Ups機械轉換繼電器電弧緩解的製作方法
2023-06-22 01:47:16
Ups機械轉換繼電器電弧緩解的製作方法
【專利摘要】本發明提出了使用不間斷供電器提供電力的系統和方法。不間斷供電器包括：第一輸入端，用以接收來自電源的輸入AC電壓，輸入AC電壓具有相關聯的相位角；以及第二輸入端，用於接收來自備用電源的輸入電壓。不間斷供電器還包括輸出端。所述輸出端提供輸出電力，該輸出電力得自於來自電源和備用電源中的至少一個的電力。不間斷供電器還包括逆變器，其耦合到備用電源、繼電器和控制器耦合。繼電器被配置成將第一輸入端與輸出端在第一位置耦合，並被配置成將逆變器與輸出端在第二位置耦合。控制器被配置成檢測輸入電壓的電壓驟升狀態，並響應於檢測到電壓驟升狀態，控制繼電器在輸入AC電壓的預定的相位角的範圍內，從第一位置切換到第二位置。
【專利說明】UPS機械轉換繼電器電弧緩解
[0001]背景
1.【技術領域】
[0002]本發明中至少有一個實施方式總體上涉及提供不間斷供電器的系統和方法，更具體地講，本發明涉及控制不間斷供電器。
2.【背景技術】
[0003]不間斷供電器(UPS)用於向多種不同類型的電子設備提供可靠的電力。不間斷供電器可調節供至負載的電力，並能在主電力損失的情況下提供備用電力到負載，例如停電時或減電的狀態下。輸入電力中的非期望波動提供到不間斷供電器中可浪費能量且損壞電氣設備，這造成成本增加，生產力損失，並且可能需要修理或更換電子元件。
【發明內容】
[0004]本發明所涉及的各方面和實施方式主要針對使用不間斷供電器提供不間斷電力的系統和方法。不間斷供電器在輸入端處接收電力並在輸出端處提供電力。不間斷供電器還包括逆變器和繼電器，該繼電器被配置成選擇性地在一個配置中將輸入端和輸出端耦合，以及在另一配置中將逆變器和輸出端耦合。不間斷供電器還包括控制器，該控制器能夠檢測電壓驟升(voltage swell)狀態，如在不間斷供電器輸入端處接收到的輸入電壓的增力口。基於電壓驟升狀態，控制器調節繼電器的切換以防止逆變器反向饋電，並在不間斷供電器輸出端提供電力。
[0005]至少有一方面是針對不間斷供電器的。不間斷供電器包括第一輸入端，該第一輸入端被配置為接收來自電源的輸入AC電壓，該輸入AC電壓具有相關聯的相位角。第二輸入端被配置成接收來自備用電源的輸入電壓，並且輸出端被配置成提供得自於來自電源和備用電源中的至少一個的電力的輸出電力。不間斷供電器還包括逆變器和繼電器，該逆變器耦合至備用電源，該繼電器被配置成在第一位置將第一輸入端與輸出端耦合併且在第二位置將逆變器與輸出端耦合。不間斷供電器還包括控制器，該控制器被配置成檢測輸入電壓的電壓驟升狀態。響應於檢測到電壓驟升狀態，控制器控制繼電器在輸入AC電壓的預定的相位角的範圍內從第一位置切換至第二位置。
[0006]在一些實施方式中，響應於檢測到電壓驟升狀態，控制器控制繼電器在輸入電壓過零點之前的預定時間段內從第一位置切換到第二位置。控制器可控制繼電器在輸入電壓過零點之前的6.3毫秒和3.1毫秒之間，從第一位置切換到第二位置。
[0007]在一個實施方式中，第一輸入端包括輸入線和中性線，用以接收來自電源的輸入AC電壓。繼電器在第一位置將輸入線和中性線與輸出端耦合，並在第二位置將輸入線和中性線與逆變器耦合。在一些實施方式中，逆變器包括DC總線線路，並且控制器控制繼電器的切換，以在電壓驟升狀態期間保持DC總線線路的基本恆定的電壓。控制器對輸入AC電壓進行採樣，並將採樣的輸入AC電壓與參考電壓進行比較，以檢測電壓驟升狀態。在一個實施方式中，控制器對輸入AC電壓進行米樣來確定多個米樣的輸入AC電壓值,並基於一組四個連續的採樣輸入AC電壓值中至少有兩個高於參考電壓來檢測電壓驟升狀態。
[0008]至少還有另一個方面針對一種使用具有輸入端、輸出端、逆變器和繼電器的不間斷供電器分配不間斷電力的方法。繼電器將輸入端與輸出端在第一位置耦合併將逆變器和輸出端在第二位置耦合。該方法包括:接收來自電源的輸入電壓的行為和檢測輸入電壓的電壓驟升狀態的行為。響應於電壓驟升狀態的檢測，該方法包括:識別輸入電壓的相位角以啟動繼電器在第一位置和第二位置之間的切換操作的行為。該方法還包括:在輸入電壓的所述相位角處將繼電器從第一位置切換到第二位置的行為。
[0009]在一些實施方案中，所述方法包括響應於檢測到電壓驟升狀態而延遲將繼電器從第一位置切換到第二位置直到在輸入電壓過零點前的預定時間段的行為，以及在預定時間段內將繼電器從第一位置切換至第二位置的行為。在一個實施方式中，逆變器包括DC總線線路，並且該方法控制繼電器在第一和第二位置之間的切換，以在電壓驟升狀態期間保持DC總線線路的基本恆定的電壓。在一些實施方式中，該方法包括對輸入電壓進行採樣、並將採樣的輸入電壓與參考電壓進行比較以檢測電壓驟升狀態的行為。在一個實施方式中，該方法包括如下行為:對輸入電壓進行米樣以確定多個米樣的輸入電壓值，以及基於一組四個連續採樣的輸入電壓值中至少有兩個高於參考電壓來檢測電壓驟升狀態。該方法還包括如下行為:在檢測到電壓驟升狀態和輸入電壓過零點之間的時間段內將繼電器從第一位置切換到第二位置。
[0010]至少還有另一方面針對一種不間斷供電器，該不間斷供電器包括第一輸入端，其被配置成接收來自電源的輸入AC電壓，該輸入AC電壓具有相關聯的相位角。第二輸入端被配置成接收來自備用電源的輸入電壓。輸出端被配置成提供得自於來自電源和備用電源中的至少一個的電力的輸出電力。所述不間斷供電器還包括逆變器以及繼電器，該逆變器與備用電源相耦合，該繼電器被配置成在第一位置將第一輸入端與輸出端耦合，並在第二位置將逆變器與輸出端耦合。所述不間斷供電器包括檢測及控制裝置，該裝置用於檢測輸入電壓的電壓驟升狀態，並且響應於檢測到電壓驟升狀態，在輸入AC電壓的預定的相位角的範圍內控制繼電器從第一位置切換到第二位置。
[0011]在一些實施方式中，所述不間斷供電器包括控制裝置，該裝置用於控制繼電器在輸入電壓過零點之前的預定時間段內從第一位置切換到第二位置。所述不間斷供電器還可以包括採樣及比較裝置，該裝置用於對輸入AC電壓進行採樣並將該採樣的輸入AC電壓與參考電壓比較以檢測電壓驟升狀態。在一個實施方式中，第一輸入端包括輸入線和中性線，用以接收來自電源的輸入AC電壓。繼電器在第一位置將輸入線和中性線與輸出端耦合，並且繼電器在第二位置將輸入線和中性線與逆變器耦合。在一個實施方式中，用於控制繼電器切換的裝置包括用於提供轉換命令的裝置，該命令指示繼電器從第一位置切換到第二位置。
[0012]上述及其它的方面和實施方式將在下面詳細討論。上述信息和下面的詳細描述包括各個方面和實施方式的說明性實例，並且提供綜述或框架以便理解所要求保護的各個方面和實施方式的性質和特徵。附圖提供各個方面和實施方式的說明和進一步的理解，並且將其併入本說明書並構成本說明書的一部分。附圖連同說明書的其餘部分用於描述和解釋所要求保護的各方面和實施方式。【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]附圖不旨在按比例繪製。在附圖中，各圖中所示的每個相同或幾乎相同的部件用相似的標號表示。為清楚起見，並非每個部件在每幅附圖中都被標記。在附圖中:
[0014]圖1是根據實施方式描繪不間斷供電器的示意性框圖；
[0015]圖2是根據實施方式描繪相應於電壓驟升狀態的不間斷供電器特徵的圖示；
[0016]圖3是根據實施方式描繪一種提供不間斷供電器的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]本發明描述的系統和方法在應用中不限於本說明書提出的或附圖所示的結構細節和組件布置。本發明能夠適用於其它實施方式並且能夠以各種方式進行實踐或實施。而且，此處使用的措辭和術語是出於解釋說明的目的，且不應被看作是限制。本發明中的「包括」、「由……組成」、「具有」、「包含」、「涉及」 「以……為特徵」、「其特徵在於」及其在本文的各種變體指的是包含其後列出的項目、其等價物和其它項目，以及包括其後專門列出的各項目的【具體實施方式】。
[0018]圖1描繪了不間斷供電器(UPS)IOO。在一個實施方式中，儘管其它實施方式中可能針對其它類型的電源，如實時操作、備用或雙變換不間斷供電器，但是不間斷供電器100是在線互動式不間斷供電器。不間斷供電器100包括輸入端105 (例如主線路)，該端用以接收來自電源110的電力。例如，輸入線115和中性線120可以接收來自電源110的AC電力。在一個實施方式中，輸入線115和中性線120是不間斷供電器100的主線路，其被配置成接收來自電網的AC電力。
[0019]不間斷供電器100還包括兩個繼電器125。在一種配置中，繼電器125將輸入端105與輸出端130連接。例如，繼電器125可以是具有機械接觸的開關，用以將輸入線115或者中性線120與輸出端130耦合，以在輸出端130處提供電力。
[0020]不間斷供電器100還包括逆變器140。在另一種配置中，繼電器125將逆變器140與輸出端130耦合，以在輸出端130處提供電力。在輸出端130處的電力可以被提供至負載135。在一個實施方式中，備用電源155可經由DC總線線路150向逆變器140提供備用電力。
[0021]不間斷供電器100還包括控制器145。在一個實施方案中，控制器控制不間斷供電器100的運行，包括繼電器125的切換。例如，控制器145可以控制繼電器125在第一位置和第二位置之間來回切換，其中，在第一位置，繼電器125將輸入電路105與輸出電路130電氣I禹合，在第二位置，繼電器125將逆變器140與輸出電路130電氣I禹合，以備用的運行模式運行。在一個實施方式中，控制器145控制繼電器125同時切換。圖1描繪了繼電器125在第一位置將輸入端105與輸出端130 f禹合。控制器145可以將繼電器125從該位置切換到第二位置，其將逆變器140與輸出端130耦合。當輸入AC電力是可接受的時(如由控制器145確定的)，不間斷供電器100由輸入電力運轉。當控制器145檢測到輸入電力超出允許範圍的狀況，控制器145控制繼電器125耦合到逆變器140，使不間斷供電器100在備用運行模式下運行。超出允許範圍的狀況至少包括輸入電力損失、輸入電力電壓低、以及輸入電力電壓高。[0022]在不間斷供電器100的運行過程中，輸入端105處的電壓驟升可以在輸入端105(例如，輸入線115或中性線120)和逆變器140之間產生電弧。電弧出現在至少一個繼電器125上，並在輸入線105和逆變器140之間產生低阻抗路徑。儘管可能在圖1所示的位置上在繼電器125發生電弧放電(arcing)，但當繼電器125在從圖1所示位置進行切換時，電弧放電更易發生並造成損失。這可能會引起電流反向饋電至逆變器140中。例如，繼電器125的觸點能夠在切換過程中將電弧從輸入線115或中性線120運送至逆變器140。這會使逆變器DC總線線路電壓增加至過載狀態並損害逆變器140的半導體或其它部件。
[0023]在一個實施方式中，繼電器125是單刀雙擲轉換繼電器，其易在常開極127和常閉極129之間電弧放電。例如，繼電器125可以在第一帶電位置運行,其將輸入端105與輸出端130耦合，繼電器125也可以在不帶電的第二位置運行，其將逆變器140與輸出端130耦合。此外，兩個繼電器125可以為單獨的繼電器，也可以是一個繼電器的兩個切換部件，其由控制器145控制。
[0024]在一個實施方式中，控制器145檢測到電壓驟升狀態。例如，控制器145可以包括處理器(例如，微處理器)和差分放大器電路。差分放大器電路感知輸入線115與中性線120之間的輸入電壓電位，並將此線路電壓按比例調整至適於處理器測量的電平。控制器145將所測量的電壓樣本與參考電壓進行比較。在一個實施方式中，不間斷供電器100的標稱輸入電壓為120V且參考電壓為160V，高於參考電壓則確定電壓驟升狀態存在。其它參考電壓值，如143V、155V、165V、或208V可用於各種實施方式中。參考電壓可以是參考電壓曲線波形的一部分，該曲線波形儲存在與控制器145相關的存儲器中。
[0025]在一個實施方式中，控制器145對輸入電壓進行重複米樣。例如,控制器145可以以每線電壓周期64次均勻分布地對輸入電壓進行採樣，以檢測或其它任何超出允許範圍的情況，上述情況導致繼電器125的切換而使不間斷供電器100在備用運行模式下運轉。在本例中，電壓驟升狀態可以在線電壓周期中的任何一個點處開始。為了在被按比例調整的電壓和參考電壓之間的差分電壓較小(例如，接近線路的過零點和參考電壓)時防止在線電壓周期中的一部分期間錯誤地感知較小的線路電壓驟升，本實例中的線路電壓驟升感知被限制在第4和第28個樣本之間，繼而被限制在第36和第60個樣本之間。控制器145可通過評估這些採樣時間中的一個或多個的電壓來檢測這兩個周期中的任意一個期間的電壓驟升狀態。
[0026]在一個實施方式中，控制器145將參考電壓與4個米樣時間的一組四個電壓進行比較。該樣本組可以是輸入電壓波形線電壓周期的連續的或者是不連續的樣本。所述控制器145可以確定當該組經測過的線路電壓樣本中的多個線路電壓樣本超過參考電壓時存在電壓驟升狀態。例如，當該組的四個經測量的線路電壓樣本中的任意兩個超過參考電壓時，控制器145可以檢測到電壓驟升狀態。指示電壓驟升狀態的兩個樣本可以是連續的但不必須是連續的。
[0027]在一個實施方式中，當電壓驟升導致超出允許範圍的狀況時，控制器145就會在輸入電壓波形接近過零點時啟動繼電器125的切換，以減少在繼電器125上電弧放電的可能性。由於在輸入電壓360度線電壓周期中過零會發生兩次，僅在過零處或接近過零處控制繼電器125與逆變器140耦合會減慢對逆變器140的控制。這可能不適用於某些需要快速控制逆變器140的應用，比如電壓暫降、欠壓或者電力中斷。因此，在一個實施方式中，控制器145可以檢測到電壓驟升狀態，並且響應於檢測到電壓驟升狀態，控制器145控制繼電器125延遲切換，直到輸入電壓接近過零點。在不存在電壓驟升狀態的情況下，控制器145可以運行繼電器125而不進行該延遲。在一個實施方式中，響應於所檢測到的電壓驟升狀態的延遲接近於輸入電壓的半個周期或更少。控制器145可以確定電壓驟升狀態結束並可以再次控制繼電器125而沒有時間延遲。
[0028]電壓暫升可由多種原因引起，包括由於在輸入電壓的另一相上的相位接地故障。例如，當不間斷供電器100在△接地的三相系統中運行時，相位接地故障可能導致大約高於標稱73%的電壓驟升。在Y型接地系統中，故障可以導致輸入電壓大約高於標稱35%。至少在一些實施方式中，控制器145將檢測這些狀況中的每一項並且將其標識為電壓驟升。
[0029]響應於所檢測的電壓驟升狀態，控制器145可以識別輸入電壓的相位角、或與輸入電壓的過零點相對應的時間，從而提供轉換命令以切換繼電器125。例如，相應於檢測到的電壓驟升狀態，控制器145可延遲轉換命令，直到更接近輸入電壓波形中的79度點或259度點。在該例中，當輸入電壓接近過零點，並且轉換命令約3毫秒後，繼電器125開始打開。在本例中，在應用轉換命令後大概4.5毫秒，繼電器125與逆變器140耦合(例如，閉合)。
[0030]在一個實施方 式中,控制器145可在相對於輸入電壓過零點的進行測量的時間段內的任意點提供轉換命令以切換繼電器125。響應於用於切換的命令的繼電器125運行的延遲被考慮，以確定該時間段的定時邊界。例如，控制器145可以在檢測到電壓驟升後的0.76毫秒內提供轉換命令。繼電器125在提供轉換命令後3.1毫秒開始打開，或者在檢測到電壓驟升狀態後3.86毫秒開始打開。(3.1+.76=3.86毫秒。)繼電器能夠用1.36毫秒來切換位置。本例中，繼電器125在控制器145檢測到電壓驟升後5.22毫秒完成切換操作。(0.76+3.1+1.36=5.22毫秒)。這等於控制器145提供轉換命令後4.46毫秒。(3.1+1.36=4.46 毫秒)。
[0031]在具有上述延遲的一個實施方式中，控制器145阻止繼電器125在輸入電壓過零點之前的3.1毫秒內(例如，繼電器125的延遲時間)啟動切換。這是相對於過零點的時間段的第一邊界或內邊界的例子。考慮到繼電器125的延遲時間，該邊界確保了繼電器125在過零點處或早於過零點處開始切換，以避免在逆變器140處超出允許範圍的狀況。例如，不間斷供電器100可以在120V的標稱輸入電壓下工作，並且控制器145可以在290度相位角處檢測208V電壓驟升。在本例中，控制器145在輸入電壓過零點之前不超過3.1毫秒提供轉換命令。
[0032]在一個實施方式中，控制器145防止繼電器125在輸入電壓過零點之前多於6.3毫秒啟動切換。這是相對於過零點的時間段的第二邊界或外邊界的例子。例如，不間斷供電器100可以在120V的標稱輸入電壓下工作，並且控制器可在220度相位角處檢測到220V電壓驟升。在本例中，控制器145在輸入電壓過零點之前不多於6.3毫秒提供轉換命令。控制繼電器125在外邊界內切換避免了逆變器140內出現超出允許範圍的情況，因為，例如，繼電器125完成了它們的切換操作，而輸入電壓太接近於過零點從而導致在繼電器125上電弧放電。
[0033]因此，在一個實施方式中，相對於可能發生切換的輸入電壓過零點的時間段是過零點之前的6.3毫秒和3.1毫秒之間。該定時窗口適用於輸入電壓的任何一個半周期。這些數值和範圍是樣例且是近似值，(例如，+/-10%)和不間斷供電器100的部件可以有其它的延遲、切換以及總的延遲響應時間，這些數值可以高於也可以低於這些樣例。例如，在不同的運行狀況下，控制器145可以在過零點之前多於6.3毫秒或可以在過零點之前少於3.1毫秒提供轉換命令，例如使用高於或低於IOOOW線性或非線性電阻性負載，或者線頻率為50Hz 或 60Hz。
[0034]圖2是描繪了不間斷供電器100在運行過程中的元件波形的圖。根據圖2，不間斷供電器100在標稱輸入電壓為120V的情況下運行，並且200V電壓驟升狀態發生在輸入電壓波形中的220度處。本例中不間斷供電器100的工作頻率是50Hz，並且不間斷供電器100在1000W電阻性負載的情況下運行。
[0035]在圖2的實例中，控制器145在輸入電壓波形210的約238度相位角處提供轉換命令205。從發出轉換命令205大約3毫秒的延遲後，繼電器125打開並開始它們的轉換，正如開關打開軸線215表示的那樣。(儘管圖2未直接描繪，但本例中上述情況發生在過零點之前的3.64毫秒時。)繼電器125打開時電弧出現，正如在UPS輸出電壓波形225的220區段中由電壓減小所表示的那樣。繼電器125在切換完成軸處完成轉換230。(儘管圖2未直接描繪，但本例中上述情況發生在早於過零點2.3毫秒時。)此時，繼電器125在其第二位置處關閉，並且電弧在軸235處消失。
[0036]在對應於軸235的時間瞬間，由區段220所示的電壓暫降減弱且由輸入電流波形240所示的輸入電流穩定。當輸入電壓波形210接近過零點時，電弧消失，其由電壓過零軸線250表示。在本例中，由電弧轉移到逆變器140的能量低於逆變器140的耐受度，並且不妨礙不間斷供電器100的運行。這是通過基本上恆定的逆變器DC總線電壓245來表示的，在本例中所述逆變器DC總線電壓245保持恆定在178V。
[0037]參照圖1和圖2，在繼電器125在軸230處完成其切換後，電弧依舊在繼電器125上。在其它實施方式中，控制器145提供轉換命令的時間點與圖2描繪的相比更接近軸250上的過零點。例如，當控制器145在輸入電壓波形210的259度相位角(或79度相位角)提供轉換命令時，就會出現上述情況，該情況與產生圖2中所描繪的結果的238度相位角正相反。這使得切換完成軸線230更接近或者超過軸線235上的電弧消失點。因此，電弧可以在切換操作完成之前或之後消失。
[0038]圖3描述了一種提供不間斷電力的方法300。該方法300使用不間斷供電器提供不間斷電力，該不間斷供電器包括輸入端、輸出端、逆變器和兩個繼電器。繼電器可以選擇性地將輸入端或逆變器與輸出端耦合。該方法300包括接收輸入電壓的行為(行為305)。在一個實施方式中，接收輸入電壓(行為305)包括接收不間斷供電器輸入端處的主線路輸入電壓。電源可經電網提供輸入電壓。在一個實施方式中，所接收的輸入電壓具有120V的標稱值。
[0039]該方法300包括檢測輸入電壓中電壓驟升的行為(行為310)。在一個實施方式中，檢測電壓驟升(行為310)包括將至少一個輸入電壓樣本與基準電壓比較。例如，當至少一個測量過的或採樣過的輸入電壓值高於參考電壓時，就可以檢測到電壓驟升。在一個實施方式中，檢測電壓驟升(行為310)包括對輸入電壓進行採樣，以確定多個採樣的輸入電壓，其中當多個採樣的輸入電壓中至少有兩個高於參考電壓或超過允許範圍時即檢測到電壓驟升狀態。
[0040]方法300還包括以下行為:識別輸入電壓的相位角，在該相位角處啟動切換操作(行為315)。所識別的相位角是在其處提供轉換命令以開啟切換操作的輸入電壓的相位角。響應於電壓驟升狀態的檢測，可以識別該相位角。在一個實施方式中，所識別的相位角被預先確定並被編程到操作不間斷供電器的固件中。識別輸入電壓的相位角(行為315)可基於相應的時間，直到輸入電壓達到過零點。例如，識別相位角(行為315)可包括識別輸入電壓的相位角，其發生在輸入電壓過零點之前的6.3毫秒到3.1毫秒之間的時間段內。方法300還可包括提供轉換命令的行為(行為320)。例如，控制器可以向一個或多個繼電器提供轉換命令，以在先於輸入電壓過零點的時間段內開啟切換操作。
[0041]現在已經描述了本發明的一些說明性實施方案，很明顯，前面的描述是說明性的而非限制性的，其作為範例呈現。特別地，雖然在此呈現的許多實例包括方法行為或系統元件的具體組合，但是那些行為和那些元件可以用其它方式組合以實現相同的目的。僅結合一個實施方案討論的行為、元件和特徵並不旨在被從其它實施方案中的相似作用中排除。
[0042]注意在圖1至3中，列舉出的各項作為單獨元件被示出。然而，本文所述的系統和方法的實際實施方式中，它們可以是諸如數字計算機的其它電子設備的不可分離的部件。因此，上述行為可至少部分地在固件或軟體中實現，其可包含在包括程序存儲介質的製品中。該程序存儲介質可以是永久性介質，並且包括永久性和其它數據信號，其包含在載體波、計算機盤(磁的或光學的，例如，CD或DVD，或兩者)、非易失性存儲器、磁帶、系統存儲器以及計算機硬碟驅動器的一個或多個中。程序存儲介質可至少包括永久性介質，且信號可至少包括非瞬態信號。
[0043]本文所提到的以單個形式出現的系統和方法中的任何實施方式、元件或行為的提及還可涵蓋包括多個元件的實施方式，並且以複數所提到的任何實施方式、元件或行為也可以涵蓋只包括一個元件的實施方式。無論是以單數形式提及或者以複數形式提及，都不意味著本發明公開的系統、方法、部件、行為或元件只限制於單數個或複數個配置。基於任何信息、行為或元件提到的任一行為或元件可包括如下實施方式，即，其中所述行為或元件至少部分地基於任何信息、行為或元件。
[0044]在此公開的任何實施方式可以與其它實施方式結合，而提及的「實施方式」、「某些實施方式」、「可選擇的實施方式」、「各種實施方式」、「一種實施方式」等等不一定是互斥的，而是旨在表明與該實施方式相關所描述的某種特定特徵、結構或特性可以被包括在至少一個實施方式中。本發明使用的這些術語不一定都指相同的實施方式。任何實施方式都可以包含地或排它地、以與在此公開的各方面和實施方式一致的任何方式，與其它實施方式結
口 ο
[0045]提到「或」可以解釋為包含性，因此使用「或」描述的任何術語可以表示所述術語的一個、多於一個以及所有中的任何一種。
[0046]在此描述的系統和方法在不背離其特性的情況下可以以其它具體形式體現。例如，本發明所述的實施方式並不僅限於不間斷供電器，並且其通常可以用於其它電源、轉換器、頻率轉換器、線路調節器或其它系統。本發明所述的輸入和輸出端可包括用於分別耦合到電壓源和負載的多個連接，並且用於不間斷供電器的控制系統可包括多於一個的控制器。上述實施方式是說明性的，而非對所述的系統和方法進行限制。因此，本文所述的系統和方法的範圍是通過所附的權利要求、而非前文描述來表示的，並且落入權利要求的等同的含義和範圍內的改變都包含在其中。
【權利要求】
1.一種不間斷供電器，包括: 第一輸入端，其被配置成接收來自電源的輸入AC電壓，所述輸入AC電壓具有相關聯的相位角； 第二輸入端，其被配置成接收來自備用電源的輸入電壓； 輸出端，其被配置成提供輸出電力，該輸出電力得自於來自所述電源和所述備用電源中的至少一個的電力； 逆變器，其被耦合至所述備用電源； 繼電器，其被配置成在第一位置將所述第一輸入端與所述輸出端耦合，並在第二位置將所述逆變器與所述輸出端耦合； 控制器，其配置成檢測所述輸入電壓的電壓驟升狀態，以及響應於檢測到所述電壓驟升狀態，控制所述繼電器在所述輸入AC電壓的預定的相位角的範圍內從所述第一位置切換到所述第二位置。
2.根據權利要求1所述的不間斷供電器，其中響應於檢測到所述電壓驟升狀態，所述控制器被配置成控制所述繼電器在所述輸入電壓的過零點之前的預定時間段內，從所述第一位置切換到所述第二位置。
3.根據權利要求1所述的不間斷供電器，其中所述控制器被配置成控制所述繼電器在所述輸入電壓的過零點之前的6.3毫秒到3.1毫秒之間，從所述第一位置切換到所述第二位置。
4.根據權利要求1所述的不間斷供電器，其中所述控制器控制所述繼電器從所述第一位置切換到所述第二位置。
5.根據權利要求1所述的不間斷供電器，其中所述第一輸入端包括輸入線和中性線，用以接收來自所述電源的所述輸入AC電壓，並且其中所述繼電器被配置成在所述第一位置將所述輸入線和所述中性線與所述輸出端耦合，以及在所述第二位置將所述輸入線和所述中性線與所述逆變器耦合。
6.根據權利要求1所述的不間斷供電器，其中所述逆變器包括DC總線線路，並且其中所述控制器被配置成控制所述繼電器的切換，以在所述電壓驟升狀態期間保持所述DC總線線路的基本恆定的電壓。
7.根據權利要求1所述的不間斷供電器，其中所述控制器被配置成對所述輸入AC電壓採樣，以及將被採樣的輸入AC電壓與參考電壓進行比較來檢測所述電壓驟升狀態。
8.根據權利要求1所述的不間斷供電器，其中所述控制器被配置成對所述輸入AC電壓米樣以確定多個被米樣的輸入AC電壓的值，以及根據一組四個連續的被米樣的輸入AC電壓的值中至少有兩個值高於參考電壓，來檢測所述電壓驟升狀態。
9.一種使用不間斷供電器分配不間斷電力的方法，所述不間斷供電器具有輸入端、輸出端、逆變器和繼電器，所述繼電器被配置成在第一位置將所述輸入端與所述輸出端耦合，以及在第二位置將所述逆變器與所述輸出端耦合，所述方法包括: 接收來自電源的輸入電壓； 檢測所述輸入電壓的電壓驟升狀態； 響應於檢測到所述電壓驟升狀態，識別所述輸入電壓的相位角以啟動所述繼電器在所述第一位置和所述第二位置之間的切換操作；以及在所述輸入電壓的所述相位角將所述繼電器從所述第一位置切換至所述第二位置。
10.根據權利要求9所述的方法，其中切換所述繼電器包括在所述輸入電壓的過零點之前的6.3毫秒到3.1毫秒之間的時間段內提供轉換命令。
11.根據權利要求9所述的方法，還包括: 響應於檢測到所述電壓驟升狀態，延遲所述繼電器從所述第一位置切換到所述第二位置的行為直到所述輸入電壓的過零點之前的預定時間段；以及 在所述預定時間段內將所述繼電器從所述第一位置切換到所述第二位置。
12.根據權利要求9所述的方法，其中所述逆變器包括DC總線線路，所述方法還包括: 控制所述繼電器在所述第一位置和所述第二位置之間的切換，以在所述電壓驟升狀態期間維持所述DC總線線路的基本恆定的電壓。
13.根據權利要求9所述的方法，還包括: 對所述輸入 電壓進行採樣；以及 將被採樣的輸入電壓與參考電壓進行比較以檢測所述電壓驟升狀態。
14.根據權利要求9所述的方法，還包括: 對所述輸入電壓進行採樣以確定多個被採樣的輸入電壓的值；以及根據一組四個連續的被採樣的輸入電壓的值中至少有兩個值高於參考電壓，來檢測所述電壓驟升狀態。
15.根據權利要求9所述的方法，還包括: 在檢測到所述電壓驟升狀態和所述輸入電壓的過零點之間的時間段內，將所述繼電器從所述第一位置切換到所述第二位置。
16.一種不間斷供電器，包括: 第一輸入端，其被配置成接收來自電源的輸入AC電壓，所述輸入AC電壓具有相關聯的相位角； 第二輸入端，其被配置成接收來自備用電源的輸入電壓； 輸出端，其被配置成提供得自於來自所述電源和所述備用電源中的至少一個的電力的輸出電力； 逆變器，其被耦合至所述備用電源； 繼電器，其被配置成在第一位置將所述第一輸入端與所述輸出端耦合，以及在第二位置將所述逆變器與所述輸出端耦合；以及 用於檢測所述輸入電壓的電壓驟升狀態以及響應於檢測到所述電壓驟升狀態控制所述繼電器在所述輸入AC電壓的預定的相位角的範圍內從所述第一位置切換到所述第二位置的裝置。
17.根據權利要求16所述的不間斷供電器，還包括: 用於控制所述繼電器在所述輸入電壓的過零點之前的預定時間段內從所述第一位置切換到所述第二位置的裝置。
18.根據權利要求16所述的不間斷供電器，還包括: 用於對所述輸入AC電壓進行採樣並將被採樣的輸入AC電壓與參考電壓進行比較來檢測所述電壓驟升狀態的裝置。
19.根據權利要求16所述的不間斷供電器，其中所述第一輸入端包括輸入線和中性線，用以接收來自所述電源的所述輸入AC電壓，並且其中所述繼電器被配置成在第一位置將所述輸入線和所述中性線與所述輸出端耦合，以及在第二位置將所述輸入線和所述中性線與所述逆變器耦合。
20.根據權利要求16所述的不間斷供電器，其中用於控制所述繼電器切換的所述裝置包括用於提供指示所述繼電器從所述第一位置切換到所述第二位置的轉換命令的裝置。
【文檔編號】H03K17/13GK103843227SQ201280048380
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年8月2日 優先權日:2011年8月3日
【發明者】林恩·歐內斯特·舒爾茨, 諾亞·L·彭德爾頓, 維什沃斯·默罕艾拉傑·德奧卡 申請人:施耐德電氣It公司