本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別涉及一種模塊化UPS及其工作方法。

背景技術(shù)：

不間斷電源(Uninterruptible Power Supply，以下簡稱：UPS)是在市電停電時能夠接替市電持續(xù)供應(yīng)電力的設(shè)備。UPS的出現(xiàn)大大提高了用戶用電的可靠性，避免因停電造成用戶損失。

近年來，模塊化UPS因配置靈活等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。模塊化UPS中設(shè)置有多個功率模塊，所有功率模塊發(fā)揮的功能完全相同，例如所有功率模塊都發(fā)揮市電供電功能。但是，這樣會使功率模塊沒有得到充分利用，從而造成資源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種模塊化UPS及其工作方法，以充分利用模塊化UPS中的功率模塊，提高系統(tǒng)性能。

一方面，提供一種模塊化UPS的工作方法，所述方法包括：獲取模塊化UPS的工作參數(shù)；根據(jù)所述模塊化UPS的工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式，使得各個功率模塊的工作模式不是都在同一種工作模式下。

其中，所述工作模式包括：電池供電模式、市電供電模式、回饋模式和充電模式。

本發(fā)明實施例通過考慮模塊化UPS的工作參數(shù)來調(diào)整功率模塊的工作模式來保證各個功率模塊的工作模式不是都在同一種工作模式下，如此可以按照需要來利用UPS上的功率模塊，可以充分利用模塊化UPS中的功率模塊，提高功率模塊的利用率，進而提高模塊化UPS的系統(tǒng)性能。

其中，所述工作參數(shù)可包括內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)，內(nèi)部工作參數(shù)可包括功率模塊的數(shù)目，外部工作參數(shù)可包括：輸入電壓參數(shù)、負(fù)載參數(shù)和電池參數(shù)等。即，在調(diào)整模塊化UPS上的功率模塊的工作模式時，可通過考慮所述模塊化UPS的工作參數(shù)中的至少一個，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式。

在本發(fā)明實施例中，屬于外部工作參數(shù)的輸入電壓參數(shù)可包括電壓幅值和頻率，屬于外部工作參數(shù)的電池參數(shù)可包括電池剩余容量，屬于外部工作參數(shù)的負(fù)載參數(shù)包括負(fù)載容量和負(fù)載類型。通過單獨考慮外部工作參數(shù)或者結(jié)合功率模塊數(shù)目和外部工作參數(shù)可以對模塊化UPS上各個功率模塊的工作模式實現(xiàn)靈活調(diào)整，以提高系統(tǒng)性能。

單獨考慮外部工作參數(shù)來調(diào)整模塊化UPS上各個功率模塊的工作模式可以包括如下四種情形。

在第一種情形下，所述輸入電壓參數(shù)包括電壓幅值和頻率。所述根據(jù)所述模塊化UPS的外部工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式可包括：確定輸入電壓幅值和頻率是否符合預(yù)設(shè)閾值；確定電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的L個功率模塊的工作模式調(diào)整為電池供電模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤L＜K。一般地，在中國，市電電壓預(yù)設(shè)閾值是220V，頻率是50Hz。而在其他國家，市電電壓的預(yù)設(shè)閾值為該國規(guī)定的值，本發(fā)明對具體預(yù)設(shè)閾值不做具體限定，以滿足實際需要為準(zhǔn)。在電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值時，通過將功率模塊調(diào)整為電池供電模式，能夠保證負(fù)載供電可靠性。

在第二種情形下，所述電池參數(shù)包括電池剩余容量。所述根據(jù)所述模塊化UPS的外部工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式可包括：確定電池剩余容量是否小于第一閾值；確定電池剩余容量小于第一閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的P個功率模塊的工作模式調(diào)整為充電模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤P＜K在電池剩余容量小于第一閾值時，通過將功率模塊調(diào)整為充電模式，能夠?qū)崿F(xiàn)大功率充電，縮短充電時間。

在第三種情形下，所述負(fù)載參數(shù)包括負(fù)載容量。所述根據(jù)所述模塊化UPS的外部工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式可包括：確定負(fù)載容量是否小于第二閾值；確定負(fù)載容量小于第二閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的Q個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤Q＜K。在負(fù)載容量小于第二閾值時，通過將功率模塊調(diào)整為回饋模式，可以避免出現(xiàn)環(huán)流，提高功率模塊并聯(lián)的可靠性。

在第四種情形下，所述負(fù)載參數(shù)包括負(fù)載類型，所述負(fù)載類型包括能量回饋型負(fù)載。所述根據(jù)所述模塊化UPS的外部工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式可包括：確定輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的R個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤R＜K。在輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，通過將功率模塊調(diào)整為回饋模式或充電模式，可以將能量回饋型負(fù)載的能量反饋會電網(wǎng)或?qū)﹄姵爻潆?，實現(xiàn)資源充分利用，節(jié)約能源。

結(jié)合功率模塊數(shù)目和外部工作參數(shù)來調(diào)整模塊化UPS上各個功率模塊的工作模式可具體為：在功率模塊數(shù)目有限的情況下，優(yōu)先保證輸出負(fù)載供電可靠性。在此基礎(chǔ)上再考慮對電池充電或者避免環(huán)流問題。具體地，根據(jù)所述模塊化UPS的內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式可具體為：確定電壓幅值和頻率是否符合預(yù)設(shè)閾值；確定電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的S個功率模塊的工作模式調(diào)整為電池供電模式，使得模塊化UPS的輸出滿足負(fù)載的功率需求，其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤S＜K；在滿足負(fù)載功率需求的基礎(chǔ)上，確定模塊化UPS上是否存在除向負(fù)載提供功率之外的多余的功率模塊；在模塊化UPS上存在多余的功率模塊時，執(zhí)行以下步驟：

確定電池容量是否小于第一閾值；當(dāng)電池容量小于第一閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為充電模式；

或者，確定負(fù)載容量是否小于第二閾值；當(dāng)負(fù)載容量小于第二閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式；

或者，確定輸出負(fù)載是否為能量回饋型負(fù)載；當(dāng)輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

這種具體的結(jié)合功率模塊數(shù)目和外部工作參數(shù)來調(diào)整模塊化UPS上各個功率模塊的工作模式的方式可以在滿足負(fù)載供電可靠性的基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)對電池的快速充電或避免回流，充分滿足應(yīng)用需求。

這里需要指出的是，在本文中，L、P、Q、R、S取正整數(shù)，且L、P、Q、R、S的取值可以相同，也可以相同，本發(fā)明對此并不限定。

在本發(fā)明實施例中，所述模塊化UPS上的各個功率模塊初始可設(shè)置為處于市電供電模式下。即，市電供電模式可以為各個功率模塊的默認(rèn)工作模式。此外，當(dāng)電壓幅值和頻率恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值時，可將電池供電模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式；當(dāng)電池容量恢復(fù)為不小于第一閾值時，將充電模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式；當(dāng)負(fù)載容量變?yōu)椴恍∮诘诙撝禃r，將回饋模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式。

當(dāng)然，在本發(fā)明實施例中，在模塊化UPS上不存在多余的功率模塊的情況下，當(dāng)電壓幅值和頻率恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值時，可執(zhí)行以下步驟：

確定電池容量是否小于第一閾值，在電池容量小于第一閾值時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為充電模式；

或者，確定負(fù)載容量是否小于第二閾值，在負(fù)載容量小于第二閾值時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式；

或者，確定輸出負(fù)載是否為能量回饋型負(fù)載，在輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

即，當(dāng)模塊化UPS上的功率模塊數(shù)目不足時，在保證負(fù)載供電可靠性的基礎(chǔ)上，一旦有功率模塊不需要處于電池供電模式進行供電，可將一或多個這種功率模塊按照需求進行調(diào)整，以更好地利用各種模式的優(yōu)點。

另外，需要指出的是，本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS上的功率模塊可以按照需要從一種工作模式自由地切換到另一種工作模式。具體地，調(diào)整為電池供電模式的功率模塊之前的工作模式為：市電供電模式、充電模式或反饋模式；調(diào)整為充電模式的功率模塊之前的工作模式為：市電供電模式、電池供電模式或反饋模式；調(diào)整為回饋模式的功率模塊之前的工作模式為：市電供電模式、充電模式或電池供電模式。

另一方面，提供一種模塊化UPS，包括功率模塊、旁路模塊和控制模塊，所述控制模塊與所述功率模塊和所述旁路模塊連接。其中，所述控制模塊，用于獲取模塊化UPS的工作參數(shù)；根據(jù)所述模塊化UPS的工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式，使得各個功率模塊的工作模式不是都在同一種工作模式下。

其中，所述工作參數(shù)包括內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)，內(nèi)部工作參數(shù)包括功率模塊的數(shù)目，外部工作參數(shù)包括：輸入電壓參數(shù)、負(fù)載參數(shù)和電池參數(shù)。所述控制模塊可具體用于：根據(jù)所述模塊化UPS的工作參數(shù)中的至少一個，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式。

可選地，在一種情形下，所述輸入電壓參數(shù)包括電壓幅值和頻率，所述控制模塊具體用于：確定電壓幅值和頻率是否符合預(yù)設(shè)閾值；確定電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的L個功率模塊的工作模式調(diào)整為電池供電模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤L＜K。

可選地，在一種情形下，所述電池參數(shù)包括電池剩余容量。所述控制模塊具體用于：確定電池剩余容量是否小于第一閾值；確定電池剩余容量小于第一閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的P個功率模塊的工作模式調(diào)整為充電模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤P＜K。

可選地，在一種情形下，所述負(fù)載參數(shù)包括負(fù)載容量。所述控制模塊具體用于：確定負(fù)載容量是否小于第二閾值；確定負(fù)載容量小于第二閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的Q個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤Q＜K。

可選地，在一種情形下，所述負(fù)載參數(shù)包括負(fù)載類型，所述負(fù)載類型包括能量回饋型負(fù)載。所述控制模塊具體用于：確定輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的R個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤R＜K。

可選地，在一種情形下，所述輸入電壓參數(shù)包括電壓幅值和頻率，所述電池參數(shù)包括電池剩余容量，所述負(fù)載參數(shù)包括負(fù)載容量和負(fù)載類型；

所述控制模塊具體用于：確定電壓幅值和頻率是否符合預(yù)設(shè)閾值；確定電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，將所述模塊化UPS上的K個功率模塊中的S個功率模塊的工作模式調(diào)整為電池供電模式，使得模塊化UPS的輸出滿足負(fù)載的功率需求，其中，K為所述模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)目，且1≤S＜K；

確定模塊化UPS上是否存在滿足負(fù)載的功率需求之外的多余的功率模塊；在模塊化UPS上存在多余的功率模塊時，執(zhí)行以下步驟：

確定電池容量是否小于第一閾值；當(dāng)電池容量小于第一閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為充電模式；

或者，確定負(fù)載容量是否小于第二閾值；當(dāng)負(fù)載容量小于第二閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式；

或者，確定輸出負(fù)載是否為能量回饋型負(fù)載；當(dāng)輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

這里需要指出的是，在本文中，L、P、Q、R、S取正整數(shù)，且L、P、Q、R、S的取值可以相同，也可以相同，本發(fā)明對此并不限定。

可選地，在一種情形下，所述模塊化UPS上的功率模塊初始處于市電供電模式下，所述控制模塊還用于：當(dāng)電壓幅值和頻率恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值時，將電池供電模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式；當(dāng)電池容量恢復(fù)為不小于第一閾值時，將充電模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式；當(dāng)負(fù)載容量變?yōu)椴恍∮诘诙撝禃r，將回饋模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式。

可選地，在本發(fā)明實施例中，調(diào)整為電池供電模式的功率模塊之前的工作模式為：市電供電模式、充電模式或反饋模式；

調(diào)整為充電模式的功率模塊之前的工作模式為：市電供電模式、電池供電模式或反饋模式；

調(diào)整為回饋模式的功率模塊之前的工作模式為：市電供電模式、充電模式或電池供電模式。

可選地，在模塊化UPS上不存在多余的功率模塊的情況下，所述控制模塊還可用于：

當(dāng)電壓幅值和頻率恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值時，執(zhí)行以下步驟：

確定電池容量是否小于第一閾值，在電池容量小于第一閾值時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為充電模式；

或者，確定負(fù)載容量是否小于第二閾值，在負(fù)載容量小于第二閾值時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式；

或者，確定輸出負(fù)載是否為能量回饋型負(fù)載，在輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS及其工作方法，根據(jù)工作參數(shù)，調(diào)整模塊化UPS上的功率模塊的工作模式，使得各個功率模塊的工作模式不是都在同一種工作模式下，如此，能夠充分利用模塊化UPS中的功率模塊，提高模塊化UPS的系統(tǒng)性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2A顯示的是功率模塊在市電供電模式下的示意圖；

圖2B顯示的是功率模塊在電池供電模式下的示意圖；

圖2C顯示的是功率模塊在回饋模式下的示意圖；

圖2D顯示的是功率模塊在充電模式下的示意圖；

圖3A是本發(fā)明實施例提供的一種模塊化UPS工作方法的流程圖；

圖3B-3E是應(yīng)用本發(fā)明實施例提供的調(diào)整方法于模塊化UPS后的功能示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的一種模塊化UPS工作方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例中的模塊化UPS包括功率模塊、旁路模塊和控制模塊，所述控制模塊與所述功率模塊和所述旁路模塊連接。其中：

功率模塊:模塊化UPS的核心組成部分，實現(xiàn)功率變化功能,功率模塊可以有多個，例如如圖1所示，有1～n個模塊冗余并聯(lián)，其中n為正整數(shù)。

旁路模塊:模塊化UPS的靜態(tài)旁路，旁路模塊可分散到功率模塊內(nèi)，也可以集中在一個模塊內(nèi)。圖1所示的是旁路模塊集中在一個單獨的模塊中的情形。本發(fā)明實施例中的旁路模塊可以具體為靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(Static Transfer Switch，STS)。

控制模塊:實現(xiàn)對模塊化UPS的控制、顯示、通訊、并機等功能?？刂颇K可通過引線與旁路模塊和功率模塊連接，以實現(xiàn)對旁路模塊和功率模塊的控制。

圖1中還示出了配電模塊，包括旁路輸入配電、市電輸入配電、電池輸入配電和交流輸出配電。配電模塊與模塊化UPS一起組成了模塊化UPS系統(tǒng)。配電模塊的內(nèi)部可置有輸入/輸出/電池開關(guān)和功率接線端口，還可含有濾波和防雷器件。

在本發(fā)明實施例中，模塊化UPS上的功率模塊可以在各種不同工作模式下工作。本發(fā)明實施例中的工作模式包括但不限于，市電供電模式、電池供電模式、回饋模式和充電模式。下面參照圖2A-2D對本發(fā)明實施例中的各種工作模式進行進一步介紹。

圖2A顯示的是功率模塊在市電供電模式下的示意圖。如圖2A所示，市電正常時，市電電流通過AC/DC(交流/直流)電路將交流電整流成直流電在直流母線上傳輸，通過DC/AC(直流/交流)電路將直流電逆變成交流電輸出給負(fù)載。同時，直流母線上傳輸?shù)闹绷麟娡ㄟ^DC/DC電路給電池充電。

圖2B顯示的是功率模塊在電池供電模式下的示意圖。如圖2B所示，市電異常時可由電池供電，此時功率模式處于電池供電模式下。在電池供電模式下，AC/DC電路不發(fā)揮作用，電池輸入的市電電流通過DC/DC(直流/直流)電路轉(zhuǎn)變成直流電在直流母線上傳輸,再通過DC/AC電路逆變成交流電輸出給負(fù)載。

圖2C顯示的是功率模塊在回饋模式下的示意圖。如圖2C所示，回饋模式的情形與市電供電模式相反。在回饋模式下，來自負(fù)載的交流電通過DC/AC電路整流成直流電在直流母線上傳輸,再通過AC/DC電路將直流電逆變成交流電，最終反饋回電網(wǎng)。此功能用于能量回饋型負(fù)載,如電動機等?；仞伳Ｊ娇捎糜谀芰炕厥赵倮靡怨?jié)約能源,提高可靠性。

圖2D顯示的是功率模塊在充電模式下的示意圖。如圖2D所示，在充電模式下，AC/DC電路和DC/AC電路的功能相同。其中，AC/DC電路將來自輸入電網(wǎng)的交流電整流成直流電在直流母線上傳輸，DC/AC電路將來自負(fù)載的交流電整流成直流電在直流母線上傳輸，再通過DC/DC電路給電池充電。由于有2兩部分電路(即，AC/DC電路和DC/AC電路)同時將交流電轉(zhuǎn)換成直流線，充電的輸入功率可加倍，從而提高充電功率，實現(xiàn)大功率充電功能。

這里需要指出的是，市電供電模式和回饋模式下也可以給電池充電，但這兩種模式下的充電功率相對于充電模式而言較小，本發(fā)明實施例中提到的充電模式是指的圖2D所示的這種大功率充電的模式，而不是市電供電模式和回饋模式。

圖3是本發(fā)明實施例提供的一種模塊化UPS工作方法的流程圖。參照圖3，本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS工作方法可包括：

31、獲取模塊化UPS的工作參數(shù)，所述工作參數(shù)包括輸入電壓參數(shù)、負(fù)載參數(shù)和電池參數(shù)。

其中，輸入電壓參數(shù)、負(fù)載參數(shù)和電池參數(shù)等可以為模塊化UPS的外部工作參數(shù)。所述輸入電壓參數(shù)包括電壓幅值和頻率，所述電池參數(shù)包括電池剩余容量、電池的額定容量、標(biāo)稱電壓、內(nèi)阻、放電終止電壓和充電終止電壓等。所述負(fù)載參數(shù)包括負(fù)載容量和負(fù)載類型。負(fù)載類型可以分為能量回饋型負(fù)載和非能量回饋型負(fù)載，非能量回饋型負(fù)載的例子包括但不限于電阻、電感、電容等，能量回饋型負(fù)載的例子包括但不限于電動機等。本發(fā)明實施例中還可獲取諸如功率模塊的數(shù)目等內(nèi)部工作參數(shù)。

如圖1所述，在本發(fā)明實施例中，模塊化UPS一端與提供市電的電網(wǎng)相連，另一端和負(fù)載相連。模塊化UPS可以利用內(nèi)部的各種電路獲知自身的內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)。例如，當(dāng)來自電網(wǎng)的市電輸入到模塊化UPS時，模塊化UPS即可利用自身內(nèi)部的電路獲知市電輸入電壓的幅值和頻率等信息。同理，當(dāng)模塊化UPS連接負(fù)載時，模塊化UPS也可利用自身內(nèi)部的電路獲知諸如負(fù)載容量、負(fù)載類型等負(fù)載參數(shù)信息。

32、根據(jù)所述模塊化UPS的工作參數(shù)中的至少一個，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式，使得各個功率模塊的工作模式不是都在同一種工作模式下。

其中，所述模塊化UPS包括K個所述工作模塊，且2≤K。本發(fā)明實施例中，處于相同工作模式下的功率模塊的數(shù)目可以根據(jù)實際工況自動調(diào)整，以最大程度提高功率模塊的利用率,從而取得最優(yōu)的系統(tǒng)性能。

本發(fā)明實施例中，模塊化UPS可基于內(nèi)部工作參數(shù)調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的各個功率模塊的工作模式，可基于外部工作參數(shù)調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的各個功率模塊的工作模式，也可以基于內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的各個功率模塊的工作模式。

無論利用哪一種方式來調(diào)節(jié)功率模塊的工作模式，在經(jīng)過調(diào)整后，各個功率模塊的工作模式可以處于相同的工作模式，例如都為充電模式，也可以不都在同一種工作模式下，例如一些功率模塊處于市電供電模式下，一些功率模塊處于電池供電模式下。

下面對各種不同的調(diào)節(jié)方式分別進行具體闡釋。

1)基于輸入電壓參數(shù)調(diào)節(jié)功率模塊的工作模式

在模塊化UPS基于輸入電壓參數(shù)調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的各個功率模塊的工作模式的情形下，步驟32可具體為：確定電壓幅值和頻率是否符合預(yù)設(shè)閾值；確定電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，將所述模塊化UPS上的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為電池供電模式。其中，調(diào)整為電池供電模式的功率模塊的數(shù)目可小于模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)。

如圖3B所示，功率模塊1～m工作市電逆變下,功率模塊3～n工作在電池逆變下，實現(xiàn)市電與電池聯(lián)合供電。這種調(diào)節(jié)方式可以實現(xiàn)電池在線容量核對/健康度測試同時，保證足夠的模塊工作在市電逆變下，保證系統(tǒng)可靠性。

2)基于電池參數(shù)調(diào)節(jié)功率模塊的工作模式

在模塊化UPS基于電池參數(shù)調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的各個功率模塊的工作模式的情形下，步驟32可具體為：確定電池剩余容量是否小于第一閾值；確定電池剩余容量小于第一閾值，將所述模塊化UPS上的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為充電模式。其中，調(diào)整為充電模式的功率模塊的數(shù)目可小于模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)。

其中，第一閾值可以根據(jù)需要來設(shè)置，例如第一閾值為電池總電量的10％或20％等。

同時需要指出的是，在本文中，可以一個功率模塊對應(yīng)一組電池，也可以所有功率模塊對應(yīng)同一組電池。當(dāng)一個功率模塊對應(yīng)一組電池時，控制模塊可對每個功率模塊對應(yīng)的電池剩余容量進行判定，并在電池剩余容量小于第一閾值對該功率模塊進行調(diào)整。

如圖3C所示，功率模塊1～m工作市電逆變下,功率模塊3～n工作在充電模式下。這種調(diào)節(jié)方式保證逆變供電同時，模塊化UPS實現(xiàn)大功率充電，適合大容量備電系統(tǒng)和快充系統(tǒng)(鋰電池)。

3)基于負(fù)載參數(shù)調(diào)節(jié)功率模塊的工作模式

其中，負(fù)載參數(shù)可以包括負(fù)載容量和負(fù)載類型等。

在負(fù)載參數(shù)為負(fù)載容量時，步驟32可具體為：確定負(fù)載容量是否小于第二閾值；確定負(fù)載容量小于第二閾值，將所述模塊化UPS上的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式。其中，調(diào)整為回饋模式的功率模塊的數(shù)目可小于模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)。

在負(fù)載參數(shù)為負(fù)載類型時，步驟32可具體為：確定輸出負(fù)載類型是否為能量回饋型負(fù)載，在輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將所述模塊化UPS上的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。如此，可以吸收能量回饋型負(fù)載回饋的能量。

其中，能量回饋型負(fù)載的一個典型例子是電動機，在確定電動機發(fā)生反轉(zhuǎn)時可以將所述模塊化UPS上的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式。

當(dāng)然，若確定電動機未發(fā)生反轉(zhuǎn)，可不將功率模塊調(diào)整為回饋模式。

如圖3D所示，功率模塊1～m工作市電逆變下,功率模塊n工作在回饋模式下。在這種調(diào)節(jié)方式下，功率模塊n工作在回饋模式下，作用相當(dāng)于阻性負(fù)載，可以解決多功率模塊并聯(lián)空載運行環(huán)流問題，使超多功率模塊并聯(lián)的系統(tǒng)可靠性大大提升。

4)基于內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)調(diào)節(jié)功率模塊的工作模式

模塊化UPS的內(nèi)部工作參數(shù)包括功率模塊的數(shù)目，模塊化UPS的外部工作參數(shù)包括輸入電壓參數(shù)、負(fù)載參數(shù)和電池參數(shù)。其中，市電輸入電壓參數(shù)可包括電壓幅值和頻率等。負(fù)載參數(shù)可以包括負(fù)載容量、負(fù)載類型等。電池參數(shù)可包括電池剩余容量等。

根據(jù)所述模塊化UPS的內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的各個功率模塊的工作模式可包括：

確定電壓幅值和頻率是否符合預(yù)設(shè)閾值；

確定電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，將所述模塊化UPS上的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為電池供電模式，使得模塊化UPS的輸出滿足負(fù)載的功率需求，其中，調(diào)整為電池供電模式的功率模塊的具體數(shù)目以保證滿足負(fù)載的功率需求為準(zhǔn)，且可小于模塊化UPS上的功率模塊的總數(shù)；

在模塊化UPS的輸出滿足負(fù)載的功率需求之后，確定模塊化UPS上是否存在多余的功率模塊；

在模塊化UPS上存在多余的功率模塊時，執(zhí)行以下步驟：

確定電池容量是否小于第一閾值；當(dāng)電池容量小于第一閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為充電模式；

或者，確定負(fù)載容量是否小于第二閾值；當(dāng)負(fù)載容量小于第二閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式；

或者，確定輸出負(fù)載是否為能量回饋型負(fù)載；當(dāng)輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

這里需要說明的是，本文中提到的“多余的功率模塊”是指除開那些為了給負(fù)載提供功率而在市電供電模式或電池供電模式下工作的功率模塊之后，模塊化UPS上剩下的功率模塊。舉例而言，假定模塊化UPS上存在10個功率模塊，初始都處于市電供電模式下。當(dāng)市電輸入電壓參數(shù)異常時，假定將6個功率模塊從市電供電模式切換到電池供電模式，若處于電池供電模式的這6個功率模塊的輸出能夠滿足負(fù)載的功率需求，則模塊化UPS上的處于市電供電模式下的4個功率模塊為多余的供電模塊；若處于電池供電模式的這6個功率模塊的功率輸出不能夠滿足負(fù)載的功率需求，還需要加上1個處于市電供電模式下的功率模塊的功率輸出才能夠滿足負(fù)載的功率需求，則模塊化UPS上的處于市電供電模式下的另外3個功率模塊為多余的功率模塊。

如圖3E所示，功率模塊1工作市電逆變下，功率模塊2工作在電池模式下,功率模塊3工作在充電模式下，功率模塊n工作在回饋模式下。這種調(diào)節(jié)方式可以兼顧上面圖3B-3D所示情況的各種優(yōu)點。

在模塊化UPS上的功率模塊足夠多時，即在經(jīng)過上面的方式自動調(diào)節(jié)功率模塊的工作模式后，如果還存在工作模式未經(jīng)過調(diào)整的功率模塊，此時可將所述模塊化UPS上的這些未經(jīng)過調(diào)整的功率模塊設(shè)置為充電模式或市電模式。當(dāng)然，在模塊化UPS上的功率模塊并不充足時(例如，模塊化UPS上的全部功率模塊均處于充電模式下，并無多于功率模塊)，工作模式經(jīng)過調(diào)整的功率模塊一旦完成當(dāng)前使命，可以立即用于后一次調(diào)整。例如，處于電池供電模式的功率模塊在市電輸入電壓恢復(fù)為正常預(yù)設(shè)閾值后，如果電池容量小于第一閾值，可將自身的工作模式調(diào)整為充電模式，以加快充電過程。又例如，處于電池供電模式的功率模塊在市電輸入電壓恢復(fù)為正常預(yù)設(shè)閾值后，在負(fù)載容量小于第二閾值時，可將自身的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式。又例如，處于電池供電模式的功率模塊在市電輸入電壓恢復(fù)為正常預(yù)設(shè)閾值后，在輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，可將自身的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

在上面的各種調(diào)節(jié)方式中，可將所述模塊化UPS上的各個功率模塊初始設(shè)置為處于市電模式下。

同時，在外部工作參數(shù)變?yōu)椴恍枥^續(xù)調(diào)整功率模塊的工作模式時，可以將功率模塊恢復(fù)為默認(rèn)工作模式，其中默認(rèn)工作模式可以為市電供電模式，當(dāng)然也可以根據(jù)需要來設(shè)定默認(rèn)工作模式。

需要指出的是，在上面各種調(diào)節(jié)方式中，調(diào)整為電池供電模式的功率模塊之前的工作模式可以為：市電模式、充電模式或反饋模式；調(diào)整為充電模式的功率模塊之前的工作模式可以為：市電模式、電池供電模式或反饋模式；調(diào)整為回饋模式的功率模塊之前的工作模式可以為：市電模式、充電模式或電池供電模式。也就是說，本發(fā)明實施例中，功率模塊的工作模式可以按照需要自由切換。

本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS工作方法，在不增加成本的前提下，通過優(yōu)化模塊化UPS的控制方案，可根據(jù)模塊化UPS的外部工作參數(shù)，自動調(diào)節(jié)各功率模塊工作模式，使不同功能模式下的功率模塊組合，充分利用多余模塊，同時提升系統(tǒng)性能和可靠性。

圖4是本發(fā)明實施例提供的一種模塊化UPS工作方法的流程圖。參照圖4，本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS工作方法可包括：

41、獲取模塊化UPS的內(nèi)部工作參數(shù)和外部工作參數(shù)。其中，內(nèi)部工作參數(shù)包括功率模塊的數(shù)目，外部工作參數(shù)包括：輸入電壓參數(shù)、負(fù)載參數(shù)和電池參數(shù)。

42、確定電壓幅值和頻率是否符合預(yù)設(shè)閾值。如果電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟43；如果電壓幅值和頻率均符合預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟45。

43、確定電壓幅值和頻率中的至少一者不符合預(yù)設(shè)閾值，將所述模塊化UPS上的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為電池供電模式，使得模塊化UPS的輸出滿足負(fù)載的功率需求。其中，調(diào)整為電池供電模式的功率模塊的具體數(shù)目以滿足負(fù)載的功率需求為準(zhǔn)。

具體地，若市電輸入電壓發(fā)生異常，如電壓降低,超出預(yù)設(shè)閾值限定范圍,則無法保證可靠供電。在偵測到輸入電壓異常后，控制模塊會發(fā)命令給整流/逆變/充放電這三個功率單元電路,轉(zhuǎn)變功率模塊的工作模式,從充電模式切換到電池供電模式。

44、確定模塊化UPS上是否存在滿足負(fù)載的功率需求之外的多余的功率模塊。在模塊化UPS上存在多余的功率模塊時，執(zhí)行步驟45；在模塊化UPS上不存在多余的功率模塊時，執(zhí)行步驟46。

這里需要說明的是，本文中提到的“多余的功率模塊”是指除開那些為了給負(fù)載提供功率而在市電供電模式或電池供電模式下工作的功率模塊之后，模塊化UPS上剩下的功率模塊。

45、在模塊化UPS上存在多余的功率模塊時，執(zhí)行以下步驟：

4511、確定電池容量是否小于第一閾值；

4512、當(dāng)電池容量小于第一閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為充電模式；

4521、確定負(fù)載容量是否小于第二閾值；

4522、當(dāng)負(fù)載容量小于第二閾值時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式；

4531、確定輸出負(fù)載是否為能量回饋型負(fù)載；

4532、當(dāng)輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將所述多余的功率模塊中的至少一個功率模塊的工作模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

需要指出的是，步驟4511、4521和4531是平行的，可沒有優(yōu)先次序之分，執(zhí)行時可按照需要從中任選一個先執(zhí)行。例如，可先選擇執(zhí)行步驟4531，當(dāng)在步驟4531確定輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時可執(zhí)行4532，而在輸出負(fù)載不為能量回饋型負(fù)載時，可從步驟4511和4521中任選一個先執(zhí)行。以選擇步驟4521為例，若步驟4521中確定負(fù)載容量小于第二閾值，可執(zhí)行步驟4522。若在步驟4521中確定負(fù)載容量不小于第二閾值時，可執(zhí)行步驟4511。若在步驟4511確定電池容量小于第一閾值，可執(zhí)行步驟4512。若在步驟4511確定出電池容量不小于第一閾值，此時，可將多余的功率模塊按照需要設(shè)置為任一工作模式，例如市電工作模式。

同樣地，也可先執(zhí)行步驟4511，當(dāng)在步驟4511確定電池容量小于第一閾值時可執(zhí)行步驟4512，而在電池容量不小于第一閾值時，可從步驟4521和4531中任選一個先執(zhí)行。以選擇步驟4521為例，若步驟4521中確定負(fù)載容量小于第二閾值，可執(zhí)行步驟4522。若在步驟4521確定負(fù)載容量不小于第二閾值時，可執(zhí)行步驟4531。若在步驟4531確定輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載，則執(zhí)行步驟4532。若在步驟4531確定輸出負(fù)載不為能量回饋型負(fù)載，此時，可將多余的功率模塊按照需要設(shè)置為任一工作模式，例如市電工作模式。

46、在模塊化UPS上不存在多余的功率模塊的情況下，確定電壓幅值和頻率是否都恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值？當(dāng)電壓幅值和頻率沒有恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值時，流程結(jié)束；當(dāng)電壓幅值和頻率恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值時，執(zhí)行步驟4511、4521或4531。即：

確定電池容量是否小于第一閾值，在電池容量小于第一閾值時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為充電模式；

或者，確定負(fù)載容量是否小于第二閾值，在負(fù)載容量小于第二閾值時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式；

或者，確定輸出負(fù)載是否為能量回饋型負(fù)載，在輸出負(fù)載為能量回饋型負(fù)載時，將至少一個功率模塊的工作模式從電池供電模式調(diào)整為回饋模式或充電模式。

同時需要說明的是，在本發(fā)明實施例中，當(dāng)電壓幅值和頻率恢復(fù)為符合預(yù)設(shè)閾值時，還可將電池供電模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式；當(dāng)電池容量恢復(fù)為不小于第一閾值時，可將充電模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式；當(dāng)負(fù)載容量變?yōu)椴恍∮诘诙撝禃r，可將回饋模式下的功率模塊調(diào)整為市電供電模式。

本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS工作方法，根據(jù)模塊化UPS上功率模塊的數(shù)目，靈活調(diào)整各個功率模塊的工作模式，保證模塊化UPS上的功率模塊可以工作在不同模式下并自由組合,最大程度利用功率模塊,提升系統(tǒng)性能和可靠性。

參照圖1，本發(fā)明實施例提供一種模塊化UPS，包括功率模塊、旁路模塊和控制模塊，所述控制模塊與所述功率模塊和所述旁路模塊連接。其中，所述控制模塊，用于獲取模塊化UPS的工作參數(shù)；根據(jù)所述模塊化UPS的工作參數(shù)，調(diào)節(jié)所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式，使得各個功率模塊的工作模式不是都在同一種工作模式下。

控制模塊調(diào)整所述模塊化UPS上的功率模塊的工作模式的具體過程可參照上文描述，在此不再贅述。

本發(fā)明實施例提供的模塊化UPS，根據(jù)工作參數(shù)，調(diào)整模塊化UPS上的功率模塊的工作模式，使得各個功率模塊的工作模式不是都在同一種工作模式下，如此，能夠充分利用模塊化UPS中的功率模塊，提高模塊化UPS的系統(tǒng)性能。

需要說明的是：上述實施例提供的模塊化UPS僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將UPS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的模塊化UPS和模塊化UPS工作方法實施例屬于同一構(gòu)思，其具體實現(xiàn)過程詳見方法實施例，這里不再贅述。

需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于裝置類實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。

需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。