用于維護電力系統(tǒng)中的適當?shù)南嘀行圆季€的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】根據(jù)一個方面，本發(fā)明的實施例提供運行UPS系統(tǒng)的方法，該方法包括在第一UPS的輸入端從電源接收輸入電力，使用第一分析電路產(chǎn)生表示輸入電力的特征的第一信號，在分析電路從耦合到電源的設備的第二分析電路接收第二信號，第二信號表示在第二分析電路接收的輸入電力的特征，使用分析電路分析第一信號和第二信號，確定在輸入端是否存在不正確的布線情況，響應于確定不存在不正確的布線情況，提供輸出電力到第一UPS的輸出端，并且響應于確定存在不正確的布線情況，對第一UPS進行斷電。
【專利說明】用于維護電力系統(tǒng)中的適當?shù)南嘀行圆季€的系統(tǒng)和方法
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領域
[0002]根據(jù)本發(fā)明的至少一個實例大體涉及對并聯(lián)UPS系統(tǒng)由于不正確布線引起的相-中性反轉的保護。
[0003]相關摶術論沭
[0004]不間斷電源(UPS)通常用于為敏感的和/或關鍵的負載提供穩(wěn)定的、不間斷的電力。存在對提供更大容量和/或可靠性的UPS系統(tǒng)的增加的需求。例如，為了提供增強的可擴展性和/或冗余度，兩個UPS可以被電連接以形成具有一個輸出的單個并聯(lián)UPS系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，兩個UPS的組合可以提供增加的電力容量到附接到并聯(lián)UPS系統(tǒng)的負載。此外，如果并聯(lián)耦合的UPS中的第一 UPS發(fā)生故障，并聯(lián)耦合的UPS中的第二 UPS可以充當發(fā)生故障的UPS的冗余備用單元。
發(fā)明概要
[0005]根據(jù)本發(fā)明的方面針對運行具有第一 UPS的UPS系統(tǒng)的方法，該方法包括在第一UPS的輸入端從電源接收輸入電力，使用第一 UPS內的第一分析電路產(chǎn)生包含表不由第一UPS接收的輸入電力的信號特征的信息的第一信號，在分析電路從耦合到電源的設備的第二分析電路接收第二信號，第二信號包含指示在第二分析電路接收的輸入電力的信號特征的信息，使用分析電路分析第一信號和第二信號，響應于分析，確定在第一 UPS的輸入端是否存在不正確的布線情況，響應于確定在輸入端不存在不正確的布線情況，提供輸出電力到第一 UPS的輸出端，并且響應于確定在輸入端存在不正確的布線情況，對第一 UPS進行斷電。
[0006]根據(jù)一個實施例，產(chǎn)生第一信號包括監(jiān)視由第一 UPS接收的輸入電力的過零點信息，并且產(chǎn)生包含由第一 UPS接收的輸入電力的過零點信息的第一信號。在一個實施例中，分析包括將包含過零點信息的第一信號與第二信號進行比較，第二信號包含由設備接收的輸入電力的過零點信息。
[0007]根據(jù)另一個實施例，產(chǎn)生第一信號包括監(jiān)視由第一 UPS接收的輸入電力的極性信息，并且產(chǎn)生包含由第一 UPS接收的輸入電力的極性信息的第一信號。在一個實施例中，分析包括將包含極性信息的第一信號與第二信號進行比較，第二信號包含由設備接收的輸入電力的極性信息。
[0008]根據(jù)一個實施例，接收第二信號包括通過耦合在第一 UPS和第二分析電路之間的通信總線從第二分析電路接收第二信號。在另一個實施例中，接收第二信號還包括從設備接收第二信號，其中設備是耦合到電源的第二 UPS。在一個實施例中，接收第二信號還包括從第二分析電路接收第二信號，其中第二分析電路在耦合到電源的PSBP面板內。
[0009]根據(jù)另一個實施例，該方法還包括通過通信總線傳送第一信號到第二分析電路。在另一個實施例中，對第一 UPS斷電包括將第一 UPS與電源去耦。
[0010]根據(jù)一個實施例，該方法還包括在第一 UPS的輸出端檢測提供到負載的輸出電力，使用分析電路產(chǎn)生包含表示在第一 UPS的輸出端檢測的輸出電力的信號特征的信息的第三信號，在分析電路從第二 UPS接收第四信號，第四信號包含表示在第二 UPS的輸出端檢測的輸出電力的信號特征的信息，使用分析電路分析第三信號和第四信號，響應于分析，確定在第一 UPS的輸出端是否存在不正確的布線情況，響應于確定在輸出端不存在不正確的布線情況，提供輸出電力到第一 UPS的輸出端；并且響應于確定在輸出端存在不正確的布線情況，對第一 UPS進行斷電。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面針對一種UPS,其包含從電源接收輸入電力的輸入端、提供輸出電力到負載的輸出端、耦合到輸入端并且被配置為耦合到通信總線的第一分析電路、和稱合到第一分析電路的控制電路，其中第一分析電路被配置為產(chǎn)生包含表不在輸入端的輸入電力的信號特征的信息的第一信號，通過通信總線從耦合到電源的第二分析電路接收第二信號，第二信號包含表示在第二分析電路接收的輸入電力的信號特征的信息，分析第一信號和第二信號，并且基于對第一信號和第二信號的分析確定在輸入端是否存在不正確的布線情況，其中，響應于確定在輸入端不存在不正確的布線情況，控制電路被配置為運行UPS以提供輸出電力到輸出端，并且其中，響應于確定在輸入端存在不正確的布線情況，控制電路被配置為對UPS進行斷電。
[0012]根據(jù)一個實施例，UPS還包括耦合到輸入端和控制電路的繼電器，其中響應于通過第一分析電路確定第一信號和第二信號是同相的，控制電路被配置為閉合繼電器，允許UPS提供輸出電力到輸出端，并且其中，響應于通過第一分析電路確定第一信號和第二信號不是同相的，控制電路被配置為斷開繼電器以對UPS進行斷電。
[0013]根據(jù)另一個實施例，第一分析電路還耦合到輸出端并且還被配置為產(chǎn)生包含表示在輸出端的輸出電力的信號特征的信息的第三信號，通過通信總線從第二分析電路接收第四信號，第四信號包含表示在包含第二分析電路的第二 UPS的輸出電力的信號特征的信息，分析第三信號和第四信號，并且基于對第三信號和第四信號的分析，確定在輸出端是否存在不正確的布線情況，其中，響應于確定在輸出端不存在不正確的布線情況，控制電路被配置為閉合繼電器使得UPS提供輸出電力到輸出端，并且其中，響應于確定在輸出端存在不正確的布線情況，控制電路被配置為斷開繼電器以對UPS進行斷電。
[0014]根據(jù)一個實施例，第一分析電路包括耦合到輸入端的第一過零檢測器及耦合到過零檢測器、控制電路和通信總線的錯誤布線檢測器，其中第一過零檢測器被配置為監(jiān)視在輸入端接收的輸入電力的過零點信息和產(chǎn)生第一信號，第一信號包含在輸入端接收的輸入電力的過零點信息，并且其中錯誤布線檢測器被配置為將包含過零點信息的第一信號與第二信號進行比較，第二信號包含由第二分析電路接收的輸入電力的過零點信息。
[0015]根據(jù)另一個實施例，錯誤布線檢測器還被配置為從耦合到電源的第二 UPS內的第二過零檢測器接收包含過零點信息的第二信號。在一個實施例中，錯誤布線檢測器還被配置為從耦合到電源的PSBP內的第二過零檢測器接收包含過零點信息的第二信號。
[0016]根據(jù)一個實施例，第一分析電路包括耦合到輸入端的第一 DSP，其中DSP被配置為監(jiān)視在輸入端接收的輸入電力的極性信息，產(chǎn)生包含在輸入端接收的輸入電力的極性信息的第一信號，并且將包含極性信息的第一信號與第二信號進行比較，第二信號包含由第二分析電路接收的輸入電力的極性信息。在另一個實施例中，第一 DSP還被配置為從耦合到電源的第二 UPS內的第二 DSP接收包含極性信息的第二信號。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個方面針對并聯(lián)UPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個并聯(lián)耦合的UPS，每個UPS包括通過主總線耦合到電源的至少一個相輸入端、通過主總線耦合到電源的中性輸入端、通過負載總線耦合到負載的至少一個相輸出端、通過負載總線耦合到負載的中性輸出端、和用于識別到主總線的至少一個相輸入端和中性輸入端及到負載總線的至少一個相輸出端和中性輸出端的不正確的布線的裝置。
[0018]附圖簡沭
[0019]附圖不旨在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同的或幾乎相同的組件用相同的數(shù)字表示。為清楚起見，不是每個組件被標記在每個圖中。在附圖中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的并聯(lián)UPS系統(tǒng)的框圖；
[0021]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的對應于正確的輸入布線的過零檢測器脈沖的曲線圖；
[0022]圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的對應于不正確的輸入布線的過零檢測器脈沖的曲線圖；
[0023]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的用于識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)中的不正確的輸入布線的過程的流程圖；
[0024]圖4A是示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的對應于正確的布線的輸入電壓采樣的曲線圖；
[0025]圖4B是示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的對應于不正確的布線的輸入電壓采樣的曲線圖；
[0026]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的用于利用極性信息識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)中的不正確的輸入布線的過程的流程圖；
[0027]圖6是根據(jù)本發(fā)明的方面的利用PSBP的并聯(lián)UPS系統(tǒng)的框圖；及
[0028]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的用于識別利用PSBP的并聯(lián)UPS系統(tǒng)中的不正確的輸入布線的過程的流程圖。
[0029]詳細描沭
[0030]本發(fā)明的實施例不限于在以下描述中提出的或在附圖中示出的組件的結構和布置的細節(jié)。本發(fā)明的實施例能夠以各種方式實施或執(zhí)行。此外，本文使用的措辭和術語是用于描述的目的并且不應被視為限制。在本文使用的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”和其變化意在囊括其后列出的項目和其等價物以及附加項目。
[0031]如上所述，為了提供增強的可擴展性和/或冗余度，兩個UPS可以被電連接以形成具有被配置為耦合到負載的一個輸出的單個并聯(lián)UPS系統(tǒng)。在常規(guī)的并聯(lián)UPS系統(tǒng)中，所有的UPS輸入端被并聯(lián)連接到輸入主總線而它們的輸出端也被并聯(lián)連接以饋送公共負載。根據(jù)一些實施例，在維護UPS的情況下，并聯(lián)服務旁路面板(PSBP)可以用于管理整個并聯(lián)UPS系統(tǒng)的旁路運行。例如，在這樣的實施例中，每個UPS的輸入端和輸出端通過PSBP面板進行路由并且PSBP面板被配置為隔離用于維護的單個UPS單元。
[0032]通常，連接到UPS和/或PSBP的輸入和輸出電力電纜是硬連線的。因此，存在由于不正確的布線在任何UPS和/或PSBP的接線盒的相端子和中性端子被反向的可能性。例如，在并聯(lián)UPS系統(tǒng)中，如果第一 UPS的輸入端被耦合到輸入相線并且第二 UPS的輸入端被耦合到輸入中性線，有可能存在通過UPS單元的直接的相到中性的短路。類似地，如果第一UPS的輸出端被耦合到輸出相線并且第二 UPS的輸出端被耦合到輸出中性線，則每一個UPS的輸出端子也可以被短路。產(chǎn)生短路的任何不正確的布線可以導致并聯(lián)UPS系統(tǒng)的故障或甚至對并聯(lián)UPS系統(tǒng)或連接的負載造成損害。
[0033]為了保護并聯(lián)UPS系統(tǒng)免受這種短路的影響，每個UPS通常通過電路斷路器饋送，電路斷路器被配置為如果發(fā)生短路則跳閘。然而，當電路斷路器跳閘時，供應到關鍵負載的電力被中斷。此外，在電路斷路器跳閘之前短路電流將通過每個UPS單元。
[0034]本文描述的至少一些實施例提供在短路情況出現(xiàn)之前識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)中的不正確布線的解決方案，因此減少中斷到關鍵負載的電力的需要并且防止短路電流饋送到UPS單元。
[0035]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的電路圖。并聯(lián)UPS系統(tǒng)100包括并聯(lián)耦合的第一 UPS102和第二 UPS202。
[0036]第一 UPS102的具體組件將以更多的細節(jié)進行描述。除了第一 UPS的組件的附圖標記用數(shù)字I開始，而第二 UPS的組件的附圖標記用數(shù)字2開始之外，第一 UPS102實質上和第二 UPS202相同，并且相同的組件使用相同的附圖標記進行標記。
[0037]第一 UPS102通過主總線101被耦合到外部電源(未示出)。第一 UPS102包括耦合到主總線101的相線103的相輸入端104和耦合到主總線101的中性線105的中性輸入端106。相輸入端104和中性輸入端106兩者通過反饋繼電器108耦合到功率因數(shù)校正(PFC)電路110。PFC電路110通過分離(split)DC總線114耦合到逆變器112。分離DC總線114通過電容器Cl和C2耦合到公共中性點116。逆變器112具有耦合到負載總線221的中性線224的中性輸出端120和通過繼電器119耦合到負載總線221的相線222的相輸出端118。負載總線221耦合到外部負載(未示出)。相輸入端104還通過旁路線126和繼電器128耦合到相輸出端118。中性輸入端106和中性輸出端120還耦合到接地點116。電池130耦合在PFCllO和中性點116之間。
[0038]第一 UPS102還包括耦合到反饋繼電器108、PFC110、逆變器112、繼電器128和119及中性點116的控制器132?？刂破?32還耦合到錯誤布線檢測器136。錯誤布線檢測器136耦合到輸入過零檢測器(Z⑶)134和輸出Z⑶138。輸入Z⑶135耦合到相輸入端104和中性輸入端105。輸出ZCD138耦合到相輸出端118和中性輸出端120。錯誤布線檢測器136還耦合到傳輸線142和接收線144。
[0039]并聯(lián)UPS系統(tǒng)100還包括通信總線140。根據(jù)一些實施例，通信總線140通過通用輸入/輸出(GP1)、模擬通信或任何類型的數(shù)字串行通信(例如諸如CAN、RS232和RS485)連接到每個UPS100。通信總線耦合到每個UPS102、104的傳輸線142、242和接收線144、244。
[0040]在UPSlOl和UPS102的運行期間，通過主總線101從外部電源接收的AC電力被提供到每個UPS101、202的相輸入端104、204。當閉合反饋繼電器108、208和繼電器119、219時，PFC110、210將AC電力轉換為DC電力并且提供DC電力到分離DC總線114、214。如果提供到主總線101的AC電力不足，電池130、230提供DC電力到分離DC總線114、214。逆變器112、212將DC電力轉換為穩(wěn)定的AC電力并且通過相輸出端118、218提供穩(wěn)定的AC電力到相線222。
[0041]當閉合反饋繼電器108、208和繼電器128、228時，來自相輸入端104、204的AC電力通過旁路線126、226被直接提供到相輸出端118、218，使得不穩(wěn)定的AC電力被提供到相線222。此外，當閉合反饋繼電器108,208時，中性輸入端106、206和中性輸出端120,220一起耦合到公共中性點116、216。
[0042]每個UPS102、202的控制器132、232控制每個UPS102、202的運行(即哪個繼電器閉合)。根據(jù)一些實施例，控制器132、232是模擬控制器、數(shù)字控制器或兩者兼而有之。
[0043]如上所述，輸入端104、106、204、206和/或輸出端118、120、218、220的不正確布線可能導致UPS102、202中的一個UPS或兩個UPS的短路。因此，在閉合每個UPS102、202(和激活每個UPS102、202的電路)的反饋繼電器108、208之前，首先執(zhí)行每個UPS102、202的輸入端布線和輸出端布線的分析。
[0044]每個UPS102、202的輸入ZCD134、234監(jiān)視在相輸入端104、204的輸入電壓的過零點。每個UPS102、202的輸出Z⑶138、238監(jiān)視在相輸出端118、218的輸出電壓的過零點。每個UPS的過零點信息被提供到傳輸線142、242并且通過通信總線140被傳送到其它的UPS。每個UPS102、202的錯誤布線檢測器136、236通過接收線144、244接收另一 UPS的過零點信息。錯誤布線檢測器136、236將它自身的UPS的過零點信息與從另一 UPS接收的過零點信息進行比較。因為相輸入端104、204和相輸出端118、218被設計為分別耦合到相同的相線103和222，如果并聯(lián)UPS系統(tǒng)被正確地布線，來自第一 UPS102和第二 UPS202的過零點信息應該同相。因此，基于它自身UPS的過零點信息和從另一 UPS接收的過零點信息的比較，錯誤布線檢測器136、236確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的輸入端布線和輸出端布線是否正確。
[0045]例如，圖2A是示出了由第一 UPS102的錯誤布線檢測器136接收的對應于正確的輸入端布線的輸入過零點信息的曲線圖200。曲線圖200顯示通過通信總線140從輸入Z⑶134接收的過零點檢測脈沖202和從第二 UPS202接收的過零點檢測脈沖204。如圖2A中所示，脈沖202、204是同相的，這表明第一 UPS102和第二 UPS202的布線是正確的。在錯誤布線檢測器136確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線正確之后，控制器132閉合反饋繼電器108，并且第一 UPS102開始提供電力到負載總線221。與此同時，第二 UPS202的錯誤布線檢測器236也確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是準確的(基于來自它自身的UPS和來自第一UPS102的過零點信息)，并且控制器232閉合反饋繼電器208使得第二 UPS202也開始提供電力到負載總線221。
[0046]可選地，圖2B是示出了由第一 UPS102的錯誤布線檢測器136接收的對應于不正確的輸入端布線的輸入過零點信息的曲線圖210。曲線圖210顯示了通過通信總線140從輸入Z⑶134接收的過零點檢測脈沖212和從第二 UPS202接收的過零點檢測脈沖214。如圖2B中所示，脈沖212、244不是同相的，這表明并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是不正確的。在錯誤布線檢測器136確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線不正確之后，反饋繼電器108保持斷開以防止短路電流通過UPS102且通知用戶不正確的布線(例如通過前面板顯示器(未示出))。與此同時，第二 UPS202的錯誤布線檢測器236也確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是不正確的(基于來自它自身的UPS和來自第一 UPS102的過零點信息)，并且反饋繼電器208也保持斷開。
[0047]圖3是示出了用于識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)100中的不正確的輸入布線的過程的一個實施例的流程圖300。在方框302，第二 UPS202正通過負載總線221提供電力到負載，而第一 UPSlOl是斷開的。第二 UPS202的輸入Z⑶234能夠基于接收的電力產(chǎn)生過零點信息；然而，錯誤布線檢測器236不能將UPS202的過零點信息與其它過零點信息進行比較，因為另一 UPS當前沒有運行(即沒有過零點信息正被傳送到UPS202)。
[0048]在方框304，用戶開啟第一 UPS102。在方框306，第一 UPS102的輸入ZCD134和錯誤布線檢測器136被通電。在方框308，第一 UPS102的輸入ZCD134基于由第一 UPS102接收的AC電力產(chǎn)生輸入過零點信息。在方框310，第二 UPS102的輸入Z⑶234基于由第二UPS202接收的AC電力產(chǎn)生輸入過零點信息。
[0049]在方框312，第一 UPS102的錯誤布線檢測器136從它自身的UPS (即從第一 UPS102的輸入Z⑶134)接收輸入過零點信息并通過通信總線140將輸入過零點信息傳送到第二UPS202的錯誤布線檢測器236。在方框314，第二 UPS202的錯誤布線檢測器236從它自身的UPS (即從第二 UPS202的輸入Z⑶234)接收輸入過零點信息并且通過通信總線140將輸入過零點信息傳送到第一 UPS102的錯誤布線檢測器136。
[0050]在方框316，第一 UPS102的錯誤布線檢測器136從第二 UPS202接收輸入過零點信息并且將接收的輸入過零點信息與來自第一 UPS102的過零點信息進行比較。在方框318，在和方框316實質上相同的時間，第二 UPS202的錯誤布線檢測器236從第一UPS102接收輸入過零點信息并且將接收的輸入過零點信息與來自第二 UPS202的過零點信息進行比較。
[0051]在方框320，第一 UPS的錯誤布線檢測器136確定第一 UPS102的過零點信息是否與第二 UPS202的過零點信息同相。在方框322，響應于確定過零點信息是同相的，控制器132閉合反饋繼電器108，允許UPS102提供電力到負載總線221。在方框324，響應于確定過零點信息是不同相的，控制器132保持反饋繼電器108斷開并且通知用戶布線錯誤。
[0052]在方框326，第二 UPS的錯誤布線檢測器236確定第二 UPS202的過零點信息是否與第一 UPS102的過零點信息同相。在方框328，響應于確定過零點信息是同相的，控制器232保持反饋繼電器208閉合，允許UPS202繼續(xù)提供電力到負載總線221。在方框330，響應于確定過零點信息是不同相的，控制器232仍然保持反饋繼電器208閉合以便繼續(xù)提供電力到負載總線221并且通知用戶布線錯誤。
[0053]如圖1中所示，除了被配置為監(jiān)視在相輸入端104、204的信號的過零點以識別在輸入端104、106、204、206的錯誤布線的輸入ZCD134、234以外，UPS102、202兩者還包括被配置為監(jiān)視在相輸出端118、218的信號的過零點以便識別在輸出端118、120、218、220的錯誤布線的輸出Z⑶138、238。根據(jù)一個實施例，除了利用輸出Z⑶138、238產(chǎn)生過零點信息而不是利用輸入Z⑶134、234產(chǎn)生過零點信息之外，利用過零點信息識別在輸出端118、120、218、220的錯誤布線的過程實質上和利用過零點信息(如上所述)識別在輸入端104、105、204,206的錯誤布線的過程相同。
[0054]根據(jù)一個實施例，控制器132、232是數(shù)字信號處理器(DSP)(例如微控制器或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))。DSP132、232可以被配置為直接監(jiān)視分別在相輸入端104、204的輸入電壓信號和在相輸出端118、218的輸出電壓信號。例如，根據(jù)一個實施例，DSP包括f禹合到相輸入端104、204和相輸出端118、218且專用于監(jiān)視輸入電壓和輸出電壓的模擬到數(shù)字轉換器通道。因此，由于電壓監(jiān)視和錯誤布線識別直接被DSP132、232執(zhí)行，Z⑶電路134、138、234、238和錯誤布線檢測器可能不是必須的。每個UPS102、202的DSP132、232被配置為通過通信總線140與另一 UPS102、202的DSP132、232進行通信。
[0055]在被監(jiān)視的輸入電壓或輸出電壓的峰值(正或負)周圍，每個DSP132、232產(chǎn)生輸入電壓信號和輸出電壓信號的電壓極性信息并且通過通信總線140將極性信息發(fā)送到另一 DSP132、232。根據(jù)一個實施例，極性信息每個線周期被傳送一次或兩次；然而，在其它的實施例中，DSP132、232被配置為以任何定義的時間間隔傳送極性信息。每個DSP132、232將它自身的UPS102、202的極性信息與從另一 UPS102、202接收的極性信息進行比較。
[0056]因為相輸入端104、204和相輸出端118、218被設計為分別耦合到相同的相線103和222，如果被正確布線，第一 UPS102和第二 UPS202的極性信息應該同相。因此，基于它自身的UPS的極性信息和從另一 UPS接收的極性信息的比較，DSP確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的輸入端布線和輸出端布線是否是正確的。
[0057]例如，圖4A示出了由第一 UPS102的DSP(即控制器)132接收的對應于正確的輸入布線的輸入極性信息的曲線圖400。曲線圖400顯示了被DSP132監(jiān)視的輸入電壓采樣402和通過通信總線140從第二 UPS202的DSP232接收的輸入電壓采樣404。如圖4A中所示，輸入電壓采樣402、404的極性是相同的，這表示第一 UPS102和第二 UPS202的布線是正確的。在DSP132確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是正確的之后，DSP132閉合反饋繼電器108并且第一 UPS102開始提供電力到負載總線221。與此同時，第二 UPS202的DSP232也確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是準確的(基于來自它自身的UPS和來自第一 UPS102的極性信息)并且DSP232閉合反饋繼電器208使得第二 UPS202也開始提供電力到負載總線221。
[0058]可選地，圖4B是示出了由第一 UPS102的DSP132接收的對應于不正確的輸入布線的極性信息的曲線圖410。曲線圖410顯示了被DSP132監(jiān)視的輸入電壓采樣412和通過通信總線140從第二 UPS202接收的輸入電壓采樣414。如圖2B中所示，輸入電壓采樣412,414的極性不是同相的，這表示并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是不正確的。在DSP132確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是不正確的之后，反饋繼電器108保持斷開以防止短路電流通過UPS102并且通知用戶不正確的布線(例如通過前面板顯示器(未示出))。與此同時，第二UPS202的DSP232也確定并聯(lián)UPS系統(tǒng)100的布線是不正確的(基于來自它自身的UPS和來自第一 UPS102的極性信息)并且反饋繼電器208也保持斷開。
[0059]圖5是示出了用于識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)100中的不正確的輸入布線的過程的另一個實施例的流程圖500。在方框502，第二 UPS202正通過負載總線221提供電力到負載，而第一 UPSlOl是斷開的。第二 UPS202的DSP232能夠基于接收的電力產(chǎn)生極性信息；然而，DSP232不能將UPS202的極性信息與其它極性信息進行比較，因為另一 UPS當前沒有運行(即沒有極性信息被傳送到UPS202)。
[0060]在方框504，用戶開啟第一 UPS102。在方框506，第一 UPS102的DSP132被通電。在方框508，第一 UPS102的DSP132接收被第一 UPS102接收的AC電力的輸入電壓采樣。在方框510，第二 UPS102的DSP232接收被第二 UPS202接收的AC電力的輸入電壓采樣。
[0061]在方框512，第一 UPS102的DSP132產(chǎn)生輸入極性信息并且通過通信總線140將輸入極性信息傳送到第二 UPS202的DSP232。在方框514，第二 UPS202的DSP232產(chǎn)生輸入極性信息并且通過通信總線140將輸入極性信息傳送到第一 UPS102的DSP132。
[0062]在方框516，第一 UPS102的DSP132從第二 UPS202接收輸入極性信息并且將接收的輸入極性信息與來自第一 UPS102的輸入極性信息進行比較。在方框518,在和方框516實質上相同的時間，第二 UPS202的DSP232從第一 UPS102接收輸入極性信息并且將接收的輸入極性信息與來自第二 UPS202的輸入極性信息進行比較。
[0063]在方框520，第一 UPS102的DSP132確定第一 UPS102的輸入極性信息是否與第二UPS202的輸入極性信息同相。在方框522,響應于確定極性信息是同相的，DSP132閉合反饋繼電器108，允許UPS102提供電力到負載總線221。在方框524，響應于確定輸入極性信息是不同相的，DSP132保持反饋繼電器108斷開并且通知用戶布線錯誤。
[0064]在方框526，第二 UPS202的DSP232確定第二 UPS202的輸入極性信息是否與第一UPS102的輸入極性信息同相。在方框528，響應于確定輸入極性信息是同相的，DSP232保持反饋繼電器208閉合，允許UPS202繼續(xù)提供電力到負載總線221。在方框530，響應于確定輸入極性信息是不同相的，DSP232保持反饋繼電器208閉合以便繼續(xù)提供電力到負載總線221并且通知用戶布線錯誤。
[0065]如上所述，除了監(jiān)視在相輸入端104、204的信號的極性以識別在輸入端104、106、204,206的錯誤布線之外，DSP132、232也被配置為監(jiān)視在相輸出端118、218的信號的極性以識別在輸出端118、120、218、220的錯誤布線。根據(jù)一個實施例，除了電壓采樣從輸出端118、120、218、220獲得而不是從輸入端104、106、204、206獲得之外，利用極性信息識別在輸出端118、120、218、220的錯誤布線的過程實質上和利用極性信息(如上所述)識別在輸入端104、106、204、206的錯誤布線的過程相同。
[0066]如上所述，并聯(lián)UPS系統(tǒng)可以利用PSBP來控制并聯(lián)UPS系統(tǒng)的旁路運行。圖6是根據(jù)本發(fā)明的方面的利用PSBP的并聯(lián)UPS系統(tǒng)600的電路圖。并聯(lián)UPS系統(tǒng)600包括如前所述的第一 UPS102和第二 UPS202。并聯(lián)UPS系統(tǒng)(并且因此每個UPS102、202的輸入端)的輸入端602和并聯(lián)UPS系統(tǒng)(被提供到外部負載)的輸出端604兩者都通過PSBP面板601進行路由。
[0067]PSBP面板601包括稱合在輸入端602和輸出端604之間的服務旁路開關606。PSBP面板601還包括多個電路斷路器/隔離器。第一電路斷路器/隔離器608耦合在輸入端602和第一 UPS102的反饋繼電器108之間。第二電路斷路器/隔離器610耦合在輸入端602和第二 UPS202的反饋繼電器208之間。第三電路斷路器/隔離器612耦合在服務旁路開關606和繼電器129、119之間。第四電路斷路器/隔離器614耦合在服務旁路開關606和繼電器228、219之間。
[0068]服務旁路開關606通過選擇性地將輸入端602耦合到輸出端604(即旁路模式)或選擇性地將輸出端604耦合到第三電路斷路器/隔離器612和第四電路斷路器/隔離器614(即正常模式)來控制并聯(lián)UPS系統(tǒng)600是在正常模式還是在旁路模式運行。多個電路斷路器/隔離器中的每一個電路斷路器/隔離器可以被運行以在維護的情況下隔離每個UPS102、202。
[0069]此外，PSBP面板601包括輸入ZCD616和輸出ZCD618。輸入ZCD616被耦合到PSBP601的輸入端602、第一 UPS102的輸入ZCD134和第二 UPS202的輸入ZCD234。輸出ZCD618被耦合到輸出端604、第一 UPS102的輸出ZCD138和第二 UPS202的輸出ZCD238。
[0070]PSBP的輸入ZCD616和輸出ZCD618監(jiān)視分別在PSBP的輸入端602和輸出端604接收的信號的過零點信息。該過零點信息通過GP1或其它形式的串行通信傳送到第一UPS102和第二 UPS202兩者。在閉合反饋繼電器108、208之前，每個UPS102、202通過將它自身的過零點信息(從輸入Z⑶134、234和輸出Z⑶138、238產(chǎn)生的)與從PSBP601接收的過零點信息進行比較來執(zhí)行輸入過零點相位分析和輸出過零點相位分析(如上所述)。以這種方式，每個UPS可以獨立地確定它是否被正確布線，而不必從另一 UPS接收信號。
[0071]圖7是示出了用于在并聯(lián)UPS系統(tǒng)600以正常模式運行時識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)600中的不正確的輸入布線的過程的一個實施例的流程圖700。在方框702，PSBP面板601使用輸入Z⑶616基于在輸入端602接收的信號產(chǎn)生輸入過零點信息。在方框704，PSBP面板601將輸入過零點信息傳送到每個UPS102、202。
[0072]在方框706，第一 UPS102的輸入ZCD134基于由第一 UPS102接收的AC電力產(chǎn)生輸入過零點信息。在方框708，第二 UPS102的輸入ZCD234基于由第二 UPS202接收的AC電力產(chǎn)生輸入過零點信息。
[0073]在方框710，第一 UPS102的錯誤布線檢測器136從它自身的UPS (即從第一 UPS102的輸入Z⑶134)和從PSBP面板601的輸入Z⑶616接收輸入過零點信息。在方框712，第二UPS202的錯誤布線檢測器236從它自身UPS (即從第二 UPS202的輸入ZCD234)和從PSBP面板601的輸入Z⑶616接收輸入過零點信息。
[0074]在方框714，第一 UPS102的錯誤布線檢測器136將從Z⑶616接收的輸入過零點信息與來自第一 UPS102的過零點信息進行比較。在方框716，在和方框714實質上相同的時間，第二 UPS202的錯誤布線檢測器236將從Z⑶616接收的輸入過零點信息與來自第二UPS202的過零點信息進行比較。
[0075]在方框718，第一 UPS的錯誤布線檢測器136確定第一 UPS102的過零點信息是否與來自PSB0601的過零點信息同相。在方框720，假設第一 UPS102當前沒有提供電力到負載并且響應于確定過零點信息是同相的，控制器132閉合反饋繼電器108，允許UPS102提供電力到負載總線221。在方框722，假設第一 UPS102當前沒有提供電力到負載，并且響應于確定過零點信息是不同相的，控制器132保持反饋繼電器108斷開并且通知用戶布線錯誤。
[0076]在方框724，第二 UPS的錯誤布線檢測器236確定第二 UPS202的過零點信息是否與來自PSBP601的過零點信息同相。在方框726，假設第二UPS202當前提供電力到負載，并且響應于確定過零點信息是同相的，控制器232保持反饋繼電器208閉合，允許UPS202繼續(xù)提供電力到負載總線221。在方框728，假設第二 UPS202當前提供電力到負載，并且響應于確定過零點信息是不同相的，控制器232仍然保持反饋繼電器208閉合以便繼續(xù)提供電力到負載總線221并且通知用戶布線錯誤。
[0077]如圖6中所示，除了輸入Z⑶616之外，其被配置為監(jiān)視在輸入端602的信號的過零點信息并且將過零點信息傳送到每個UPS102、202以便識別在輸入端104、106、204、206的錯誤布線，PSBP面板也包括輸出Z⑶618，其被配置為監(jiān)視在輸出端604的信號的過零點信息并且將過零點信息傳送到每個UPS102、202以便識別在輸出端118、120、218、220的錯誤布線。根據(jù)一個實施例，除了利用輸出ZCD618從PSBP產(chǎn)生過零點信息而不是利用輸入Z⑶616從PSBP產(chǎn)生過零點信息之外，利用來自PSBP601的過零點信息識別在輸出端118、120、218、220的錯誤布線的過程實質上和利用來自PSBP601 (如上所述)的過零點信息識別在輸入端104、105、204、206的錯誤布線的過程相同。
[0078]如本文所述，每個UPS102、202被耦合到單相電源和伴隨的相線和中性線103、105、222、224 ;然而在其它的實施例中，每個UPS102、202可以被耦合到不同類型的電源(例如三相電源)并且可以包括適當數(shù)量的相線。
[0079]還如本文所述，每個UPS102、202包括輸入ZCD134、234和輸出ZCD138、238兩者；然而，在其它的實施例中，UPS可以僅包括一個ZCD來監(jiān)視輸入端或者輸出端的布線。類似地，如本文所述，PSBP面板601包括輸入Z⑶616和輸出Z⑶618兩者；然而，在其它的實施例中，PSBP601可以僅包括一個Z⑶來監(jiān)視輸入端或輸出端的布線。
[0080]如本文所述，控制器132、232可以是DSP ;然而，在其它的實施例中，DSP可以與控制器132、232分開。例如，在一個實施例中，每個UPS102、202包括模擬控制器132、232和DSP,其中模擬控制器132、232被配置為運行UPS102、202并且DSP被配置為分析輸入信號和輸出信號(如上所述)。
[0081]還如本文所述，并聯(lián)UPS系統(tǒng)100、500包括兩個UPS ;然而，在其它的實施例中，并聯(lián)UPS系統(tǒng)可以包括任何數(shù)量的UPS。
[0082]此外，如本文所述，用于識別不正確的布線的方案在并聯(lián)UPS系統(tǒng)內使用；然而，在其它的實施例中，該方案可以在其中多個系統(tǒng)被并聯(lián)耦合的其它類型的電源系統(tǒng)中使用。
[0083]如本文所述，在對系統(tǒng)內的每個UPS通電之前，并聯(lián)UPS系統(tǒng)利用信號分析電路(例如ZCD、錯誤布線檢測器和/或DSP)分析并聯(lián)耦合的UPS的輸入信號特征和輸出信號特征(例如過零點信息和極性信息)以識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)中的不正確的布線。在短路情況產(chǎn)生之前，通過識別并聯(lián)UPS系統(tǒng)中的不正確的布線，可以減少到關鍵負載的電力中斷的需要，并且可以防止短路被饋送到UPS單元。
[0084]至此描述了本發(fā)明的至少一個實施例的一些方面，應當理解:本領域的技術人員容易想到各種改變、修改和改進。這些改變、修改和改進旨在是本公開的一部分，并且旨在本發(fā)明的精神和范圍之內。因此，前面的描述和附圖僅僅是示例。
【權利要求】
1.一種運行具有第一 UPS的UPS系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 在所述第一 UPS的輸入端從電源接收輸入電力； 使用在所述第一 UPS內的第一分析電路產(chǎn)生第一信號，所述第一信號包含表示由所述第一 UPS接收的輸入電力的信號特征的信息； 在所述分析電路從耦合到所述電源的設備的第二分析電路接收第二信號，所述第二信號包含表示在所述第二分析電路接收的輸入電力的信號特征的信息； 使用所述分析電路分析所述第一信號和所述第二信號； 響應于分析，確定在所述第一 UPS的輸入端是否存在不正確的布線情況； 響應于確定在所述輸入端不存在不正確的布線情況，提供輸出電力到所述第一 UPS的輸出端；以及 響應于確定在所述輸入端存在不正確的布線情況，對所述第一 UPS進行斷電。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生第一信號包括: 監(jiān)視由所述第一 UPS接收的輸入電力的過零點信息；以及 產(chǎn)生包含由所述第一 UPS接收的輸入電力的過零點信息的所述第一信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中分析包括將包含過零點信息的所述第一信號與所述第二信號進行比較，所述第二信號包含由所述設備接收的輸入電力的過零點信息。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生第一信號包括: 監(jiān)視由所述第一 UPS接收的輸入電力的極性信息；以及 產(chǎn)生包含由所述第一 UPS接收的輸入電力的極性信息的所述第一信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中分析包括將包含極性信息的所述第一信號與所述第二信號進行比較，所述第二信號包含由所述設備接收的輸入電力的極性信息。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中接收所述第二信號包括通過耦合在所述第一UPS和所述第二分析電路之間的通信總線從所述第二分析電路接收所述第二信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括通過所述通信總線將所述第一信號傳送到所述第二分析電路。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中接收所述第二信號還包括從所述設備接收所述第二信號，其中所述設備是耦合到所述電源的第二 UPS。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中接收所述第二信號還包括從所述第二分析電路接收所述第二信號，其中所述第二分析電路在耦合到所述電源的PSBP面板內。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中對所述第一UPS進行斷電包括將所述第一 UPS從所述電源去耦。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括: 在所述第一 UPS的輸出端檢測提供到負載的輸出電力； 使用所述分析電路產(chǎn)生包含表示在所述第一 UPS的所述輸出端檢測的輸出電力的信號特征的信息的第三信號； 在所述分析電路從第二 UPS接收第四信號，所述第四信號包含表示在所述第二 UPS的輸出端檢測的輸出電力的信號特征的信息； 使用所述分析電路分析所述第三信號和所述第四信號； 響應于分析，確定在所述第一 UPS的所述輸出端是否存在不正確的布線情況； 響應于確定在所述輸出端不存在不正確的布線情況，提供輸出電力到所述第一 UPS的所述輸出端；以及 響應于確定在所述輸出端存在不正確的布線情況，對所述第一 UPS進行斷電。
12.一種UPS，包括: 輸入端，所述輸入端從電源接收輸入電力； 輸出端，所述輸出端提供輸出電力到負載； 第一分析電路，所述第一分析電路耦合到所述輸入端并且被配置為耦合到通信總線；及 控制電路，所述控制電路耦合到所述第一分析電路； 其中所述第一分析電路被配置為產(chǎn)生包含表不在所述輸入端的輸入電力的信號特征的信息的第一信號，通過所述通信總線從耦合到所述電源的第二分析電路接收第二信號，所述第二信號包含表示在所述第二分析電路接收的輸入電力的信號特征的信息，分析所述第一信號和所述第二信號，并且基于對所述第一信號和所述第二信號的分析確定在所述輸入端是否存在不正確的布線情況， 其中，響應于確定在所述輸入端不存在不正確的布線情況，所述控制電路被配置為運行所述UPS以提供輸出電力到所述輸出端，以及 其中，響應于確定在所述輸入端存在不正確的布線情況，所述控制電路被配置為對所述UPS進行斷電。
13.根據(jù)權利要求12所述的UPS，還包括耦合到所述輸入端和所述控制電路的繼電器，其中響應于通過所述第一分析電路確定所述第一信號和所述第二信號是同相的，所述控制電路被配置為閉合所述繼電器，允許所述UPS提供輸出電力到所述輸出端，并且其中，響應于通過所述第一分析電路確定所述第一信號和所述第二信號不是同相的，所述控制電路被配置為斷開所述繼電器以對所述UPS進行斷電。
14.根據(jù)權利要求12所述的UPS，其中所述第一分析電路還耦合到所述輸出端并且還被配置為產(chǎn)生包含表示在所述輸出端的輸出電力的信號特征的信息的第三信號，通過所述通信總線從所述第二分析電路接收第四信號，所述第四信號包含表示在包含所述第二分析電路的第二 UPS的輸出電力的信號特征的信息，分析所述第三信號和所述第四信號，并且基于對所述第三信號和所述第四信號的分析確定在所述輸出端是否存在不正確的布線情況， 其中，響應于確定在所述輸出端不存在不正確的布線情況，所述控制電路被配置為閉合所述繼電器使得所述UPS提供輸出電力到所述輸出端，以及 其中，響應于確定在所述輸出端存在不正確的布線情況，所述控制電路被配置為斷開所述繼電器以對所述UPS進行斷電。
15.根據(jù)權利要求12所述的UPS，其中所述第一分析電路包括: 第一過零檢測器，其耦合到所述輸入端 '及 錯誤布線檢測器，其耦合到所述過零檢測器、所述控制電路和所述通信總線， 其中所述第一過零檢測器被配置為監(jiān)視在所述輸入端接收的輸入電力的過零點信息并且產(chǎn)生所述第一信號，所述第一信號包含在所述輸入端接收的輸入電力的過零點信息，以及 其中所述錯誤布線檢測器被配置為將包含過零點信息的所述第一信號與所述第二信號進行比較，所述第二信號包含由所述第二分析電路接收的輸入電力的過零點信息。
16.根據(jù)權利要求15所述的UPS，其中所述錯誤布線檢測器還被配置為從耦合到所述電源的第二 UPS內的第二過零檢測器接收包含過零點信息的所述第二信號。
17.根據(jù)權利要求15所述的UPS，其中所述錯誤布線檢測器還被配置為從耦合到所述電源的PSBP內的第二過零檢測器接收包含過零點信息的所述第二信號。
18.根據(jù)權利要求12所述的UPS，其中所述第一分析電路包括: 第一 DSP,其稱合到所述輸入端， 其中所述DSP被配置為監(jiān)視在所述輸入端接收的輸入電力的極性信息，產(chǎn)生包含在所述輸入端接收的輸入電力的極性信息的所述第一信號，并且將包含極性信息的所述第一信號與所述第二信號進行比較，所述第二信號包含通過所述第二分析電路接收的輸入電力的極性信息。
19.根據(jù)權利要求17所述的UPS，其中所述第一DSP還被配置為從耦合到所述電源的第二 UPS內的第二 DSP接收包含極性信息的所述第二信號。
20.—種并聯(lián)UPS系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括: 并聯(lián)耦合的多個UPS,每個UPS包括: 通過主總線耦合到電源的至少一個相輸入端； 通過所述主總線耦合到所述電源的中性輸入端； 通過負載總線耦合到負載的至少一個相輸出端； 通過所述負載總線耦合到所述負載的中性輸出端；及 用于識別到所述主總線的所述至少一個相輸入端和所述中性輸入端及到所述負載總線的所述至少一個相輸出端和所述中性輸出端的不正確的布線的裝置。
【文檔編號】H02J3/46GK104137383SQ201280070599
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年12月7日 優(yōu)先權日:2011年12月26日
【發(fā)明者】R·格霍什, M·阿格沃, 普拉迪普·托拉卡納哈利 申請人:施耐德電氣It公司