技術領域

本公開的實施方式通常涉及快速功率輸送模式改變。更具體地，實施方式涉及用于在不間斷電源(UPS)中的快速功率輸送模式改變的系統(tǒng)和方法。

背景討論

UPS通常用于隔離外部負載與功率干擾，包括例如功率驟增、下跌、失靈、斷電和燈火管制。UPS通過從多個電源得到輸出功率來隔離外部負載與功率干擾。在從第一電源檢測到功率干擾的情況下，UPS可從單獨的第二電源得到輸出功率。

概述

根據(jù)一個方面，提供UPS。UPS包括構造成從第一電源接收輸入功率的第一輸入端、構造成從第二電源接收輸入功率的第二輸入端、構造成提供從第一電源和第二電源中的至少一個得到的輸出交流電(AC)功率的輸出端、耦合在第一輸入端和輸出端之間的具有接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)的旁路開關、耦合在第二輸入端和輸出端之間并構造成基于逆變器命令來產(chǎn)生輸出AC功率的逆變器以及耦合到逆變器的控制器。配置成檢測第一電源的電力故障的控制器至少部分地通過響應于檢測到電力故障而將旁路開關從接通狀態(tài)改變到斷開狀態(tài)來將第一輸入端從輸出端斷開，并響應于檢測到電力故障而基于逆變器基準信號產(chǎn)生逆變器命令以輸出從第二電源得到的AC功率，逆變器基準信號是在第一時間段期間的非正弦電壓和在第一時間段之后的正弦電壓基準。

在一個實施方式中，非正弦電壓基準是方波、脈沖串和平頂正弦信號之一。在一個實施方式中，第一時間段在1和1.5功率循環(huán)之間。

在一個實施方式中，UPS還包括耦合在逆變器和輸出端之間的具有接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)的逆變器開關。在這個實施方式中，控制器可耦合到逆變器開關并且還配置成至少部分地通過將逆變器開關的狀態(tài)從斷開狀態(tài)改變到接通狀態(tài)而將逆變器連接到輸出端。

在一個實施方式中，旁路繼電器開關包括：耦合到第一輸入端的第一端子；耦合到輸出端的第二端子；構造成接收在第一電壓電平處的功率的第一電源端子；構造成接收在第二電壓電平處的功率的第二電源端子，第二電壓電平低于第一電壓電平；耦合在第一端口和第二端口之間的可移動電樞，可移動電樞具有將第一端子連接到第二端子的第一狀態(tài)和將第一端子從第二端子斷開的第二狀態(tài)；耦合到第一電源端子和第二電源端子的電路，電路構造成通過將第一電壓電平施加到線圈來誘導線圈產(chǎn)生第一強度的第一磁場以將可移動電樞從第一狀態(tài)移動到第二狀態(tài)，并通過將第二電壓電平施加到線圈來誘導線圈產(chǎn)生第二強度的第二磁場以將可移動電樞維持在第二位置上，第二強度比第一強度弱；以及耦合到可移動電樞的彈簧，彈簧構造成抵抗第二強度的相反磁場將可移動電樞保持在第一狀態(tài)中。UPS還可包括耦合到逆變器的直流(DC)總線，以及其中DC總線具有實質(zhì)上等于在旁路繼電器開關的第一功率端子處的第一電壓的電壓電平。線圈可具有實質(zhì)上等于在旁路繼電器開關的第二端子處的第二電壓電平的電壓額定值。

在一個實施方式中，旁路開關的電路包括耦合在第一電源端子和線圈之間的第一二極管和耦合在第二電源端子和線圈之間的第二二極管。旁路開關的電路還可包括耦合在第一二極管和第一電源端子之間的電阻器。

根據(jù)一個方面，提供用于操作UPS的方法。該方法包括：從第一電源接收輸入功率，基于來自第一電源的輸入功率向外部負載提供輸出功率，檢測第一電源的電力故障，響應于檢測到第一電源的電力故障而將第一電源從外部負載斷開，從第二電源接收輸入功率，基于逆變器基準信號而產(chǎn)生逆變器命令，以及基于逆變器命令而產(chǎn)生從第二電源得到的輸出交流(AC)功率。產(chǎn)生逆變器命令的行動包括在第一時間段期間產(chǎn)生非正弦逆變器電壓基準信號以及在第一時間段之后產(chǎn)生正弦逆變器電壓基準信號。

在一個實施方式中，產(chǎn)生非正弦基準電壓信號包括產(chǎn)生方波、脈沖串和平頂正弦信號之一。在一個實施方式中，第一時間段在1和1.5功率循環(huán)之間。

在一個實施方式中，將第一電源從外部負載斷開包括將耦合在第一電源和外部負載之間的旁路開關從接通狀態(tài)改變到斷開狀態(tài)。在這個實施方式中，將旁路開關從接通狀態(tài)改變到斷開狀態(tài)可包括由耦合到可移動電樞的彈簧將電磁繼電器的可移動電樞從閉合狀態(tài)——第一狀態(tài)改變到斷開狀態(tài)。旁路開關還可包括具有電壓額定值的線圈，以及其中彈簧構造成抵抗通過將等于電壓額定值的電壓電平施加到線圈而產(chǎn)生的相反的磁場來將可移動電樞保持在斷開狀態(tài)中。

在一個實施方式中，產(chǎn)生逆變器命令包括產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)命令。

根據(jù)一個方面，提供UPS。UPS包括構造成從第一電源接收輸入功率的第一輸入端、構造成從第二電源接收輸入功率的第二輸入端、構造成提供從第一電源和第二電源中的至少一個得到的輸出交流電(AC)功率的輸出端、耦合在第一輸入端和輸出端之間的具有接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)的旁路開關、耦合在第二輸入端和輸出端之間并構造成產(chǎn)生輸出AC功率的逆變器以及用于將UPS從第一功率輸送模式轉(zhuǎn)變到第二功率輸送模式的裝置，第一功率輸送模式提供從第一電源得到的輸出功率，而第二功率輸送模式提供從第二電源得到的輸出功率。

在一個實施方式中，用于將UPS從第一功率輸送模式轉(zhuǎn)變到第二功率輸送模式的裝置包括用于減小旁路開關從接通狀態(tài)改變到斷開狀態(tài)所需的時間段的裝置。

在一個實施方式中，用于將UPS從第一功率輸送模式轉(zhuǎn)變到第二功率輸送模式的裝置包括用于在第二功率輸送模式中從逆變器快速提供輸出功率的裝置。

下面詳細討論這些示例性方面和實施方式的又一些其它方面、實施方式和優(yōu)點。而且，應理解，前述信息和接下來的詳細描述都僅僅是各種方面和實施方式的例證性例子，且并不意欲提供用于理解所主張的主題的性質(zhì)和特征的概述或框架。對諸如“實施方式”、“另一實施方式”、“一些實施方式”、“其它實施方式”、“可選實施方式”、“各種實施方式”、“一個實施方式”、“至少一個實施方式”、“這個和其它實施方式”等的示例和實施方式的特別提及并不一定是相互排他的，且意欲指示特定特征、結(jié)構或特性結(jié)合該實施方式或示例被描述并可被包括在那個實施方式或例子和其它實施方式或例子中。這樣的術語在本文的出現(xiàn)并不一定都指同一實施方式或例子。

此外，在這個文檔和通過引用并入本文的文檔之間的術語的不一致使用的情況下，在所并入的參考資料中的術語使用是對本文檔的術語使用的補充；對于不可調(diào)和的不一致，在本文檔中的術語使用有控制權。此外，附圖被包括以提供對各種方面和實施方式的說明和進一步理解，并被合并在本說明書中并構成本說明書的一部分。附圖連同說明書的其余部分一起用于解釋所述和所主張的方面和實施方式的原理和操作。

附圖的簡要說明

下面參考附圖討論了至少一個實施方式的各種方面，附圖并沒有被規(guī)定為按比例繪制。附圖被包括以提供對各種方面和實施方式的說明和進一步理解，并被合并在本說明書中并構成本說明書的一部分，但并不意欲作為任何特定的實施方式的限制的定義。附圖連同說明書的其余部分一起用來解釋所述和所主張的方面和實施方式的原理和操作。在附圖中，在不同圖中示出的每個相同或幾乎相同的部件由相似的數(shù)字表示。為了清楚的目的，不是每個部件都在每個附圖中被標出。在附圖中：

圖1示出根據(jù)一個實施方式的UPS的方框圖；

圖2示出電磁繼電器的一個實施方式；

圖3示出根據(jù)一個實施方式的UPS控制器的方框圖；

圖4是示出各種UPS波形的曲線圖；

圖5是一個示例快速功率輸送模式改變方法的流程圖；

圖6是產(chǎn)生逆變器命令的一個示例方法的流程圖；以及

圖7是計算機系統(tǒng)的一個例子的方框圖，當前實施方式的各種方面可在該計算機系統(tǒng)上實現(xiàn)。

詳細描述

本文討論的方法和系統(tǒng)的例子在應用中不限于在下面的描述中闡述或在附圖中示出的部件的結(jié)構和布置的細節(jié)。方法和系統(tǒng)能夠在其它實施方式中實現(xiàn)并能夠以各種方式被實施或?qū)崿F(xiàn)。特定的實現(xiàn)的例子在本文僅為了例證性目的而提供且并沒有被規(guī)定為限制性的。特別是，關于任一個或多個例子討論的行動、部件、元件和特征并沒有被規(guī)定為從在任何其它例子中的類似的角色排除。

此外，在本文使用的短語和術語是為了描述的目的且不應被視為限制性的。對以單數(shù)提到的系統(tǒng)和方法的例子、實施方式、部件、元件或行動的任何提及也可包含包括復數(shù)的實施方式，且以復數(shù)對本文的任何實施方式、部件、元件或行動的任何提及也可包含只包括單數(shù)的實施方式。以單數(shù)或復數(shù)形式的所指物并不意欲限制目前公開的系統(tǒng)或方法、它們的部件、行動或元件?！癷ncluding(包括)”、“comprising(包括)”、“具有”、“包含”、“涉及”及其變形意指包括其后列出的項目及其等效形式以及額外的項目。對“或”的提及可被解釋為包括界限的，使得使用“或”描述的任何術語可指示單個、多于一個和所有所描述的項目。此外，在這個文檔和通過引用并入本文的文檔之間的術語的不一致使用的情況下，在所合并的參考資料中的術語使用是對本文檔的術語使用的補充；對于不能協(xié)調(diào)的不一致，在本文檔中的術語使用有控制權。

如上所述，UPS通過向負載提供從各種電源得到的輸出功率來隔離負載與功率干擾。然而，負載可能在由UPS執(zhí)行的從第一模式到第二模式的切換過程期間缺乏功率，第一模式輸送來自第一電源的輸出功率，而第二模式輸送來自第二電源的輸出功率。本公開的方面涉及具有快速功率輸送模式轉(zhuǎn)換能力以減小改變功率輸送模式所需的時間的UPS。

在一個實施方式中，UPS使用具有機械超速驅(qū)動器的旁路繼電器，機械超速驅(qū)動器控制在第一電源和外部負載之間的連接。在這個實施方式中，具有機械超速驅(qū)動器的旁路繼電器使用超過額定值的彈簧，其減小繼電器改變狀態(tài)所需的時間，并從而減小從提供來自第一電源的輸出功率轉(zhuǎn)變到提供來自另一電源的輸出功率所需的時間。

在一個實施方式中，UPS構造成從第一模式轉(zhuǎn)變到第二模式，第一模式輸送來自第一AC電源的交流(AC)功率，而第二模式輸送來自第二直流(DC)電源的AC功率。在這個實施方式中，UPS包括耦合在第二DC電源和AC外部負載之間的逆變器。UPS逆變器響應于由例如UPS的控制器產(chǎn)生的所接收的逆變器命令而產(chǎn)生輸出功率?？刂破骰诳杀粯嬙鞛樵诘谝粫r間段期間是非正弦波的逆變器電壓基準信號來產(chǎn)生逆變器命令。緊接著在外部負載耦合到逆變器之后，初始非正弦波最大化由逆變器供應到外部負載的電流的數(shù)量。在第一時間段結(jié)束之后，UPS可產(chǎn)生正弦逆變器基準信號。下面參考圖1描述示例UPS 100。

示例UPS

圖1示出構造成從外部源接收功率并向負載提供輸出功率的示例在線UPS 100。UPS 100包括輸入端102、輸出端104、旁路開關110、AC/DC整流器106、DC總線120、DC/AC逆變器108、電池充電器112、電池114、DC/DC轉(zhuǎn)換器116、控制器118和逆變器開關122。

輸入端102構造成從外部AC電源例如公用設施電源接收功率。輸入端102選擇性地耦合到將輸入AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率的AC/DC整流器106。輸入端102還經(jīng)由旁路開關110選擇性地耦合到輸出端104。輸出端104構造成將AC功率輸出到負載。UPS可構造成經(jīng)由輸入端102接收并經(jīng)由輸出端104輸出單相AC功率或三相AC功率。

AC/DC整流器106還經(jīng)由DC總線120耦合到DC/AC逆變器108。電池114經(jīng)由電池充電器112耦合到DC總線120，且還經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器116耦合到DC總線120。DC/AC逆變器108經(jīng)由逆變器開關122選擇性地耦合到輸出端104。控制器118耦合到AC/DC整流器106、DC/AC逆變器108、旁路開關110、電池充電器112、DC/DC轉(zhuǎn)換器116和逆變器開關122。在其它實施方式中，電池114和充電器112可耦合到AC/DC整流器106。

在一個實施方式中，UPS 100配置成基于從公用設施電源接收的AC功率的質(zhì)量來在一個或多個操作模式中操作。在這個實施方式中，控制器118監(jiān)控在輸入端102處從公用設施電源接收的AC功率，并基于所監(jiān)控的AC功率來將控制信號發(fā)送到旁路開關110、電池充電器112、AC/DC整流器106、DC/AC逆變器108、DC/DC轉(zhuǎn)換器116和逆變器開關122以控制UPS 100的操作。UPS操作模式可包括例如旁路模式、在線模式和電池模式。在在線模式中，旁路開關110斷開，逆變器開關接通，以及在輸入端102處接收的輸入功率在AC/DC整流器106中被整流并在到達輸出端104之前在DC/AC逆變器108中反轉(zhuǎn)。在輸入端口處接收的功率的一部分可用于經(jīng)由充電器112給電池114充電。

在電池模式中，UPS 100經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器116從電池114取出功率以補充和/或代替在輸入端102處接收的功率。在旁路模式中，UPS 100經(jīng)由旁路開關110將輸入端102直接耦合到輸出端104，并經(jīng)由逆變器開關122斷開DC/AC逆變器108。

一個或多個過程可由控制器118執(zhí)行以在各種模式之間切換以最小化在切換模式時使負載缺乏功率的概率。下面參考圖5-6描述由控制器118在從旁路模式轉(zhuǎn)換到電池模式期間執(zhí)行的示例過程。除了由控制器118執(zhí)行的專門過程以外，旁路開關110還可與機械超速驅(qū)動器一起使用來減小改變狀態(tài)所需的時間。下面參考圖2描述具有減小斷開時間和閉合時間之一的可用作旁路開關110的機械超速驅(qū)動器的示例電磁繼電器。

示例電磁繼電器

圖2示出上面參考圖1描述的具有可用作旁路開關110的機械超速驅(qū)動器的電磁繼電器200的實施方式。電磁繼電器200包括第一端口202、第二端口204、彈簧206、可移動電樞208、接地端口226、第一功率端口228、第二功率端口230和繼電器驅(qū)動電路210，其包括產(chǎn)生磁場214的線圈212、開關216、二極管218和220、電阻器222和電容器224。

在一個實施方式中，電磁繼電器200控制在第一端口202和第二端口204之間的連接。繼電器200的狀態(tài)由可移動電樞208的位置控制?？梢苿与姌?08由彈簧206保持在斷開狀態(tài)中。電磁繼電器200使用磁場(例如磁場214)來將可移動電樞208從斷開狀態(tài)移動到閉合狀態(tài)，閉合狀態(tài)將第一端口202與第二端口204連接。

繼電器驅(qū)動電路210響應于例如來自控制器118的所接收的控制信號而控制可移動電樞208的位置。所接收的控制信號可控制開關216的狀態(tài)。使開關216閉合在線圈212中感應出產(chǎn)生磁場214的電流。磁場214吸引可移動電樞208以產(chǎn)生在第一端口202和第二端口204之間的連接。使開關216斷開將線圈212從外部電源斷開，從而使磁場214衰減。當磁場214衰減時，彈簧206將可移動電樞208拉回到將第一端口202從第二端口204斷開的斷開狀態(tài)。示例開關216包括但不限于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或硅控整流器(SCR)。

第一電源端子228構造成接收在第一電壓電平(例如12伏)處的功率，線圈212被評定為經(jīng)得起第一電壓電平，且第二電源端子230構造成接收在高于第一電壓電平的第二電壓電平(例如395伏)處的功率。第二電壓電平可與UPS的DC總線(例如UPS 100的DC總線120)的電壓電平實質(zhì)上相同。在這個實施方式中，緊接著在開關216閉合之后在線圈212兩端的電壓類似于第二電壓電平且實質(zhì)上超過線圈212的額定電壓。當線圈212產(chǎn)生磁場214時，在線圈212兩端的電壓下降到在第一電壓電平處或之下的電壓電平。當穿過電感器的電流增加時，在線圈212兩端的電壓電平可下降，因為電阻器222最小化線圈212從第二電源端子230可得到的電流的數(shù)量。電阻器222的電阻可以是例如100,000歐姆。最初施加到線圈212的高電壓臨時產(chǎn)生強磁場以在最初以加快的速率將可移動電樞208從斷開狀態(tài)移動到閉合狀態(tài)。在線圈兩端的電壓下降之后，將可移動電樞208保持在閉合位置上的較弱的磁場產(chǎn)生。

電磁繼電器200還可包括機械超速驅(qū)動器以加快電磁繼電器斷開的速率。機械超速驅(qū)動器可包括具有高力常數(shù)的彈簧，其減小可移動電樞從閉合狀態(tài)到斷開狀態(tài)所需的時間。彈簧的力常數(shù)可足夠高，使得當只有較低的第一電壓電平被施加時由線圈212感應的磁場214足以將可移動電樞從斷開狀態(tài)移動到閉合狀態(tài)。然而，當較低的第一電壓電平被施加時由線圈212感應的磁場214可足以將可移動電樞保持在閉合位置上。

在一個實施方式中，線圈212具有24伏的電壓額定值，且通過將24伏施加到線圈212而產(chǎn)生的磁場的強度足以將可移動電樞從斷開狀態(tài)移動到閉合狀態(tài)。在這個實施方式中，在線圈212從電源斷開之后，彈簧需要4.5毫秒來將可移動電樞從閉合位置移動到斷開位置。在一個例子中，添加機械超速驅(qū)動器，其需要至少31伏的電壓施加到線圈212，以便產(chǎn)生足夠強的磁場以在最初將可移動電樞從斷開狀態(tài)移動到閉合狀態(tài)。這個示例機械超速驅(qū)動器將使可移動電樞從閉合狀態(tài)移動到斷開狀態(tài)所需的時間從4.5毫秒減小到3.3毫秒。在另一例子中，添加機械超速驅(qū)動器，其需要至少46伏的電壓施加到線圈212，以便產(chǎn)生足夠強的磁場以在最初將可移動電樞從斷開狀態(tài)移動到閉合狀態(tài)。這個示例機械超速驅(qū)動器將使可移動電樞從閉合狀態(tài)移動到斷開狀態(tài)所需的時間從4.5毫秒減小到2.36毫秒。

電磁繼電器200的結(jié)構不限于在圖2中所示的正常斷開的結(jié)構，其中彈簧206被安裝成當開關216斷開時保持繼電器在斷開狀態(tài)中。電磁繼電器200可被構造為正常閉合的繼電器，其中彈簧206被安裝成當開關216斷開時保持繼電器在閉合狀態(tài)中?？山?jīng)由UPS控制器(例如控制器118)來控制開關216的狀態(tài)。下面參考圖3描述示例UPS控制器。

示例UPS控制器

在至少一個實施方式中，控制器118配置成加速在UPS 100的功率輸送模式之間的轉(zhuǎn)變。圖3示出配置成從第一功率輸送模式快速轉(zhuǎn)變到第二功率輸送模式的UPS的示例控制器300(例如UPS 100的控制器118)?？刂破?00基于所接收的逆變器輸出電壓電平316和所接收的逆變器輸出電流電平314將脈沖寬度調(diào)制(PWM)命令312輸出到逆變器(例如DC/AC逆變器108)?？刂破?00通過電壓基準發(fā)生器模塊302、電壓補償器模塊304、電流補償器模塊306和差分模塊308和310來確定PWM命令。

在一個實施方式中，在差分模塊308中從由電壓發(fā)生器模塊302產(chǎn)生的電壓基準信號減去所接收的逆變器輸出電壓316以產(chǎn)生誤差電壓。誤差電壓被提供到構造成基于所接收的誤差電壓來產(chǎn)生電流信號的電壓補償器304。在差分模塊310中從由電壓補償器模塊304輸出的電流信號減去所接收的逆變器輸出電流314以產(chǎn)生誤差電流。誤差電流信號被提供到構造成產(chǎn)生逆變器(例如DC/AC逆變器108)的PWM命令312的電流補償器模塊306。PWM命令312可引導在逆變器中的一個或多個切換設備以產(chǎn)生期望輸出逆變器波形。

在一些實施方式中，電壓基準發(fā)生器模塊302產(chǎn)生修改的電壓基準信號以在將逆變器連接到外部負載之后增加外部負載可立即得到的功率的數(shù)量。例如，電壓基準發(fā)生器302可在緊接著在功率輸送模式改變之后的第一時間段期間產(chǎn)生非正弦電壓基準信號，并在第一時間段之后產(chǎn)生正弦電壓基準信號。圖4是示出通過使用修改的電壓基準信號而產(chǎn)生的各種UPS波形400的曲線圖。UPS波形400包括在電力故障事件408和逆變器接通事件410期間相對于時間繪制的輸出電流波形402、逆變器電壓基準波形404和輸出電壓波形406。

輸出電流波形402示出被供應到耦合到UPS的負載的電流?？山?jīng)由旁路開關(例如在圖1中的旁路開關110)從直接耦合到輸出端的外部AC電源(例如電網(wǎng))提供在電力故障事件402之前的輸出電流波形402和輸出電壓波形406。在電力故障事件408之后，輸出電流波形402和輸出電壓波形406直接下降到零。UPS可斷開旁路開關以將出故障的電源從負載斷開和/或在電力故障事件408和逆變器接通事件410之間的時間間隔中閉合在逆變器(例如逆變器開關122)和負載之間的開關。

逆變器電壓基準波形404在逆變器接通事件410之后由UPS(例如UPS 100的控制器118)產(chǎn)生。逆變器電壓基準波形404是在改變成正弦基準信號之前的前2.5個功率循環(huán)期間的方波。例如，線頻率可以是50Hz，且逆變器電壓基準波形404在50毫秒(即每循環(huán)20毫秒*2.5功率循環(huán))期間可以是方波。在另一例子中，線頻率可以是60Hz，且逆變器電壓基準波形404在大約41.5毫秒(即每循環(huán)大約16.6毫秒*2.5功率循環(huán))期間可以是方波。使用在逆變器接通事件410之后的前2.5循環(huán)期間的方波立即向負載提供功率，如由輸出電流波形402和輸出電壓波形406所示的?？墒褂闷渌钦也ㄐ?，例如與在零交叉處的脈沖信號組合的正弦信號、平頂正弦信號、脈沖串或最小化零交叉的任何其它信號。此外，逆變器電壓基準是非正弦信號時的時間段不限于2.5循環(huán)。例如，非正弦參考信號的持續(xù)時間可以在1和1.5循環(huán)之間。

在一些實施方式中，上面關于圖3所述的部件是由控制器300可執(zhí)行的軟件部件。在其它實施方式中，一些或所有部件可在硬件或硬件和軟件的組合中實現(xiàn)?？刂破?00可根據(jù)用于執(zhí)行諧波抑制的特定應用和過程來采取各種形式。下面參考圖5-6描述示例快速轉(zhuǎn)換過程，其可由控制器300或通信地連接到UPS的任何計算機系統(tǒng)例如下面參考圖7所述的計算機系統(tǒng)執(zhí)行。

示例功率輸送模式改變過程

如上面參考圖1和3所述的，幾個實施方式包括執(zhí)行減小UPS從第一功率輸送模式改變到第二功率輸送模式所需的時間的過程的控制器。在一些實施方式中，這些快速功率輸送模式改變過程由基于微處理器的計算機系統(tǒng)例如在上面參考圖1所述的UPS 100中的控制器118或在下列參考圖7所述的計算機系統(tǒng)700執(zhí)行。圖5示出由UPS 100執(zhí)行(例如由UPS 100的控制器118執(zhí)行)的一個示例功率輸送模式改變過程500。功率輸送模式改變過程500可在UPS 100經(jīng)歷第一電源的電力故障之后執(zhí)行。功率輸送模式改變過程500在行動502開始。

在行動502中，UPS 100將第一電源從負載斷開。將第一電源從負載斷開可包括將控制信號傳輸?shù)今詈显诘谝浑娫春洼敵龆酥g的開關(例如旁路開關110)。在行動504中，UPS 100將第二電源連接到負載。將第二電源連接到負載可包括將控制信號傳輸?shù)皆诘诙娫?例如電池114)和輸出端之間的開關(例如逆變器開關122)。

在行動506中，UPS 100產(chǎn)生逆變器命令。逆變器命令可包括對逆變器的一個或多個切換命令以使逆變器輸出AC功率。下面進一步參考圖6所示的示例逆變器命令產(chǎn)生過程600描述行動506。逆變器命令產(chǎn)生過程600在行動602中開始。

在行動602中，UPS 100產(chǎn)生如上面參考圖4所述的非正弦逆變器電壓基準。非正弦逆變器電壓基準信號包括例如方波、脈沖串和平頂正弦信號中的一個或組合。在行動604中，UPS 100基于非正弦逆變器電壓基準信號產(chǎn)生PWM。PWM命令可被傳輸?shù)皆谀孀兤?例如DC/AC逆變器108)中的一個或多個開關以使逆變器向外部負載輸出AC功率。

在行動606中，UPS 100確定啟動階段是否完成。UPS 100可基于多個功率循環(huán)和/或預定的時間段——包括例如在1和1.5功率循環(huán)之間的一段時間——來確定啟動階段是否完成。如果UPS 100確定啟動階段結(jié)束，則UPS 100繼續(xù)進行到行動608(其中UPS 100產(chǎn)生正弦電壓基準)和行動610(其中UPS 100基于正弦電壓基準來產(chǎn)生PWM命令)。否則，UPS100返回到行動602并繼續(xù)產(chǎn)生非正弦逆變器電壓基準信號。

描述了如在圖1中所示的在線UPS 100中使用的快速功率輸送模式改變技術的實施方式。在其它實施方式中，可在其它類型的UPS——包括例如離線、線交互式或任何其它類型的UPS——中提供快速功率輸送模式改變技術。也可在其它類型的功率設備——包括例如在兩個或多個功率輸送模式之間切換的任何功率設備——中使用快速功率輸送模式改變技術。

在一個例子中，UPS可使用具有機械超速驅(qū)動器的旁路繼電器，機械超速驅(qū)動器控制在第一電源和外部負載之間的連接以加快在兩個或更多個功率輸送模式之間的轉(zhuǎn)變。在這個例子中，具有機械超速驅(qū)動器的旁路繼電器使用超過額定值的彈簧，其減小繼電器改變狀態(tài)所需的時間并從而減小從提供來自第一電源的輸出功率轉(zhuǎn)變到提供來自另一電源的輸出功率所需的時間。可選地或結(jié)合具有機械超速驅(qū)動器的旁路繼電器，UPS可使用在第一時間段期間的非正弦波作為逆變器電壓基準來最大化緊接著在外部負載耦合到逆變器之后由逆變器供應到外部負載的電流的數(shù)量。

此外，在本文根據(jù)本公開所述的各種方面和功能可被實現(xiàn)為硬件、軟件或其任何組合?？稍诜椒ā⑿袆?、系統(tǒng)、系統(tǒng)元件和部件內(nèi)使用各種硬件、軟件或固件配置來實現(xiàn)根據(jù)本公開的方面。此外，根據(jù)本公開的方面可被實現(xiàn)為特別編程的硬件和/或軟件。

示例計算機系統(tǒng)

圖7示出形成系統(tǒng)700的計算部件的示例方框圖，系統(tǒng)700可配置成實現(xiàn)本文公開的一個或多個方面。例如，系統(tǒng)700可通信地耦合到UPS或被包括在UPS內(nèi)并配置成執(zhí)行如上面參考圖5-6所述的快速功率輸送模式改變過程。

系統(tǒng)700可包括例如通用計算平臺，例如基于Intel PENTIUM型處理器、Motorola PowerPC、Sun UltraSPARC、Texas Instruments-SDP、Hewlett-Packard PA-RISC處理器或任何其它類型的處理器的那些計算平臺。系統(tǒng)700可包括特別編程的專用硬件，例如專用集成電路(ASIC)。本公開的各種方面可被實現(xiàn)為在系統(tǒng)700例如圖7所示的系統(tǒng)上執(zhí)行的專用軟件。

系統(tǒng)700可包括連接到一個或多個存儲器設備710例如磁盤驅(qū)動器、存儲器、閃存或用于存儲數(shù)據(jù)的其它設備的處理器/ASIC 706。存儲器710可用于在系統(tǒng)700的操作期間存儲程序和數(shù)據(jù)。計算機系統(tǒng)700的部件可由互連機構708耦合，互連機構708可包括一個或多個總線(例如在同一機器內(nèi)集成的部件之間)和/或網(wǎng)絡(例如在存在于單獨的機器上的部件之間)?；ミB機構708使通信(例如數(shù)據(jù)、指令)能夠在系統(tǒng)700的部件之間交換。此外，在一些實施方式中，互連機構708可在PDU的維修期間被斷開。

系統(tǒng)700還包括一個或多個輸入設備704，其可包括例如鍵盤或觸摸屏。輸入設備可用于例如配置測量系統(tǒng)或提供輸入?yún)?shù)。系統(tǒng)700包括一個或多個輸出設備702，其可包括例如顯示器。此外，計算機系統(tǒng)700可包含可將計算機系統(tǒng)700連接到通信網(wǎng)絡的一個或多個接口(未示出)，除了互連機構708以外或作為互連機構708的可選形式。

系統(tǒng)700可包括存儲系統(tǒng)712，其可包括計算機可讀和/或可寫易失性介質(zhì)，其中可以存儲信號以提供由處理器執(zhí)行的程序或提供存儲在介質(zhì)上或中的信息以由程序處理。介質(zhì)可以是例如磁盤或閃存，且在一些例子中可包括RAM或其它非易失性存儲器例如EEPROM。在一些實施方式中，處理器可使數(shù)據(jù)從非易失性介質(zhì)被讀取到另一存儲器710內(nèi)，存儲器710比介質(zhì)允許由處理器/ASIC更快地訪問信息。這個存儲器710可以是易失性隨機存取存儲器，例如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)或靜態(tài)存儲器(SRAM)。它可位于存儲系統(tǒng)712中或存儲器系統(tǒng)710中。處理器706可操縱在集成電路存儲器710內(nèi)的數(shù)據(jù)并接著在處理完成之后將數(shù)據(jù)拷貝到存儲器712。各種機制已知用于管理在存儲器712和集成電路存儲器元件710之間的數(shù)據(jù)移動，且本公開不限于此。本公開不限于特定的存儲器系統(tǒng)710或存儲系統(tǒng)712。

系統(tǒng)700可包括使用高級計算機編程語言可編程的通用計算機平臺。也可使用特別編程的專用硬件例如ASIC來實現(xiàn)系統(tǒng)700。系統(tǒng)700可包括處理器706，其可以是市場上可買到的處理器，例如從因特爾公司可得到的公知的Pentium類處理器。很多其它處理器是可用的。處理器706可執(zhí)行操作系統(tǒng)，其可以是例如從微軟公司可得到的Windows操作系統(tǒng)、從蘋果計算機可得到的MAC OS系統(tǒng)X、從Sun Microsystems可得到的Solaris操作系統(tǒng)或從各種其它源可得到的UNIX和/或LINUX?？墒褂煤芏嗥渌僮飨到y(tǒng)。

處理器和操作系統(tǒng)一起可形成計算機平臺，可以對該計算機平臺用高級編程語言寫應用軟件。應理解，本公開不限于特定的計算機系統(tǒng)平臺、處理器、操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡。此外，對本領域中的技術人員應明顯，本公開不限于特定的編程語言或計算機系統(tǒng)。此外，應認識到，也可使用其它適當?shù)木幊陶Z言和其它適當?shù)挠嬎銠C系統(tǒng)。

在這樣描述了至少一個例子的幾個方面后，應認識到，本領域中的技術人員將容易想到各種變更、修改和改進。例如，也可在其它上下文中使用本文公開的例子。這樣的變更、修改和改進被規(guī)定為本公開的部分，并被規(guī)定為在本文討論的例子的范圍內(nèi)。相應地，前述描述和附圖僅作為例子。