610的冗餘通道628上接收到合格的協調信號，則它們確定故障發生在冗餘通道628上。應當理解的是，在沒有故障的正常情況下，聯絡櫃306的控制器612在相應的UPS總線608的主要通道616與聯絡總線610的主要通道624之間以及在UPS總線608的冗餘通道620與聯絡總線610的冗餘通道628之間傳遞信號。
[0038]在該前述多故障檢測和多故障檢測處理中，在沒有任何輔助信號的情況下，所有聯絡櫃306中的控制器612將仍然操作並且傳遞協調信號。這使得多UPS系統600更可靠和魯棒，並且還在該處理自動發生時使得多UPS系統600保持容易操作。
[0039]說明性地，本公開內容的上述多故障檢測和處理過程在兩個邏輯部分中實現:故障檢測過程和多故障處理過程。在故障檢測過程中，可應用的聯絡櫃306中的控制器612將基於該控制器612從相應的UPS總線608的主要通道616和冗餘通道620兩者獲得的協調信號來檢測故障。假定UPS子系統A是主UPS子系統並且UPS總線A的主要通道616已經故障，則UPS子系統A的控制器612將在不知道UPS總線A的主要通道616已經故障的情況下在UPS總線A的主要通道616和冗餘通道620兩者上發出協調信號。在這種情況下，聯絡櫃A中的控制器612將連續接收來自UPS總線A的冗餘通道620的合格的協調信號，但將不接收來自UPS總線A的主要通道616的任何協調信號。由於UPS子系統A是主UPS子系統，所以聯絡櫃A中的控制器612也將不接收來自聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628的任何協調信號。因此，基於來自UPS總線A的主要通道624和冗餘通道628的信號以及缺少來自聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628的信號，聯絡櫃A中的控制器612確定UPS總線A的主要通道616已經故障。在一定的延遲時段之後，聯絡櫃A中的控制器612設置UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」，並且開始將協調信號從UPS總線A的冗餘通道620重新路由到聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628兩者。
[0040]如果聯絡櫃A中的控制器612稍後開始接收來自UPS總線A的主要通道616的合格的協調信號，則聯絡櫃A中的控制器612將會把UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」清零。同樣，聯絡櫃B中的控制器612將檢測到該控制器612正從聯絡總線610的冗餘通道628、UPS總線B的冗餘通道620和UPS總線B的主要通道616接收不合格的信號並且僅在聯絡總線610的主要通道624上接收合格的協調信號。一旦檢測到是這種情況，那麼聯絡櫃B中的控制器612就將聯絡總線610的主要通道624上的合格的協調信號重新路由至UPS總線B的主要通道616和冗餘通道620兩者，並且在一定的延遲時段之後，設置聯絡總線610的冗餘通道628的「故障檢測位」。聯絡櫃C中的控制器612以類似的方式處理聯絡總線610的主要通道624的該控制器612的末端上的故障，但將合格的協調信號從聯絡總線610的冗餘通道628替代從聯絡總線610的主要通道624重新路由至UPS總線C的主要通道616和冗餘通道620兩者。聯絡櫃C中的控制器612也設置聯絡總線610的主要通道624的「故障檢測位」，替代設置聯絡總線610的冗餘通道628的「故障檢測位」。「不合格的」信號是不具有合格的協調信號的特性的信號，諸如不匹配系統頻率或不以適當的方式交替。
[0041]當聯絡櫃A中的控制器612沒有從UPS總線A的主要通道616和冗餘通道620或聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628中的任何通道接收到任何合格的協調信號並且檢測到是這種情況時，聯絡櫃A中的控制器612假定UPS子系統302中的哪一個是主UPS子系統已經存在變化。一旦這樣做，那麼聯絡櫃A中的控制器612將UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」清零，並且等待新的合格的協調信號，正如其在過程的開始處所做的那樣。在這個方面，能導致UPS總線A的主要通道616和冗餘通道620以及聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628全部不具有合格的協調信號的只有兩種情況。一種情況是UPS子系統302中的哪一個是主UPS子系統已經存在變化，使得原主UPS子系統已經停止發送協調信號。另一情況是所有UPS總線608都不工作。但是如果所有UPS總線608都不工作，則說哪個UPS總線608已經故障是毫無意義的。因此，在UPS總線A的主要通道616和冗餘通道620以及聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628中的任何通道上都不存在合格的協調信號的情況下(當UPS子系統A已經是主UPS子系統時)，聯絡櫃A的控制器612假定UPS子系統302中的哪一個是主UPS子系統已經存在變化，並且將UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」清零。除了下述方面以外，由聯絡櫃306的控制器612以相同的方式處理UPS總線A的冗餘通道620中的故障(當UPS子系統A是主UPS子系統時):控制器612將協調信號從UPS總線A的主要通道616 (替代從UPS總線A的冗餘通道620)重新路由至聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628，並且將設置UPS總線A的冗餘通道620的「故障檢測位」(替代設置主要通道616的「故障檢測位」)。
[0042]圖8是示出了下述邏輯的流程圖:利用該邏輯，聯絡櫃306的控制器實現了上述故障檢測過程和多故障處理過程。該邏輯可以例如以控制器612中所編程的軟體來實現。
[0043]再次假定UPS子系統A是主UPS子系統，在800處，聯絡櫃A的控制器612接收UPS總線A和/或聯絡總線610上的協調信號。在802處，聯絡櫃A的控制器612確定其是否已經在UPS總線A的主要通道616上接收到合格的協調信號。如果聯絡櫃A的控制器612已經在UPS A的主要通道616上接收到合格的協調信號，則聯絡櫃A的控制器612轉移到804，在804處該控制器612確定其是否也已經在聯絡總線610的主要通道624上接收到合格的協調信號。如果聯絡櫃A的控制器612已經在聯絡總線610的主要通道624上接收到合格的協調信號，則聯絡櫃A的控制器612轉移到806，在806處該控制器612確定是否已經設置UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」以用於表示在UPS總線A的主要通道616上已經發生故障。如果聯絡櫃A的控制器612確定已經設置了 UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」，則該控制器612轉移到808，在808處該控制器612將UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」清零，然後在846 (圖SB)處轉移到故障檢測過程和多故障處理過程例程的結束。如果在804處聯絡櫃A的控制器612確定聯絡總線610的主要通道624上的協調信號不是合格的或在806處確定未設置UPS B的主要通道616的「故障檢測位」，則聯絡櫃A的控制器612轉移到810，在810處該控制器612將延遲計數器(說明性地，
2.3ms延時計數器)清零，然後在846 (圖SB)處轉移到故障檢測過程和多故障處理過程例程的結束。
[0044]返回參照802，如果聯絡櫃A的控制器612確定UPS總線A的主要通道616上的協調信號不是合格的，則該控制器612轉移到812，在812處該控制器612確定聯絡總線610的主要通道624上的協調信號是否是合格的。如果聯絡總線610的主要通道624上的協調信號是合格的，則聯絡櫃A的控制器612轉移到810。如果聯絡總線610的主要通道624上的協調信號不是合格的，則聯絡櫃A的控制器612轉移到814，在814處該控制器612確定UPS總線A的冗餘通道620上的協調信號是否是合格的。如果UPS總線A的冗餘通道620上的協調信號是合格的，則聯絡櫃A的控制器612轉移到816，在816處該控制器612確定聯絡總線610的冗餘通道628上的協調信號是否是合格的。如果聯絡總線610的冗餘通道628上的協調信號是合格的，則聯絡櫃A的控制器612轉移到818，在818處該控制器612延遲了延遲時段(如2.3ms)並且在延遲時段之後，設置延遲計數器，並且轉移到822，在822處，當其已經確定在UPS總線A的主要通道616上已經發生故障時，該控制器612設置UPS總線A的主要通道616的「故障檢測位」。
[0045]返回參照814，如果聯絡櫃A的控制器612確定UPS總線A上的協調信號不是合格的，則該控制器612轉移到820，在820處該控制器612確定聯絡總線610的冗餘通道628上的協調信號是否是合格的。如果聯絡總線610的冗餘通道628上的協調信號不是合格的，則聯絡櫃A的控制器612轉移到808。如果在820處聯絡櫃A的控制器612確定聯絡總線610的冗餘通道820上的協調信號是合格的，則該控制器612轉移到818。
[0046]返回參照816，如果聯絡櫃A的控制器612確定聯絡總線610的冗餘通道628上的協調信號不是合格的，則該控制器612轉移到808。
[0047]參照802至822所描述的上文包括針對作為主UPS子系統的那個UPS子系統302的UPS總線608的主要通道的多故障檢測過程的例程。在這個方面，控制器612包括針對作為主UPS子系統的那個UPS子系統302的UPS總線608的冗餘通道的多故障檢測過程的可比較的例程，為簡單起見，其由塊834、836表示。
[0048]返回822，在822處聯絡櫃A的控制器612已經得到在UPS總線A的主要通道616上已經發生故障的確定，聯絡櫃A的控制器612轉移到824(圖SB)，在824處該控制器612確定聯絡總線A的冗餘通道620的方向變量是否等於『 I』。如果聯絡總線A的冗餘通道620的方向變量等於『 I』，則聯絡櫃A的控制器612轉移到826，在826處該控制器612將UPS總線A的冗餘通道620上的協調信號傳遞至聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628兩者，然後該控制器612在846處轉移到故障檢測過程和多故障處理過程例程的結束。如果在824處聯絡櫃A的控制器612確定UPS總線的冗餘通道620的方向變量不等於『 I』，則該控制器612轉移到828，在828處該控制器612確定UPS總線A的冗餘通道620的方向變量是否等於『2』。如果UPS總線A的冗餘通道620的方向變量等於『2』，則聯絡櫃A的控制器612轉移到830，在830處該控制器612將聯絡總線610的冗餘通道628上的協調信號傳遞至UPS總線A的主要通道616和冗餘通道620兩者，然後在846處轉移到故障檢測過程和多故障處理過程例程的結束。如果在828處控制器612確定UPS總線A的冗餘通道620的方向變量不等於『2』，則該控制器612轉移到832，在832處該控制器612在UPS總線A和聯絡總線610兩者的主要通道和冗餘通道上發出被動位「0」，然後在846處轉移到多故障檢測和處理例程的結束。
[0049]參照834 (圖8A)，在834處聯絡櫃A的控制器612已經執行UPS總線A的冗餘通道620的多故障檢測例程，並且已經轉移到836 (圖8A)，在836處已經得到故障發生在UPS總線A的冗餘通道620上的確定(圖8A)並且設置UPS總線A的冗餘通道620的「故障檢測位」，聯絡櫃A的控制器612轉移到838 (圖8B)，在838處該控制器612確定UPS總線A的主要通道616的方向變量是否等於『I』。如果UPS總線A的主要通道616的方向變量等於『I』，則UPS總線A的控制器612轉移到840，在840處該控制器612將UPS總線A的主要通道616上的協調信號傳遞至聯絡總線610的主要通道624和冗餘通道628兩者，然後在846處轉移到故障檢測過程和多故障處理過程例程的結束。如果在838處聯絡櫃A的控制器612確定UPS總線的主要通道616的方向變量不等於『I』，則該控制器612轉移到842，在842處該控制器612確定UPS總線A的主要通道616的方向變量是否等於『2』。如果UPS總線A的主要通道616的方向變量已經被設置成『2』，則聯絡櫃A的控制器612轉移到844，在844處該控制器612將聯絡總線610的冗餘通道628上的協調信號傳遞至UPS總線A的主要通道616和主要通道616兩者，然後在846處轉移到多故障檢測和處理例程的結束。如果在842處控制器612確定UPS總線A的主要通道616的方向變量不等於『2』，則該控制器612轉移到832。
[0050]參照824至832以及838至844所描述的上文包括多故障處理過程的例程，並且在本文中將被稱為多故障處理例程。UPS總線A的主要通道616和UPS總線A的冗餘通道620的多故障檢測例程以及多故障處理例程共同地包括多故障檢測和多故障處理過程的例程。
[0051]為了說明和描述的目的，已經提供了實施例的上述描述。並不意在窮舉或限制本公開內容。特定實施例的各個元件或特徵通常不限於該特定實施例，而是在適用情況下是可互換的，並且可以用於所選擇的實施例中，即使沒有具體示出或描述的情況下也是如此。特定實施例的各個元件或特徵還可以以很多方式變化。這樣的變化不應被視為偏離本公開內容，並且所有這樣的修改意在包括在本公開內容的範圍內。
[0052]本文中所使用的術語僅用於描述特定示例實施例的目的，而並不意在進行限制。如本文所使用的，除非上下文另行明確指出，否則單數形式「一(a)」、「一個(an)」和「該(the)」可以意在也包括複數形式。術語「包括(comprises)」、「包括(comprising)」、「包括(including)」和「具有(having)」是包括性的，因此指定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但並不排除一個或更多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或添加。除非所討論或示出的特定順序被特別標識為執行的順序，否則本文所描述的方法步驟、過程和操作不應被理解為一定要求以所討論或示出的特定順序來執行。還應當理解的是，可以使用另外的或替選的步驟。
[0053]當元件或層被稱為「在…上」、「接合至」、「連接至」或「耦接至」另一元件或層時，其可以直接在另一元件或層上、直接接合、直接連接或直接耦接至另一元件或層，或者可以存在中介元件或層。相反，當元件被稱為「直接在另一元件或層上」、「直接接合至」、「直接連接至」或「直接耦接至」另一元件或層，將不會存在中介元件或層。用於描述元件之間的關係的其它詞語應當以類似的方式理解(例如，「之間」與「直接之間」、「相鄰」與「直接相鄰」等)。如本文所使用的，術語「和/或」包括一個或更多個相關聯的列出的項目的任何組合和所有組合。
【權利要求】
1.一種多不間斷電源(「UPS」)系統，包括: a.多個UPS子系統，所述多個UPS子系統具有用於將每個UPS子系統的控制器耦接至相關聯的聯絡櫃的相關聯的控制器的、分離的UPS數據通信總線； b.數據通信聯絡總線，所述數據通信聯絡總線將所述聯絡櫃的所述控制器相互耦接； c.所述聯絡櫃的所述控制器，所述聯絡櫃的所述控制器在不使用輔助信號的情況下仲裁所述UPS數據通信總線之間的基於電力線的協調信號。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，每個聯絡櫃的控制器監視所述數據通信聯絡總線以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線以監控合格的基於電力線的協調信號，並且，只要該控制器繼續從該控制器首先接收到合格的基於電力線的協調信號的總線接收到合格的基於電力線的協調信號，該控制器就將該控制器首先從所述數據通信聯絡總線或該控制器所耦接至的UPS數據通信總線接收到的合格的基於電力線的協調信號傳遞至所述數據通信聯絡總線或該控制器所耦接至的UPS數據通信總線中的另一總線，而不將來自所述另一總線的基於電力線的協調信號傳遞至該控制器首先接收到合格的基於電力線的協調信號的總線。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，當已從所耦接的UPS數據通信總線接收到合格的基於電力線的協調信號的任何聯絡櫃的控制器檢測到該控制器不再從該UPS數據通信總線接收到合格的電力線協調信號時，該聯絡櫃的該控制器停止將基於電力線的協調信號從該UPS數據通信總線傳遞至所述數據通信聯絡總線，並且開始監視該UPS數據通信總線和所述數據聯絡總線以監控合格的基於電力線的協調信號。
4.根據權利要求3所述的系統，其中，每個UPS數據通信總線包括主要通道和冗餘通道，並且所述數據通信聯絡總線包括主要通道和冗餘通道。
5.根據權利要求4所述的系統，其中`，每個聯絡櫃的控制器監視所述數據通信聯絡總線的主要通道和冗餘通道以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線的主要通道和冗餘通道，以監控故障； 當該控制器沒有從所述數據通信聯絡總線和該控制器所耦接至的UPS數據通信總線中的一個總線的主要通道接收到合格的基於電力線的協調信號而是從該總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號、並且該控制器既沒有從另一總線的主要通道也沒有從另一總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號時，該控制器確定在該總線的主要通道上存在故障； 當該控制器沒有從所述數據通信聯絡總線和該控制器所耦接至的UPS數據通信總線中的一個總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號而是從該總線的主要通道接收到合格的基於電力線的協調信號、並且該控制器既沒有從另一總線的主要通道也沒有從另一總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號時，該控制器確定在該總線的冗餘通道上存在故障。
6.根據權利要求5所述的系統，其中，每個聯絡櫃的控制器從所述數據通信聯絡總線或該控制器所耦接至的UPS數據通信總線接收要路由至另一總線的基於電力線的協調信號；以及 當所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器檢測到在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道上均不存在故障時，將在該總線的主要通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的主要通道，並且將在該總線的冗餘通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的冗餘通道； 當所述聯絡櫃總線中的任一聯絡櫃總線的控制器在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的主要通道而非冗餘通道上檢測到故障時，通過將在該總線的冗餘通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的主要通道和冗餘通道兩者來對所接收的基於電力線的協調信號進行重新路由；以及 當所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的冗餘通道而非主要通道上檢測到故障時，通過將在該總線的主要通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的主要通道和冗餘通道兩者來對基於電力線的協調信號進行重新路由。
7.根據權利要求6所述的系統，其中，當所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道上檢測到故障時，在延遲之後針對該通道設置故障檢測位，並且在設置了所述故障檢測位之後，開始對所接收的基於電力線的協調信號進行重新路由。
8.根據權利要求7所述的系統，其中，已經針對其接收到合格的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道設置了故障檢測位的所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器當該控制器開始在該通道上再次接收到合格的基於電力線的協調信號時，將所述故障檢測位清零，並且停止對所接收的合格的基於電力線的協調信號進行重新路由。
9.根據權利要求8所述的系統，其中，如果已經針對其接收到合格的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道設置了故障檢測位的所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器在所述數據通信 聯絡總線的主要通道和冗餘通道上以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線的主要通道和冗餘通道上都沒有接收到合格的基於電力線的協調信號，則將所述故障檢測位清零，並且監視所述數據通信聯絡總線的主要通道和冗餘通道以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線的主要通道和冗餘通道以監控合格的基於電力線的協調信號。
10.一種在多不間斷電源(「UPS」)系統中仲裁UPS數據通信總線之間的基於電力線的協調信號的方法，所述多不間斷電源系統具有多個UPS子系統和數據通信聯絡總線，所述多個UPS子系統具有用於將每個UPS子系統的控制器耦接至相關聯的聯絡櫃的相關聯的控制器的、分離的所述UPS數據通信總線，所述數據通信聯絡總線將所述聯絡櫃的所述控制器相互耦接，所述方法包括在不使用輔助信號的情況下利用所述聯絡櫃的所述控制器來仲裁所述UPS數據通信總線之間的所述基於電力線的協調信號。
11.根據權利要求10所述的方法，包括:利用每個聯絡櫃的控制器監視所述數據通信聯絡總線以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線以監控合格的基於電力線的協調信號，並且只要該控制器繼續從該控制器首先接收到合格的基於電力線的協調信號的總線接收到合格的基於電力線的協調信號，就利用該控制器將該控制器首先從所述數據通信聯絡總線或該控制器所耦接至的UPS數據通信總線接收到的合格的基於電力線的協調信號傳遞至所述數據通信聯絡總線或該控制器所耦接至的UPS數據通信總線中的另一總線，而不利用該控制器將來自所述另一總線的基於電力線的協調信號傳遞至該控制器首先接收到合格的基於電力線的協調信號的總線。
12.根據權利要求11所述的方法，包括:當已經從所耦接的UPS數據通信總線接收到合格的基於電力線的協調信號的任何聯絡櫃的控制器檢測到該控制器不再從該UPS數據通信總線接收到合格的電力線協調信號時，停止利用該聯絡櫃的該控制器將基於電力線的協調信號從該UPS數據通信總線傳遞至所述數據通信聯絡總線，並且開始利用該控制器監視該UPS數據通信總線和所述數據通信聯絡總線以監控合格的基於電力線的協調信號。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，每個UPS數據通信總線包括主要通道和冗餘通道，並且所述數據通信聯絡總線包括主要通道和冗餘通道，所述方法還包括:利用每個聯絡櫃的控制器監視所述數據通信聯絡總線的主要通道和冗餘通道以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線的主要通道和冗餘通道以監控故障； 利用每個數據通信聯絡總線的控制器，在該控制器沒有從所述數據通信聯絡總線和該控制器所耦接至的UPS數據通信總線中的一個總線的主要通道接收到合格的基於電力線的協調信號而是從該總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號、並且該控制器既沒有從另一總線的主要通道也沒有從另一總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號時，確定在該總線的主要通道上存在故障； 利用每個數據通信聯絡總線的控制器，在該控制器沒有從所述數據通信聯絡總線和該控制器所耦接至的UPS數據通信總線中的一個總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號而是從該總線的主要通道接收到合格的基於電力線的協調信號、並且該控制器既沒有從另一總線的主要通道也沒有從另一總線的冗餘通道接收到合格的基於電力線的協調信號時，確定在該總線的冗餘通道上存在故障。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，每個聯絡櫃的控制器從所述數據通信聯絡總線或該控制器所耦接至的UPS數據通信總線接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號；以及 所述方法包括:當所述 聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器檢測到在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道上均不存在故障時，將在該總線的主要通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的主要通道，並且將在該總線的冗餘通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的冗餘通道； 當所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的主要通道而非冗餘通道上檢測到故障時，通過將在該總線的冗餘通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的主要通道和冗餘通道兩者來對所接收的基於電力線的協調信號進行重新路由；以及 當所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的冗餘通道而非主要通道上檢測到故障時，通過將在該總線的主要通道上接收的基於電力線的協調信號路由至另一總線的主要通道和冗餘通道兩者來對基於電力線的協調信號進行重新路由。
15.根據權利要求14所述的方法，包括:當所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器在該控制器接收到要路由至另一總線的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道上檢測到故障時，利用該控制器在延遲之後針對該通道設置故障檢測位，然後在設置了所述故障檢測位之後，對所接收的基於電力線的協調信號進行重新路由。
16.根據權利要求15所述的方法，包括:當已經針對其接收到合格的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道設置了故障檢測位的所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器開始在該通道上再次接收到合格的基於電力線的協調信號時，將所設置的故障檢測位清零，並且停止對所接收的合格的基於電力線的協調信號進行重新路由。
17.根據權利要求16所述的方法，包括:當已經針對其接收到合格的基於電力線的協調信號的總線的主要通道或冗餘通道設置了故障檢測位的所述聯絡櫃中的任一聯絡櫃的控制器在所述數據通信聯絡總線的主要通道和冗餘通道上以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線的主要通道和冗餘通道上都沒有接收到合格的基於電力線的協調信號時，將所設置的故障檢測位清零，並且利用該控制器監視所述數據通信聯絡總線的主要通道和冗餘通道以及該控制器所耦接至的UPS數據通信總線的主要通道和冗餘通道以監控合格的基於電力線的協調信號。`
【文檔編號】H02J9/06GK103828184SQ201280038535
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月30日 優先權日:2011年8月5日
【發明者】陳賢, 凱文·基姆·埃施霍芬 申請人:力博特公司