CN104917278A - 冗余不间断电源*** - Google Patents

冗余不间断电源*** Download PDF

Info

Publication number
CN104917278A
CN104917278A CN201510106476.8A CN201510106476A CN104917278A CN 104917278 A CN104917278 A CN 104917278A CN 201510106476 A CN201510106476 A CN 201510106476A CN 104917278 A CN104917278 A CN 104917278A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ups
output voltage
voltage frequency
load
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510106476.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104917278B (zh
Inventor
Y.科尔哈卡
R.奈克
V.卡纳卡萨拜
S.科隆比
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN104917278A publication Critical patent/CN104917278A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104917278B publication Critical patent/CN104917278B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

本文提供了一种***。所述***包括：多个不间断电源UPS；环形母线；至少一个负载，所述至少一个负载电耦连到所述多个UPS和所述环形母线；以及控制器，所述控制器通信耦连到所述多个UPS。所述控制器被配置成：计算所述多个UPS中每一个UPS的输出电压频率，以及基于相应计算的输出电压频率控制每个UPS的操作。

Description

冗余不间断电源***
相关申请交叉引用
本申请是非临时申请，要求于2014年3月11日申请的名称为“REDUNDANT UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY SYSTEMS”的美国临时专利申请序号61/951,286的优先权，其通过引用被全部并入本文中。
技术领域
本发明的领域一般涉及不间断电源，并且更具体地涉及在环形母线(ring bus)架构中实现不间断电源。
背景技术
健壮的功率***能够将功率供应到一个或多个负载。这些功率***可以包括功率的产生、传输、整流、逆变和变换的组合以供应用于电子、光、机械和/或核应用和负载的能量。当实现功率***和架构时，实际的考虑因素包括成本、大小、可靠性和实施容易度。
在至少一些已知的功率***中，一个或多个不间断电源(UPS)便于将功率供应到负载。UPS便于确保即使在功率***的一个或多个组件故障时，功率也被连续地供应到一个或多个重要负载。因此，UPS提供冗余电源。UPS可以用在许多应用中(例如，公用电网变电站、工厂、海上***、高安全性***、医院、数据通讯和远程通讯中心、半导体制造基地、核电厂等)。进一步地，UPS可以用在高、中或低功率的应用中。例如，UPS可以用在相对小的功率***(例如娱乐或消费***)或微型***(例如基于芯片的***)中。
在至少一些已知的功率***中，不同的电源(诸如单独的UPS)可能相互干扰。如果电源相互之间不同步，则他们可能开始相互覆盖，引起振荡或其它不期望的效应，影响传送到一个或多个负载的功率。进一步地，从UPS上突然断开负载可能在功率***中产生不期望的暂态效应。
发明内容
在一个方面，提供了一种***。所述***包括：多个不间断电源UPS、环形母线、至少一个负载，所述至少一个负载电耦连到所述多个UPS和所述环形母线；以及控制器，所述控制器通信耦连到所述多个UPS。所述控制器被配置成：计算所述多个UPS中每一个UPS的输出电压频率；以及基于相应计算的输出电压频率控制每个UPS的操作。
在另一方面，提供了一种用于控制电源***的控制器，所述电源***包括多个不间断电源UPS、环形母线和电耦连到所述多个UPS和所述环形母线的至少一个负载。所述控制器包括：处理器以及存储装置，所述存储装置通信耦连到所述处理器，所述存储装置存储可执行指令，所述可执行指令被配置成使所述处理器：计算所述多个UPS中每一个UPS的输出电压频率；以及基于相应计算的输出电压频率控制每个UPS的操作。
在又一方面，提供了一种控制电源***的方法。所述电源***包括多个不间断电源UPS、环形母线和电耦连到所述多个UPS和所述环形母线的至少一个负载。所述方法包括：使用通信耦连到所述多个UPS的控制器计算所述多个UPS中每一个UPS的输出电压频率；以及基于相应计算的输出电压频率控制每个UPS的操作。
附图说明
图1是示意性电源***的示意图。
图2是图1中所示的***的简化图。
图3是可以用来控制图1中所示的***的示例性下垂(droop)特征法则的图。
图4是图示将不间断电源(UPS)热切入到功率***中的示意图。
图5A-5C是图解说明图4中所示的热切换过程的不同阶段的操作点的图。
图6A和6B是图解说明突然从功率***中移去负载的效果的简化图。
图7是图解说明可以用在图1和2所示的***的示例性控制算法的逻辑图。
具体实现方式
这里描述不间断电源***的示例性实施例。多个不间断电源排列成环形母线布置，并被配置成将功率供应到至少一个负载。控制装置通信耦连到多个不间断电源。控制装置计算多个不间断电源中每一个的输出电压频率，以及控制不间断电源，使得每个不间断电源在其相应的计算频率下操作以将功率供应到至少一个负载。
图1是示例性冗余隔离-并联(IP)不间断电源(UPS)***100的示意图。在示例性实施例中，***100包括排列成如本文中描述的环形架构或并联架构的多个UPS 102。具体地，在示例性实施例中，***100包括第一UPS 104、第二UPS 106、第三UPS 108和第四UPS 110。替代性地，***100可以包括能够使***100如本文中描述的起作用的任何数目的UPS 102。在示例性实施例中，***100是三线制***。替代性地，***100可以是四线制***(即包括到达每个负载的中性线的***)。
在示例性实施例中，UPS 102是静态双变换UPS(即真正的在线***的***)。静态和旋转UPS可能需要用于电压和频率的下垂控制技术。在一些情况下，单独用于频率的下垂控制可能是足够的。在一些实施例中，下垂控制技术根据负载是线性的或非线性的被适应性修改。
***100便于将功率提供给一个或多个负载120。在正常运行下，一个或多个公用电网122用作电源，将功率提供给负载120。公用电网122可以向***100提供交流(AC)或直流(DC)电。在来自公用电网122的功率未能到达负载120(例如由于公用电网122和/或公用电网122和负载120之间的装置故障)的情况下，***100利用UPS 102保持将功率流向负载120，正如本文中描述的那样。在示例性实施例中，***100包括第一负载124、第二负载126、第三负载128和第四负载130。替代性地，***100可以包括能够使***100如本文中描述的起使用的任何数目的负载120。
每个负载120电耦连于关联的UPS 102和环形母线132之间。具体地，在示例性实施例中，每个负载120通过关联的负载断路器134耦连到环形母线132。进一步地，环形母线132包括多个环形母线断路器136。在环形母线132的任何区段故障或关断的情况下，***100的架构确保功率仍然能够到达负载120。值得注意的是，图1中所示的架构只是示例性的。例如，在一些实施例中，负载120可以直接耦连到环形母线132或者可以耦连于UPS 102之间。进一步地，***100可以包括直接耦连到环形母线132的另外的UPS 138。
在示例性实施例中，每个UPS 102电耦连于输入开关装置140和输出开关装置142之间。输入开关装置140电耦连到并联开关装置144，并联开关装置144又通过关联的变压器146电耦连到公用电网122。在示例性实施例中，每个并联开关装置144还电耦连到一个或多个地148。开关装置140、142和144可以包括本地电路、远程同步电路和/或便于衰减环形母线132上的扰动、干扰和/或串扰以向负载120提供清洁电力的软件。在示例性实施例中，每个输出开关装置142直接电耦连到关联负载120，并通过关联的扼流线圈150(例如电感器)耦连到环形母线132。
在***100中，在没有适当同步情况下，UPS 102可能干扰另一个和/或开始覆盖另一个，引起振荡或其它不期望的效应。因此，在示例性实施例中，控制器(图1中未显示)控制UPS 102的工作。更具体地，如本文中描述的，控制器控制每个UPS 102的输出电压的频率。如本文中描述的，以功率的函数来计算每个UPS 102的频率。
图2是***100的简化图。如图2中所示，控制器200通信耦连到第一UPS 104、第二UPS 106、第三UPS 108和第四UPS 110中的每一个。尽管图2中示出了单个控制器200，但替代性地，单独的控制器可以控制每个UPS 102的工作。控制器200可以包括其自己的电源***(未显示)，诸如专用能源(例如电池)。在一些实施例中，控制器200耦连到替代控制器(未显示)，该替代控制器可以在控制器200故障时使用。控制器200可以控制***100在相当大的地理区域上的配电和管理。
在示例性实施例中，控制器200是通过通信耦连到存储器装置204以用于执行指令的处理器202实现的。在一些实施例中，可执行指令存储在存储装置204中。替代性地，控制器200可以使用能够使控制器200如本文中描述的控制UPS 102的工作的任何电路来实现。例如，在一些实施例中，控制器200可以包括状态机，其学***和环境条件(例如，温度、湿度、时间等)工作。控制器200可以执行动态监控以确定给定负载120是否满意所传送的功率，以及所传送的功率是否没有谐波、瞬变等等。在一些实施例中，动态监控可以包括跟踪资源使用以确定应当传送多大的电流或电压。控制器200还可以监控和/或控制速度(即带宽)和逆变器容量(例如过载、无功、有功)，以便于确保***100的可靠性，最小化UPS 102的性能退化。
控制器200还可以包括状态机调度器，其被配置成选择性激活或禁止电源，设置电压和电流水平和/或采取节省功率的措施(例如降低电流传送)。控制器200还可以跟踪***100的特征(例如静态功率分配)以确定***100的一个或多个组件是否应当投入备用或是否应当转移功率。
在示例性实施例中，控制器200通过对处理器202编程执行本文中描述的一个或多个工作。例如，处理器202可以通过将工作编码为一个或多个可执行指令并通过在存储装置204中提供可执行指令来被编程。处理器202可以包括一个或多个处理单元(例如在多核配置中)。进一步地，处理器202可以使用一个或多个不同的处理器***来实现，在这些处理器***中，主处理器与二级处理器存在于单个芯片上。举另一个示意性示例，处理器202可以是包含相同类型的多个处理器的对称的多处理器***。进一步地，处理器202可以使用任何适当的可编程电路实现，包括一个或多个***和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)和能够执行本文中描述的功能的任何其它电路。在示例性实施例中，处理器202使控制器200如本文中描述的操作UPS 102。
在示例性实施例中，存储装置204是能够使信息(诸如可执行指令和/或其它数据)被存储和检索的一个或多个装置。存储装置204可以包括一个或多个计算机可读介质，诸如但不限于动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态硬盘和/或硬盘。存储装置204可以被配置成存储但不限于应用源代码、应用目标代码、关心的源代码部分、关心的目标代码部分、配置数据、执行事件和/或任何其它类型的数据。
如图2中所示，UPS 102和负载120通过扼流线圈150和环形母线132电耦连到另一UPS和负载。进一步地，在示例性实施例中，开关(图2中显示为闭合状态)耦连于每个扼流线圈150和环形母线132之间。在示例性实施例中，每个UPS 102包括整流器206、DC电容器208和逆变器210。进一步地，在示例性实施例中，每个负载120与输出电容器(未显示)并联电耦连，每个UPS 102与电感器(未显示)串联电耦连。每个电感器和关联的输出电容器形成LC滤波器，相位角δ是在输出电容器的两端测量的UPS 102的输出电压的相位角。进一步地，旁路开关212与每个扼流线圈150并联耦连。闭合旁路开关212使功率流动，绕过关联的扼流线圈150。
负载120可以从本地UPS 102以及通过扼流线圈150从其它UPS102接收功率(例如，第一负载124从第一UPS 104接收功率)。因此，在本地UPS 102故障的情况下，负载120可以从其它UPS102接收功率。
在示例性实施例中，如下文更加详细地描述的，控制器200，更具体地是处理器202计算每个UPS 102的输出电压频率，控制器200在计算的频率下操作每个UPS 102。在相应的计算频率下操作每个UPS 102便于***100中的负载分配和稳定性。
图3是可以用来计算***100中的UPS 102的频率的示例性下垂特征法则的图300。如图3中所示，在示例性实施例中，特定的UPS102的计算频率f_output是UPS 102的输出功率Po/p的函数。例如，当UPS 102的输出功率是零(即Po/p＝P0_Total)时，频率是额定频率f_nominal。f_nominal可以是例如60Hz。
具体地，在示例性实施例中，计算频率可以由以下等式1表示：
f_output＝f_nominal-|slope_x|*Po/p   等式1
其中，slope_x是根据如下文描述的UPS 102正操作于哪个下垂特征法则区中确定的。
在示例性实施例中，下垂特征法则定义三个操作区。第一操作区302定义为从Pneg_Total*0.5到P0_Total，其中，Pneg_Total*0.5是UPS 102的负额定容量的50％。特别地，在第一操作区302中，输出功率是负的(即UPS 102正在接收功率，而不是输出功率)。例如，如果负载(诸如第一负载124)从UPS 102上断开，则UPS 102的输出功率可能变成负的。因此，在第一操作区302中，下垂特征法则便于避免频率控制的饱和，以及便于衰减由于负载移去造成的暂态效应。
第二操作区304定义为从P0_Total到Pintermediate_Total，其中，Pintermediate_Total是UPS 102的中间输出功率(例如50％的额定容量)。第三操作区306定义为从Pintermediate_Total到PFull_Total，其中PFull_Total是UPS 102的额定容量的100％。
如图3中所示，下垂特征法则定义第一操作区302中的第一斜率(斜率A)、第二操作区304中的第二斜率(斜率B)和第三操作区306中的第三斜率(斜率C)。在示例性实施例中，斜率A比斜率B要陡，斜率B又比斜率C要陡。替代性地，斜率A、斜率B和斜率C可以具有使***100能够如本文中描述的起作用的任何值。进一步地，在一些实施例中，斜率A、B和C基于UPS 102面临的暂态条件动态地变化。
计算的频率范围从第一操作区302中的最大频率f_max到第三操作区306中的最小频率f_min。最大和最小频率可以是使***100能够如本文中描述的起作用的任何频率。例如，对于50Hz的***，最大频率可以近似为52Hz，最小频率可以近似为48.5Hz。在示例性实施例中，f_nominal和f_min之间的差由在例如控制器200上执行的控制算法设置。类似地，f_nominal和f_max之间的差由控制算法设置。
***100还便于一个或多个UPS 102热切入和/或切出***100。即，***100便于在***100工作期间将UPS 102切入和切出***100。图4是图解说明热切入第二UPS 106的***400的示意图。即，***600一开始包括第一UPS 104，但不包括第二UPS106。除非另外指出否则，***400基本上类似于***100(图1和2中所示)。图5A-5C图解说明***400处于热切入第二UPS 106的不同阶段的操作点。
一开始，如上文指出的，第一UPS 104连接到环形母线132，但第二UPS 106不连接到环形母线132。因此，在第一状态下，处于第一UPS 104和环形母线132之间的第一开关402闭合，处于第二UPS 106和环形母线132之间的第二开关404打开。进一步地，第一UPS 104在下降(即根据下垂特征法则操作)。第一UPS 104在第一状态下的操作点在图5A中显示。
在第二状态下，为了准备使第二UPS 106连接到环形母线132，第二UPS 106的相位角δ、输出频率f与环形母线132的相位角和输出频率同步。具体地，如图5B中所示，由于第一UPS 104是***400中的仅有的另一UPS 102，第二UPS 106的输出频率设置成等于第一UPS 104的输出频率。在第二状态下，第一开关402仍闭合，第二开关404仍打开。
为了补偿热切换过程和将***400置于第三状态，第二开关404闭合，将第二UPS 106连接到环形母线132。一旦第二开关404闭合，则在由第二UPS 106的保护和控制特征设置的相对短的预定时段之后，第二UPS 104的输出电压也被下垂控制，此时与环形母线132处的电压相位/频率无关。第一和第二UPS 104、106的操作点示于图5C中。特别地，频率f3是第一和第二UPS 104、106的输出功率的平均值的函数。
如上文指出的，当负载(诸如第一负载124)从UPS 102上断开时，UPS 102可能具有负的输出功率(即UPS 102可能接收功率)。图6A和6B是图解说明从包括第一UPS 104和第二UPS 106的***600中突然移去第一负载124的效果的简化图。除非另外指出否则，***600基本上类似于***100(图1和2中显示)。
如图6A中所示，第一负载124耦连到第一UPS 104，没有负载耦连到第二UPS 106，功率从第二UPS 106通过与第二UPS 106关联的扼流线圈150沿环形母线132通过与第一UPS 104关联的扼流线圈150流入第一负载124中。然而，如图6B所示，当第一负载124被移去时，在相对短的时段，功率从第二UPS 106通过与第二UPS 106关联的扼流线圈150沿环形母线132通过与第一UPS 104关联的扼流线圈150流入第一UPS 104本身。因此，第一UPS 104具有可能影响第一UPS 104的操作的负输出功率。例如，负输出功率对第一UPS 104中的DC电容器208(图2中所示)充电，电容器208两端的电压增大。取决于第一负载124的大小的增大的DC电压可能损坏第一UPS 104中的电容器208和/或半导体开关。
为了释放电容器208中存储的能量，几种潜在解决方案是可用的。例如，在一些实施例中，短路器装置或断路器负载可以用在电容器208上，四象限整流器可以用来对电容器208放电，最小负载可以可选地与第一UPS 104连接/断开，并联电感器扼流线圈可以被利用，能量可以传送到连接到第一UPS 104的整流器206(图2中所示)的电池，和/或第一UPS 104可以与环形母线132同步以防止功率传送。然而，这些潜在解决方案可能相对不现实、昂贵和/或复杂。
图7是图解说明用于处理从UPS 102移去负载(诸如第一负载124)的示例性控制算法700的逻辑图。控制算法700可以使用例如控制器200执行。在控制算法700中，在模块702，计算UPS 102的瞬时输出功率。一旦计算完瞬时输出功率，确定模块704确定DC链接电压(例如电容器208两端的DC电压(图6A和6B中所示))是否大于DC电压阈值(例如对于800V电容器，近似为815伏)，以及UPS 102的瞬时输出功率是否是负的。
如果不满足至少一个条件(即DC链接电压低于DC电压阈值，或者UPS 102的瞬时输出功率是非负的)，流程前进到模块706。在模块706，在之前的x毫秒(ms)上求取UPS 102的输出功率的移动平均值。x可以在例如近似10毫秒(ms)到20ms的范围。
来自模块706的平均值反馈到下垂特征法则708，诸如图3中所示的下垂特征法则。使用下垂特征法则708，确定斜率710，计算模块712基于斜率710和额定频率714由(上文的)等式1计算输出频率。计算模块712的结果在模块716积分，以获得相位角θ，在模块718，将相位角θ设置为UPS 102的输出电压的相位角。
然而，如果DC链接电压大于DC电压阈值，并且UPS 102的瞬时输出功率是负的(即指示由于突然移去负载造成的暂态效应的条件)，流程前进到模块720。在模块720，UPS 102的输出电压在相位和频率上与环形母线132同步。即，θ从环形母线132中获得，并在模块722设置为UPS 102的输出电压的相位角。UPS 102可以使用例如数字锁相环与环形母线132同步。特别地，当DC链接电压大于DC电压阈值，并且UPS 102的瞬时输出功率是负的时，不使用任何限制器或移动平均。
使用模块720和722的流程，DC链接电压应当停止增长。当DC链接电压停止增长时，UPS 102可以从环形母线132上例如通过打开耦连于UPS 102和环形母线132之间的接触器而断开。一旦DC链接电压达到预定电压，UPS 102可以使用例如在上文参照图4和5A-5C描述的热切入过程重新连接到环形母线132。
与至少一些已知的功率***相比，本文中描述的***和方法便于同步多个UPS，使得多个UPS不相互干扰或覆盖。控制装置计算每个UPS的输出电压频率。控制装置控制UPS，使得每个UPS在其相应的计算输出电压频率下操作，以将功率供应到至少一个负载。进一步地，本文中描述的***和方法便于在突然从UPS上移去负载时，保持功率***的稳定性。
在上文详细地描述了不间断电源的***和方法的示例性实施例。***和方法不局限于本文中描述的特定实施例，而是，***的组件和/或方法的操作可以与本文中描述的其它组件和/或操作独立、分别地使用。进一步地，所描述的组件和/或操作还可以在其它***、方法和/或装置中定义或与他们结合使用，不局限于只用本文中描述的***来实践。
本文中描述的***和方法的至少一个技术效果包括：(a)计算多个UPS中的每个UPS的输出电压频率；以及(b)基于相应计算的输出电压频率控制每个UPS的工作。
在本文中图示和描述的本发明的实施例中的操作的执行顺序或性能不是必要的，除非另外指定。即，除非另外指定，这些操作可以以任何顺序执行，本发明的实施例可以包括比本文中公开的那些实施例更多的或更少的操作。例如，要考虑到，在另一操作之前、与之同时或在其之后执行或实现特定操作在本发明的各方面的范围中。
尽管本发明的各个实施例的具体特征可能在一些附图中示出，在其它附图中没有示出，但这只是为了方便。根据本发明的原理，附图的任何特征可以结合任何其它附图的任何特征被引用和/或被要求保护。
本书面说明书使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，还使得任意本领域技术人员可实践本发明(包括制造和使用任意装置或***和执行任意结合的方法)。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求书的文字语言并非不同的结构元件、或者如果这样的其他示例包括与权利要求书的文字语言具有非实质性区别的等同结构元件，则这样的其他示例意欲落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种***，包括：
多个不间断电源UPS；
环形母线；
至少一个负载，所述至少一个负载电耦连到所述多个UPS和所述环形母线；以及
控制器，所述控制器通信耦连到所述多个UPS，所述控制器被配置成：
计算所述多个UPS中每个UPS的输出电压频率；以及
基于相应计算的输出电压频率控制所述每个UPS的操作。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器被配置成基于UPS的输出功率计算所述UPS的输出电压频率。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器被配置成以预定频率和所述UPS的斜率与输出功率的乘积的和，计算所述UPS的输出电压频率。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述控制器进一步被配置成通过包括每个均具有关联的斜率的多个不同操作区的下垂特征法则确定所述斜率。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器被配置成计算在将附加UPS热切入到所述***中的时候的所述输出电压频率。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器进一步被配置成：
发现所述至少一个负载已经从所述多个UPS中的一个UPS上断开；以及
响应于所述发现，使所述一个UPS的输出电压频率和输出电压相位角与所述环形母线的电压频率和电压相位角同步。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，为了发现所述至少一个负载已经断开，所述控制器被配置成基于所述一个UPS的输出电压是否是负的以及所述一个UPS的DC链接电压是否大于预定电压阈值，发现所述至少一个负载已经断开。
8.一种用于控制电源***的控制器，所述电源***包括多个不间断电源UPS、环形母线和电耦连到所述多个UPS和所述环形母线的至少一个负载，所述控制器包括：
处理器；以及
存储装置，所述存储装置通信耦连到所述处理器，所述存储装置存储可执行指令，所述可执行指令被配置成使所述处理器：
计算所述多个UPS中每个UPS的输出电压频率；以及
基于相应计算的输出电压频率控制每个UPS的操作。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，为了计算每个UPS的输出电压频率，所述可执行指令被配置成使所述处理器基于UPS的输出功率计算所述UPS的输出电压频率。
10.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，为了计算每个UPS的输出电压频率，所述可执行指令被配置成使所述处理器以预定频率和所述UPS的斜率与输出功率的乘积的和，计算所述UPS的输出电压频率。
11.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述可执行指令进一步被配置成使所述处理器通过包括每个均具有关联的斜率的多个不同操作区的下垂特征法则确定所述斜率。
12.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，为了计算每个UPS的输出电压频率，所述可执行指令被配置成使所述处理器计算在将附加UPS热切入所述电源***中的时候的所述输出电压频率。
13.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述可执行指令进一步被配置成使所述处理器：
发现所述至少一个负载已经从所述多个UPS中的一个UPS上断开；以及
响应于所述发现，使所述一个UPS的输出电压频率和输出电压相位角与所述环形母线的电压频率和电压相位角同步。
14.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于，为了发现所述至少一个负载已经断开，所述可执行指令被配置成使所述处理器基于一个UPS的输出电压是否是负的以及所述一个UPS的DC链接电压是否大于预定电压阈值，发现所述至少一个负载已经断开。
15.一种用于控制电源***的方法，所述电源***包括多个不间断电源UPS、环形母线和电耦连到所述多个UPS和所述环形母线的至少一个负载，所述方法包括：
使用通信耦连到所述多个UPS的控制器计算所述多个UPS中每个UPS的输出电压频率；以及
基于相应计算的输出电压频率控制每个UPS的操作。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，计算输出电压频率包括基于UPS的输出功率计算所述UPS的输出电压频率。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，计算输出电压频率包括以预定频率和所述UPS的斜率和输出功率的乘积的和，计算所述UPS的输出电压频率。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括通过包括每个均具有关联的斜率的多个不同操作区的下垂特征法则确定所述斜率。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，计算输出电压频率包括计算在将附加UPS热切入所述电源***中的时候的所述输出电压频率。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：
发现所述至少一个负载已经从所述多个UPS中的一个UPS上断开；以及
响应于所述发现，使所述一个UPS的输出电压频率和输出电压相位角与所述环形母线的电压频率和电压相位角同步。
CN201510106476.8A 2014-03-11 2015-03-11 冗余不间断电源*** Active CN104917278B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461951286P 2014-03-11 2014-03-11
US61/951286 2014-03-11
US14/306791 2014-06-17
US14/306,791 US9705360B2 (en) 2014-03-11 2014-06-17 Redundant uninterruptible power supply systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104917278A true CN104917278A (zh) 2015-09-16
CN104917278B CN104917278B (zh) 2019-12-24

Family

ID=52669455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510106476.8A Active CN104917278B (zh) 2014-03-11 2015-03-11 冗余不间断电源***

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9705360B2 (zh)
EP (1) EP2919363B1 (zh)
CN (1) CN104917278B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109428391A (zh) * 2017-08-23 2019-03-05 施耐德电气It公司 逆变器并联控制***及方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9735615B2 (en) * 2014-07-17 2017-08-15 General Electric Company Systems and methods for managing power backfeed in uninterruptible power supply systems
KR102499262B1 (ko) * 2015-10-14 2023-02-13 삼성전자주식회사 액티브 필터 및 그 제어방법, 액티브 필터를 포함하는 전력 관리 시스템
JP6757570B2 (ja) * 2016-02-01 2020-09-23 川崎重工業株式会社 船舶の電力システム
US10284008B2 (en) 2016-09-13 2019-05-07 Abb Schweiz Ag Isolated parallel ups system with fault location detection
US10199861B2 (en) 2016-09-13 2019-02-05 Abb Schweiz Ag Isolated parallel UPS system with choke bypass switch
US10527952B2 (en) * 2016-10-25 2020-01-07 Kla-Tencor Corporation Fault discrimination and calibration of scatterometry overlay targets
US10886775B2 (en) * 2017-05-17 2021-01-05 Toshiba International Corporation Active multi-module switching system and method
US10658845B2 (en) * 2017-12-11 2020-05-19 Ge Energy Power Conversion Technology Limited Method and system for droop control of power systems
WO2019234884A1 (ja) * 2018-06-07 2019-12-12 三菱電機株式会社 制御装置、および電力制御システム
US11296546B2 (en) 2018-10-15 2022-04-05 Inertech Ip Llc Systems and methods for supplying uninterruptible power
US11394201B2 (en) * 2018-11-26 2022-07-19 Cummins Power Generation Ip, Inc. Reverse flow automatic transfer switch
CN111614070B (zh) * 2020-05-29 2022-05-10 科华恒盛股份有限公司 旁路保护电路、方法和不间断电源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178018A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Fujitsu Ltd 電源制御装置及び電源制御方法及び記憶媒体
CN1423389A (zh) * 2001-12-07 2003-06-11 广东志成冠军电子实业有限公司 总线控制的并联不间断电源（ups）***
CN103227581A (zh) * 2013-05-10 2013-07-31 湖南大学 一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法
CN103532224A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 一种海上风电场的ups配置方法

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW245848B (zh) 1991-09-18 1995-04-21 Toshiba Kk
AUPN592095A0 (en) 1995-10-11 1995-11-02 Invetech Operations Pty Ltd Modular power supply
US5745356A (en) * 1996-06-25 1998-04-28 Exide Electronics Corporation Independent load sharing of AC power systems connected in parallel
US6191500B1 (en) 1998-11-06 2001-02-20 Kling Lindquist Partnership, Inc. System and method for providing an uninterruptible power supply to a critical load
JP2005538673A (ja) 2002-09-10 2005-12-15 デヴィント ゲエムベーハー 超同期カスケード接続を備えた風力発電施設の運転方法
US20040084965A1 (en) 2002-10-22 2004-05-06 Welches Richard Shaun Hybrid variable speed generator/uninterruptible power supply power converter
WO2004054065A1 (en) 2002-12-06 2004-06-24 Electric Power Research Institute, Inc. Uninterruptable power supply and generator system
JP4099713B2 (ja) 2003-07-10 2008-06-11 富士電機システムズ株式会社 無停電電源システムの制御方法および制御回路
TW200505128A (en) 2003-07-31 2005-02-01 Digipower Mfg Inc Improved uninterruptible switching power supply circuit having hot plugging battery module
US6803679B1 (en) 2003-10-02 2004-10-12 Phoenixtec Power Co., Ltd. Parallel redundant power system and method for control of the power system
US20090009005A1 (en) 2003-10-02 2009-01-08 Phoenixtec Power Co., Ltd. Control method for parallel redundant power system
US20050073783A1 (en) 2003-10-02 2005-04-07 Phoenixtec Power Co., Ltd. Parallel redundant power system and the control method for the same
US7446433B2 (en) 2004-01-23 2008-11-04 American Power Conversion Corporation Methods and apparatus for providing uninterruptible power
US7400066B2 (en) 2004-06-23 2008-07-15 Eaton Corporation Apparatus and methods for UPS bypass monitoring and control
US7405494B2 (en) 2004-07-07 2008-07-29 Eaton Corporation AC power supply apparatus, methods and computer program products using PWM synchronization
US8754544B2 (en) 2005-01-27 2014-06-17 General Electric Company Apparatus for synchronizing uninterruptible power supplies
US7456520B2 (en) 2005-03-31 2008-11-25 General Electric Company Control system, method and product for uninterruptible power supply
US7566988B2 (en) 2005-06-14 2009-07-28 Liebert Corporation Method and apparatus for monitoring UPS power sources
US7668624B2 (en) 2005-07-06 2010-02-23 Liebert Corporation Maximized battery run-time in a parallel UPS system
US7554302B2 (en) 2005-09-16 2009-06-30 Satcon Technology Corporation Slip-controlled, wound-rotor induction machine for wind turbine and other applications
US7638899B2 (en) 2006-03-10 2009-12-29 Eaton Corporation Nested redundant uninterruptible power supply apparatus and methods
EP1890371A1 (en) 2006-08-03 2008-02-20 Michael J. Mosman UPS system configuration comprising parallel modules being independent of each other
DE102006051546A1 (de) 2006-11-02 2008-05-08 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage mit einem doppelt gespeisten Asynchrongenerator sowie Windenergieanlage mit einem doppelt gespeisten Asynchrongenerator
CN103560576B (zh) 2006-11-16 2016-05-11 康明斯发电Ip公司 发电***及方法
US7649758B2 (en) 2006-11-30 2010-01-19 Eaton Corporation Power supply apparatus, methods and computer program products using D-Q domain based synchronization techniques
US7667351B2 (en) 2007-04-27 2010-02-23 Liebert Corporation Method for pulse width modulation synchronization in a parallel UPS system
US20090009001A1 (en) 2007-07-05 2009-01-08 Liebert Corporation Method and apparatus for synchronization of actions in a parallel ups system using a serial communications bus
DE102007021089B3 (de) 2007-05-03 2008-12-11 Piller Power Systems Gmbh Verfahren zur Steuerung parallel geschalteter Ersatzstromquellen und Vorrichtung mit parallel geschalteten Ersatzstromquellen
DE102008024222A1 (de) 2007-08-14 2009-02-26 Karl-Friedrich Schilling Elektrotechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von Regelleistung im Energieversorgungsbereich zur Frequenzstabilisierung eines elektrischen Netzes
US7980905B2 (en) 2007-11-25 2011-07-19 C-Mar Holdings, Ltd. Method and apparatus for providing power to a marine vessel
CN101932469A (zh) 2007-12-12 2010-12-29 福斯海运公司 混合动力推进***
US7952232B2 (en) 2008-03-13 2011-05-31 General Electric Company Wind turbine energy storage and frequency control
US8035250B2 (en) 2008-03-14 2011-10-11 Liebert Corporation System and method for load sharing in multi-module power supply systems
US20090273192A1 (en) 2008-04-30 2009-11-05 Guven Mustafa K Doubly fed axial flux induction generator
US8120932B2 (en) 2008-07-01 2012-02-21 American Superconductor Corporation Low voltage ride through
DE102009017244A1 (de) 2009-04-09 2010-10-14 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage bei fehlender Verfügbarkeit eines externen Versorgungsnetzes und Windenergieanlage zur Ausführung des Verfahrens
US8022572B2 (en) 2009-04-22 2011-09-20 General Electric Company Genset system with energy storage for transient response
US20110278932A1 (en) 2010-05-13 2011-11-17 Eaton Corporation Uninterruptible power supply systems and methods using isolated interface for variably available power source
US8552589B2 (en) 2010-05-14 2013-10-08 Schneider Electric It Corporation Digital control method for operating the UPS systems in parallel
AU2010257197A1 (en) 2010-05-28 2011-12-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power supply device and method
US8373949B2 (en) 2010-06-16 2013-02-12 Transocean Sedco Forex Ventures Limited Hybrid power plant for improved efficiency and dynamic performance
US20120068541A1 (en) 2010-09-20 2012-03-22 Eaton Corporation Power supply systems and methods employing a ups interfaced generator
US8631275B2 (en) 2010-12-28 2014-01-14 Vestas Wind Systems A/S Controller arrangement of an electrical power transfer system of a wind turbine
GB201110916D0 (en) 2011-06-28 2011-08-10 Rolls Royce Plc Electrical distribution system
US8786262B2 (en) 2011-07-25 2014-07-22 Rolls-Royce Corporation Systems and methods for synchronous power generation
US9172271B2 (en) 2011-09-19 2015-10-27 Schneider Electric It Corporation Parallel control and protection for UPS
US8772964B2 (en) 2011-09-19 2014-07-08 Schneider Electric It Corporation Parallel control and protection for UPS
CN202333831U (zh) 2011-10-18 2012-07-11 山东省电力学校 新能源不间断供电***
DE102011089851B4 (de) 2011-12-23 2013-04-11 TelecityGroup Germany Gmbh Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
KR101267513B1 (ko) 2012-01-11 2013-05-24 주식회사 이온 무선통신을 이용한 ups 병렬 운전 제어 방법
US9160202B2 (en) 2012-01-31 2015-10-13 General Electric Company Control system for uninterruptible power supplies
WO2013123546A1 (en) 2012-02-20 2013-08-29 Regen Technologies Pty Ltd Variable speed gas turbine generation system and method
CN202444318U (zh) 2012-03-07 2012-09-19 山东电力集团公司临沂供电公司 一种多源智能供配电装置
US10203735B2 (en) 2012-03-21 2019-02-12 Bloom Energy Corporation Systems and methods for providing fuel cell power to a data center
CN202889279U (zh) 2012-10-19 2013-04-17 北京索德电气工业有限公司 无刷双馈电机励磁控制装置
US9379542B2 (en) 2012-11-20 2016-06-28 General Electric Company System for multiple inverter-driven loads
US9882424B2 (en) 2014-02-21 2018-01-30 General Electric Company Redundant uninterruptible power supply systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178018A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Fujitsu Ltd 電源制御装置及び電源制御方法及び記憶媒体
CN1423389A (zh) * 2001-12-07 2003-06-11 广东志成冠军电子实业有限公司 总线控制的并联不间断电源（ups）***
CN103227581A (zh) * 2013-05-10 2013-07-31 湖南大学 一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法
CN103532224A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 一种海上风电场的ups配置方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109428391A (zh) * 2017-08-23 2019-03-05 施耐德电气It公司 逆变器并联控制***及方法
CN109428391B (zh) * 2017-08-23 2022-05-24 施耐德电气It公司 逆变器并联控制***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9705360B2 (en) 2017-07-11
EP2919363B1 (en) 2018-05-16
US20150263567A1 (en) 2015-09-17
EP2919363A1 (en) 2015-09-16
CN104917278B (zh) 2019-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104917278A (zh) 冗余不间断电源***
Che et al. Only connect: Microgrids for distribution system restoration
Kim et al. A framework for load service restoration using dynamic change in boundaries of advanced microgrids with synchronous-machine DGs
CN106549486B (zh) 用于操作不间断电源的***和方法
US10935945B2 (en) Methods and apparatus for power generation and distribution
AU2018227610B2 (en) Extending black-start availability using energy storage systems
CN104917277A (zh) 冗余不间断电源***
EP2911035B1 (en) Redundant uninterruptible power supply systems
CN105305532B (zh) 用于管理不间断电源***中的反向馈电的***和方法
CN210183018U (zh) 数据中心的并网供电***及并网装置
US11418054B2 (en) Methods and apparatus for power generation and distribution
CN105322642B (zh) 用于开发在静态ups中的电流容量的***和方法
CN104184151A (zh) 一种实现微网不同运行模式平滑切换的动态电压恢复器
TW201351846A (zh) 在低電壓事件期間用於供電給儀器的系統、方法與設備
Chen et al. AC and DC microgrid with distributed energy resources
CN105305786A (zh) 用于模块化功率变换器的高级诊断的***和方法
Bakhteev et al. The improving efficiency of electric receivers on the industrial enterprises in case of short-term power outages
CN110838724B (zh) 一种防止风电场孤岛运行的控制方法及***
Roscoe et al. Increasing security of supply by the use of a local power controller during large system disturbances
Belsky et al. Analysis of UPS impact on power quality at point of common coupling of consumers
Correia et al. Architecture and Control Simulation for Improved System Resiliency of a Building Microgrid
Gawande et al. Control architectures for low voltage DC (LVDC) microgrid
RU2574819C2 (ru) Система автоматического ограничения снижения напряжения
Islam et al. A decentralized multi-agent approach to prevent voltage collapse in a large power system
Ghazanfari et al. A decentralized control strategy with dc fault handling capability for smart dc buildings

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190730

Address after: Baden, Switzerland

Applicant after: ABB TECHNOLOGY LTD.

Address before: American New York

Applicant before: General Electric Company

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant