CN1018497B - 电源系统 - Google Patents

电源系统

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CN1018497B
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Abstract

一个不间断电源系统，包括一个把从蓄电池来的直流电力转变成交流电力的逆变器，一个逆变器变压器和一个连于逆变器的交流滤波器，一个检测逆变器输出过电流的第一电流检测器，一个把逆变器方式(由逆变器供电)切换到工业电源方式(由工业电源供电)的转换开关，和检测负载过流的第二电流检测器。当第一电流检测器起动，通过转换开关逆变器方式被暂时切换到工业电源方式。同时，如果根据第二电流检测器的鉴别结果，负载过流已被排除，供电方式又从工业电源方式恢复到逆变器方式。

Description

本发明涉及一个输出恒定电压、恒定功率的电源系统，更准确地说，是涉及一个具有防止输出过电流保护功能的，不间断电源系统。
传统的过流保护线路的不间断电源系统，包括两个过流检测元件，一个是检测逆变器输出过电流信号，以保护系统内部元件，另一个是用于检测由于外部原因，例如负载反常状态所造成的负载侧过电流。因为要求这两个元件具有快速检测功能，它们的保护功能就难于控制。
逆变器输出过电流检测电平通常给定得高于负载电流的过电流检测电平。不过，负载电流的波形，由于电路中接有AC交流滤波器而改变。新近快速开关元件的出现，使逆变器控制技术取得迅速进步。但是，如果改善波形造成逆变器输出电压波形近似正弦波，逆变器输出电流的峰值，就远大于负载类型决定的负载电流的峰值。结果，保护系统内部元件的，逆变器输出过电流检测功能起动，以响应负载侧因素引起的过电流，从而使不间断电源系统停止工作。
如果逆变器输出端的过电流检测电平，和负载电流的过电流检测电平之间的差增加到足以解决上述问题，逆变器半导体元件的工作效率就会降低，系统成本也会增加。
因此，本发明的一个目的是提供一个具有保护功能的电源系统，它能满意地防止系统过电流，而不降低系统的可靠性。
按照本发明，为了达到上述目的，逆变器输出端的过电流检测仅仅用于控制过电流保护（操作）程序转换供电方式，例如，从逆变器供电的方式转换到工业供电方式，而负载电流过电流检测是用来确定是否执行自动恢复程序。
按照本发明，当出现过电流，逆变器根据其输出端的过电流检出而停止工作，以起保护作用，供电方式从逆变器方式转接到工业供电方式。此后，检查负载电流过流检测器的工作，如果负载测过电流被检测出来，控制就被转移到自动恢复程序。如果负载侧过电流排除了，供电方式又从工业供电方式恢复到变流器方式。与此相反，如果没有检出负载侧过电流，那就确定，异常状态是存在于不间断电源系统内部（内部因素）。结果，系统停止工作。这一操作可以防止因负载侧因素（外部因素）造成逆变器输出端过电流检出而中止系统供电。因此，不间断电源系统的可靠性增加了。
本发明的其他目的和优点将在下面陈述，其中一部分经叙述就会显而易见，或通过本发明的实施可以被了解。特别是，通过附加的权利要求中指出的方法和装置，本发明的目的和优点就可以实现和获得。
附图简述
附图是说明书的一部分，结合上面的一般叙述，和下面最佳实施例的详述，对本发明的最佳实施例进行图解，从而解释本发明的工作原理。
图1，是按照本发明的一个实施例的不间断电源系统装置的方块图。
图2，2A到2D，是解释图1系统的一个工作的时间波形图;
图3，图1系统中过流因素检测器具体装置的电路图;
图4A到4G，是解释图1系统中定序器14一个工作过程的时间波形图;
图5A到5G，用于解释图1系统中定序器14是另一个工作过程的时间波形图。
图6，是图1系统改进系统的方块图;
图7是按照本发明另一实施例的不间断电源系统装置的方块图。
图8，是图7系统改进系统的方块图。
图9，是图7系统中故障检测器（29）的具体装置的电路方块图;
图10，是图7系统中故障鉴别器（57）的具体装置的电路图;
图11A到11D，是解释图7系统中供电工作停止器工作的时间波形器;
图12是一个流程图，用以解释图7中的系统使用软件CPU操作的程序;
图13，是一个曲线图，示出故障类型和图1系统中被检测过电流波形间的关系。
图14A和14B是图解，分别示出故障类型和图1系统中被检测过电流相位之间的关系。
最佳实施例的详细描述。
图1是按本发明一个实施例的，具有过流保护功能的不间断供电系统的方块图。
参考图1，数字1表示一个工厂交流电源，2是一个把交流电压转换到直流电压的整流器;3是一个把直流电力转换成交流电力的逆变器;4是逆变器变压器;5是一个交流滤波器，用以减少逆变器 3交流输出的脉动;6和7是可控硅开关，用于转换接通工厂电源1和逆变器3的输出端;8是一个负载，9是一个蓄电池;10是一个检测逆变器3输出电流Iinv的电流互感器;11是一个检测被测输出电流Iinv电平的电平检测器;12是一个电流互感器，用以检测负载8上的负载电流Iload;13是一个电平检测器，用于检测被测负载电流Iload的电平;14是不间断电源系统的定序器;15是转换接通可控硅开关6和7的转换开关，16是过电流因素检测器。符号OC1A表示一个逆变器过流信号;OC2A是负载电流异常信号。
逆变器3，通过ON/OFF（通断）控制一个直流电压而产生一个交流电压，该直流电压是通过对工业电源1产生的电力进行整流而得到的，逆变器3产生的交流电压电平由逆变器变压器4转换。此外，交流电压的波形通过交流滤波器5改进。然后，正弦波的交流电压经逆变器侧的可控硅开关6加到负载8上。蓄电池9在工业电源1故障时，用来提供直流电力。
电平检测器11检测电流互感器的电平，以检测逆变器的输出。根据检测到具有一个预定值（IL1）的电流或更大的电流，电平检测器11输出逆变器过流信号OC1。信号OC1经过电流因素检测器16和定序器14加到逆变器控制器300上，以停止逆变器3的工作。此外，信号OC1被加到转换开关15去转换可控硅开关6和7，从逆变器3侧转变到工业交流电源1侧，这样，继续给负载8供电。
逆变器过流信号OC1用于防止逆变器变压器4因系统内部故障，如逆变器反常控制而造成偏磁。
电平检测器13用于检测不间断供电系统负载侧电流互感器的电平。当电平检测器13检出一个至少具有电流值（IL1）或更大的电流， 过电流保护程序控制通常包括一个自动恢复功能。
过电流自动恢复功能程序将结合图2时间波形图在下面叙述。
当负载电流Iload的电平变得大于给定信号IL1的第一负载电流反常电平时，过电流就被检测出来，负载电流反常信号OC2输出。信号OC2以OC2A形式，经检测器16而输入到定序器14。当定序器14提供开关指令CH到转换开关15时，可控硅开关6和7便由逆变器3侧转换到工业电源1侧。
同时，定序器14未被改变到故障程序控制，当逆变器3被停止或继续工作时，它被给定到备用状态。
如果一段时间过后，负载电流Iload的电平变得小于给定信号IL2的第二负载电流恢复电平，过电流消逝被检测出来，负载电流反常恢复信号OCCL输出。响应信号OCCL，定序器14的开关指令CH重新启动，并施加到转换开关15上以便自动切换可控硅开关6和7，从工业交流电源1侧转接到逆变器3侧，从而恢复系统的正常工作状态。
自动恢复程序应用于上述负载过电流操作，是因为逆变器所用的半导体元件具有一个低过电流电阻。各种类型的设备被接到不间断供电系统的负载侧。作为负载而主要连于不间断电源系统的计算机和通讯设备，多半是电容器输入型整流器负载。由于这一原因，当这样一个负载连于不间断电源系统时，一个大于额定负载电源几十倍的涌流可能出现。此外，当一个变压器连于负载侧，一个大于额定负载电流几十倍的励磁涌流，就会流入连接点。自动恢复功能当一个负载连于系统时，防止这样一个短期过电流造成不间断电源系统解裂。
上述自动恢复程序容易由包含两个电平置位元件的逻辑电路实 现，在不间断电源系统中，为了对内部元件，主要是半导体元件进行热保护，一般还有另一个过电流保护，用于防止持续过负荷状态，而这一状态并没有达到过电流检测水平。
图3，是过电流因素检测器16的电路。图中，21、22表示（双稳态）触发器，用于闭锁逆变器输出过电流信号OC1和负载电流反常信号OC2;23是非门;24和25是与门。
假如电平检测器11检出一个，由于某种原因逆变器3输出的过电流。逆变器过流信号OC1就由检测器11输出（保护程序）。转换开关15切换可控硅开关6和7，从逆变器方式（由逆变器3供电）转接到工业电源方式（由电源1供电），以便对负载8持续供电。同时，电平检测器11传送信号OC1到过流因素检测器16。如果这时，上述检测一个负载电流的电平检测器13工作，它就传送负载电流反常信号OC2到过流因素检测器16（故障程序）。
在过流因素检测器16中，输入逆变器过流信号OC1被（双稳态）触发器21闭锁。这时，如果输出过电流信号OC2被触发器22闭锁，负载电流反常信号OC2A就由与门25输出。如果定序器14执行上述自动恢复程序，使负载侧过电流消失，供电就从工业电源方式恢复到逆变器方式。
如果输出过电流信号OC2未被触发器22闭锁，非门23的输出端就置于逻辑1，逆变器过流信号OC1A由与门24输出。结果，电流程序改变到定序器14中的故障程序。注意，既使在保护程序中，逆变器3的输出过电流检测电平（Iref），也必须给定到高于负载侧过电流的预定电平（IL1和IL2）。
故障程序变化取决于一个系统的容量和目的，使用者的技术要 求等等。程序可以包括断开一个输入断路器，门电路和整流器的保护性断开。此外，可执行再起动操作以增加可靠性。
如上所述，在保护程序中，当一个过流被检出时，供电方式就由逆变器式转接到工业电源式以便继续供电，这里保护程序所使用的仅是逆变器3输出电流Iinv的过流检测信号OC1，而负载电流的过电流检测信号OC2，是用于确定是否有一个过电流因素存在于系统或负载之中。这就防止了如图1所示的系统故障中断，这种故障中断是由于负载8侧过电流被误检为逆变器的输出过电流。因此，不间断电源系统的可靠性可以增加。
上面叙述中，可控硅开关6和7是用作切换逆变器3和工业电源1之间供电的电路。当然，由机械开关，例如电磁接触器所构成的开关电路是能够被使用，这一点是很明显的。
图4A到4G用以解释定序器14的操作程序，当逆变器输出电流Iinv和负载电流Iload分别超过检测电平Iref和IL1时，执行该操作程序。
当逆变器输出电流Iinv（图4A）超过过流检测电平Iref，逆变器过电流信号OC1（图4C）就从检测器11输出。当负荷电流Iload（图4B）超过检测电平IL1，负载电流反常信号OC2（图4E）从检测器13输出。
当信号OC2产生，负载侧反常信号OC2A（图4F）从过流因素检测器16输出。开关指令CH（图4G）由定序器14输出，以响应信号OC2A。随着这一操作程序，可控硅开关6和7被切换，使电源1对负载8供电。
当负载电流Iload超过预定值IL1，也产生负载电流反常信号OC2（OC2＝“1”）。这时，如果逆变器过流信号OC1消失（OC1＝O），在信号OC2恢复到“0”电平以后一个预定周期内，开关指令CH复0， （即负荷电流反常状态消失），从而可恢复电流到正常供电方式（由逆变器3供电）。
图5A到5G，是解释当逆变器输出电流Iinv超过检测电平Iref，而负荷电流Iload未超过负荷电流检测电平（IL1）时，定序器14将执行的工作的时间波形图。
这时，虽然逆变器过流检测信号OC1（图5C）已产生，负载电流反常信号OC2（图5E）却没有产生。在这种情况下，只有信号OC1A（图50）由过电流因素检测器16输出。因为信号OC1A（＝“1”）表示电源系统中存在一个故障，开关指令CH就保持在逻辑“1”（图5G）。因此，供电不能恢复到逆变方式，而由电源1继续供电。
在图4和图5中信号OC1A和OC2A基础上产生信号CH的逻辑电路14，容易通过适当组合与非/或非门，触发器，计数器，延时电路，和根据图4、5中信号计时中的类似电路而实现。换言之，逻辑电路14可以用一个通用逻辑线路IC，例如是一个可编程序应用逻辑线路（PAC）实现。
本发明可应用于包括多个逆变器的并联系统。根据本发明的另一实施例，图6示出了由三个不间断供电单元（CVCF1-CVCF3）构成的一个并联系统。图6中相同的标示数字表示与图1中相同的部分，故其叙述在此被省略。图6中，数字30表示一个电路断路器，它把不间断供电设备连到一个公共母线，31是一个断路器激励器。
在图6所示系统中，类似上述系统，当检测逆变器输出电流电平的电平检测器11检测出由于某种因素而产生过流，为了防止系统解裂，检测器11发送断路器打开指令SW    OFF到断路器激励器31，以便从负载8上快速切断反常状态的供电设备。接着，如上所述，过 流因素检测器16，用信号OC2，检查交流滤波器5的输出侧，即电力由此供给负载8的那一侧的过电流。如果在负载8一侧没有检出过电流，而是在逆变器3输出侧检出过电流，就是出现了一个内部故障。在并联系统中，如果在负载8侧检出一个过电流，就不象图1中单一设备系统那样，一个并联断开设备自动恢复不可能被简单地执行。但是，在并联系统中，如果确定，供给负载8的公共母线电流等的过电流检测是误检测，编一个再起动之类的程序，可以增加工作可靠性。
如上所述，图1或6中所示实施例，包括两个过流检测装置，即，检测逆变器输出过电流的第一过电流检测装置（10、11），和检测负载电流过电流的第二过流检测装置（12、13）。使用这个装置，根据第一检测装置过电流检测，供电方式由逆变器3换接到工业电源1，而第二检测装置的检测用于检查是否有过流因素存在于电源系统或负载中。如果确定是负载因素引起过电流，供电方式就由工业电源方式恢复到逆变器方式。这就防止系统由于两个过流检测器之间检测工作的不良控制而解裂，增加了系统可靠性。
图7还示出另一个本发明的实施例。图7中，数字51表示一个传的不间断电源，（它等同地包括图1中所示的整流器2，蓄电池9，逆变器3，电流互感器10，逆变器变压器4，交流滤波器5和可控硅开关6组成的系统）;53是输入断路器;54是一个输出开关;55是一个旁路电路;56是一个转换开关。
当故障检测器29检测出不间断电源51的一个故障，不管工作停止指令28什么状态，而通过电源工作停止器27使不间断电源51停止供电，输入断路器53被打开，一个指令从开关56加到输出开关54， 以便使输入交流电源1经旁路55对负载8供电。
虽然按这种方式，通过旁路电路55提供的电力，可以维持负载8的工作，但高质量的，脱离瞬间电压变化和电源1过流影响的电能，却不会供给负载8。为了解决这个问题，图7所示的系统包括开关56和故障鉴别器57是附加的结构单元。
在图7所示实施例中，当不间断电源51检测出一个故障，不间断电源51向负载8供电，就切换成旁路电路55向负载8供电。同时，故障检测器29检测的结果，由故障鉴别器57鉴别，以便确定故障是否由外部因素引起。
有各种不同的故障因素。例如，如果熔丝断开检测器被起动（保护检测器的一种），就确定故障是由于逆变器3内部元件质量下降造成的，如果控制电源损耗检测器动作，（保护检测器另一种），就确定电源51的控制电路电源出现故障。如果这样的保护检测器的动作，就意味着，故障是由不间断电源51内部因素造成的。当故障是内部因素造成的，在故障未排除以前，不间断电源51不能重新起动。
与此相反，如果图1中检查逆变器3的直流输入电压的直流检测器动作，可以认为，输入交流电源的反常运行或电池9电压下降是故障因素。这样一个因素，可以根据对整流器2的交流输入电压检测的输入电压检测器或电池9的电压检测器的检测电平变化而确定。
当电流互感器12起动，就表示负载8所用的电力实际上是增加的。这一增加是否是故障因素，可由电流互感器12检测电平的变化来确定。这样一个保护检测器的检测工作表明，不间断电源51的故障是由外部因素造成的。即，这样一个外部因素引起的故障的检测 结果表明，故障因素不存在于电源51内。因此，如果外部因素被排除，不间断电源51可以重新对负载8供电，并可以连续运行。
故障鉴别器57可以区分内部因素造成的故障和外部因素造成的故障。如果故障检测器29起动，并且已判明故障是外部因素引起的，已经因为故障检测器29和电源工作停止器27停止了的不间断电源51，可通过电源工作停止器27和转换开关56，由故障鉴别器57重新起动。按上述操作，旁路电路55向负载8供电就又被切换为不间断电源51向负载8供电，从而维持了不间断电源51的供电。
按照本发明，一个故障是否由外部因素造成，可以由故障鉴别57确定，它根据安排在不间断电源51中的每一个保护检测器的检测电平（AS），和检出故障的保护检测器的工作状态，或各正在检测故障的保护检测器的工作状态而确定。
按照图7所示实施例，如果不间断电源出现故障，它对负载8的供电就暂时切换成由旁路电路55对负载8供电。但如果故障鉴别器57确定该故障是由外部因素造成的，就可以重新恢复不间断电源51对负载8供电。
因为不间断电源的各故障通常由多种外部因素造成，不间断电源
Figure 90107246_IMG2
就在许多情况下可以重新起动对负载8供电。显然，可以在一个长时间内提供不间断电源的高质量电能-这是本发明的目的，并且供电可靠性也得到提高。
图8示出了本发明的另一实施例。图8中与图7不同的结构单元是：输出断路器58，第二不间断电源59，输入断路器60，和输出断路器61。在这个装置中，正常运行时，输入断路器53和60，和输出断路器58和61被接通，实行不间断电源51和59的并联运行，以便对 负载8供电。
和图7相似，如果在不间断电源51中有一个内部故障，由不同断电源51向负载8的供电就会被停止。如果这个内部故障是由一个外部因素引起的，不间断电源51向负载8的供电可以恢复，和图7所示实施例的情况一样。
即使不间断电源51因故障而停止工作，高质量电能还可由不间断电源59继续供给。当不间断电源51重新向负载8供电，电源（供电）系统的容限增加了，因此电源系统（51和59）的可靠性也增加了。
图9是图7所示供电系统中故障检测器29具体装置的电路图，电源51在其必要部分包括电压/电流检测器，（虽未示出），还进而包括一个检查保险丝熔断状态的电路，或一个电路保护断路器。当检测器和电路检测出电压和电流超出其预定值，或检出保险丝熔断时，相应于这些状态，他们发生反常检测信号AS1，AS2……。
反常检测信号AS1，AS2，……ASN分别由图9中触发器FF1至FFN闭销。闭锁信号AS1，AS2……ASN的或由或门290获得，或输出“故障”供给电源工作停止器27。
而且，作为故障检测信号FLT，闭锁反常检测信号AS1，AS2……ASN输入到图10中与门570的一个输入端。信号E571，由状态鉴别给定器571加到与门570的另一输入端。信号E571用来确定一个输入反常检测信号（例如，AS1）是否是暂时的。
信号E571的逻辑电平由信息INF确定（例如，相应于图1中负载电流反常信号OC2的信息）。更准确地说，如果信息INF相应于信号OC2，信号E571就给定逻辑“1”。这时，输入到与门570的故障检测信号FLT（如，AS1）相应于图1中逆变器输出过电流信号OC1。这时， 信号FLT（相应于信号OC1）经过与门570，而以信号DEF输出。（相应于开关指令CH）。
图11A到11D是解释图7电源系统中电源工作停止器27的工作的时间波形图。
如果在电源51工作期间产生故障信号FAULT（图11B），工作信号RUN（图11A）关闭（逻辑“0”），电源开关指令CHG（图11D）关闭（逻辑“0”）。结果，就由电源1对负载8供电。
如果故障鉴别器57确定故障是瞬时的，故障鉴别信号DET（图11C）被给定逻辑“1”。响应逻辑1信号DET，工作信号RUN（图11A）被恢复到ON状态（逻辑1）。当工作信号RUN恢复到逻辑“1”后电源51重新工作被完成时，电源开关指令CHG（图11D）被恢复到逻辑“1”，负载8接收电源51的电能。使用通用PAL电路片，可以从11A到11C中信号形成图11D的信号CHG。
图12是一个流程图，用以解释图7供电系统的电源切换情况，它由使用软件的CPU控制。
假设编入电源工作停止器27的CPU是为了起动图12中电源切换程序的。
如果工作信号RUN（图11A）被接通（步骤ST10）并故障随即被检出（步ST11中YES），两信号RUN和CHG被关闭（步ST12）。
如果检出的故障不是瞬时的（步ST13中的NO），但已确定，正常状态可以被恢复（步ST14中YES），工作信号RUN又变成ON（步ST15）。如果一个在稳定电源工作期间的预定时间过去，（步ST16中的YES），信号CHG又变成ON，并且CPU的控制被转移送到其它程序。
如果在工作信号RUN（图11A）被接通以后没有检出故障（步ST11 中的NO），CPU的控制被转移到其它程序。
如果检出信号是瞬时性的（步ST13中的YES），工作信号RUN再次接通（步ST18），CPU控制被转移到其它程序。
如果检出的故障不是瞬时的（步ST13中的NO），正常状态不能被恢复（步ST14中的NO），故障被作为永久性故障处理。这时，电源51停止工作，或被检修，而由另外其它由源来供电。
本发明不限于一个不间断供电系统。不过，显然本发明可应用于不包括图1中电池9的不间断供电系统。此外，对交流电源的类型和装置没有特别限制。
在本发明的精神和范围内可以进行各种变化和变型。
按照图7或8中的实施例，即使在交流电源中，例如一个不间断电源中出现内部故障，由于多数内部故障是由外部因素引起的，交流电源仍可再次起动对负载重新持继供电。因此，一个具有下述作用的交流电源可以由本发明实现。
（1）交流电源，比传统技术供电系统，可更有效地提供高质量电能给负载，这是该交流电源的目的。
（2）因为故障造成交流电源长期断电的次数明显减少，电源的可靠性也就明显增加。这就防止由于故障中造成的普遍不稳定和干扰。
图13示出了图1中电流互感器检测的电流波形。参见图13，符号Iinv表示一个电流互感器10的检测电流波形。假设图13中t1时刻电流i1上升快或电流i2上升慢，两者中任一个达到过电流检测电平Iref。在传统的系统中。如果这样一个电流出现，不间断电源就停止工作，电流源的工作就转换成由工业电源向负载8供电。
当一个快速上升的过电流，例如图13中的电流i1被检出，这很可能是出现了极少出现的逆变器变压器4短路，或逆变器3的PWM控制器元件故障，估计要出现一个与不间断电源元件故障有关的永久性故障。
相反地，当过电流上升受到逆变器变压器电抗元件限制，一个上升慢的过电流，如图13中的电流i2就被检出。当电抗元件确定的，呈渐升曲线特性的电流i2被检出，可估计故障是由负载8侧某些因素引起的，而不是由极少可能的逆变器变压器4短路引起的。因此，在这种情况下，如果故障因素被排除，不间断电源可以重新对负载8供电。已确定这是一个暂时性故障。
参见图7，故障检测器29接收从不同类型的保护检测器来的检测信号AS。故障检测器29把一个第一检测信号（逻辑“1”）和一个第二检测信号（逻辑“0”）加到故障鉴别器57，鉴别器根据电平，或每个检测信号的变化率进行鉴别。也即，如果检测信号相应于图13中的快升电流i1，就提供第一检测信号，如果检测信号相应于慢升电流i2，就提供第二检测性号。故障鉴别器57，根据这个过流检测信号的逻辑电平，确定是永久性故障还是暂时性故障。
安排在不间断电源51中的各保护检测器还包含一个仅检测永久性故障的保护检测器。例如，当控制电路电源出现故障或它的负载侧元件出现故障，控制电源损耗检测器就被起动。这些故障是永久性故障。因此，如果控制电源损耗检测器被起动，一个故障被故障检测器29检出，故障鉴别器57就确定，这个故障是一个永久性故障。
如上所述，因为有故障鉴别器区分永久性故障和暂时性故障，即使不间断电源51是停止的，恢复它的供电也是容易做到的。更准 确地说，如果故障鉴别器57确定一个故障是暂时性故障，即使供电方式被暂时切换到旁路方式，即电能由旁路电路55提供到负载8，不间断电源51，在暂时故障因素排除以后，可以重新被起动。通过这一工作，不间断电源51对负载8的供电可以恢复。在本发明中，因为故障检测是借助故障鉴别器57以区别暂时性故障和永久性故障方式实行的，在故障发生以后，所需恢复不间断供电的时间可以大大缩短。
另一个鉴别永久性故障和暂时性故障的方法将在下面结合图14A和14B论述。图14A示出负载8中电流具有一个滞后功率因素的情况。图14B示出负载8中的电流具有一个超前功率因数的情况。参见图14A和14B，符号Iload表示输出过电流检测器12的一个检测电流;而Iinv，是逆变器过流检测器10的一个检测电流。
因为电流互感器10检出的电流Iinv，相应于从电流互感器12检测到的混合电流Iload中得到的一个电流，该电流具有一个从交流滤波器5中电容器来的，矢量意义上的电流分量Ic，所以，在滞后功率因数情况下（θ＞0），在检测电流Iinv和Iload之间，没有大的差别。但在超前功率因素（θ＞0）时，检测电流Iinv变得远大于Iload（图14B）。由于这个原因，即使电流互感器12检出的电流未达到过电流电平（IL1），电流互感器10检出的电流也会超过过流检测电平Iref。
在这种情况下，从电流互感器10来的过电流由故障检测器29检出，检查电流互感器12的检测电流电平是否超过一个预定值（IL1），以便把检测信号FLT加到故障鉴别器57上，由故障鉴别器57去鉴别信号FLT的成分。于是，可以确定，过电流是由逆变器变压器4短路 引起的，还是上述负载8侧功率因数引起的。当故障检测是由故障检测器29以这种方式实行的，故障是否是暂时的，可通过检查从其它保护检测器来的检测信号的电平，变化，产生时限来确定。
显然在本发明的范围内，可以进行变化和修改。
按照本发明，即使一个内部故障出现在不间断供电系统中，因为故障鉴别器检出了从不同类型保护检测器来的检测信号的产生时限，电平，变化率等等，以便根据这些检出的输出信号，去鉴别暂时故障和永久性故障，在出现内部故障后，不间断供电系统立即恢复供电是容易办到的。
因为大多数内部故障，特别是不间断供电系统中的故障，是暂时故障，所以系统不必停止很常时间，可以重新起动，很快对负载提供稳定的电能。这可以把花费很长时间进行故障检查造成的，大型计算机系统的供电可靠性下降，减至最小。
注意，与本发明相关的技术在下述美国专利公报中公开了：
（1）美国专利，4，340，823，1982年7月20日出版，题为“不间断电源”
（2）美国专利，4，641，042，1987年2月3日发行，题为“电力系统及其控制方法”。
上述美国专利说明书中公开的内容，已写入本发明的说明书中。
其它优点和修改方案将很容易被熟悉本技术的人想到。因此，本发明的主要方面，不限于这里所述的具体细节，和典型设备。各种修改，在不脱离附加的权利要求所规定的总的发明构思的精神和范围前提下，可以实行。

Claims (13)

1、一个具有供给负载(8)电力的交流电源(1)的电源；一个连接到该交流电源(1)用于产生供给负载(8)代替交流电源(1)电力的电力产生装置(2、3、4、5)；连接到该电力产生装置(2、3、4、5)的第一装置(10、11)，用于检测流过所述电力产生装置(2、3、4、5)的第一过电流(Iinv)，以提供第一检测信号(OC1)；连接到负载(8)输入线的第二装置(12、13)，它检测流过所述负载(8)的第二过电流(Iload)，以提供第二检测信号(OC2)；以及接入负载(8)输入线上的一个装置(6、7)，它用于从所述电力产生装置(2、3、4、5)或交流电源(1)有选择地向负载(8)供给电力；其特征在于包括：
装置(14、15、16)，它用于响应于第一和第二检测信号(OC1、OC2)控制所述选择供电装置(6、7)，上述控制装置(14、15、16)控制上述选择装置(6、7)，以致当所述第一和第二过电流(Iinv、Iload)没被检出时，来自所述电力产生装置(2、3、4、5)的电力供给所述负载(8)，当所述第一和第二过电流(Iinv、Iload)任一个被检测出来，来自所述交流电源(1)的电力供电给所述负载(8)。
2、按照权利要求1的一个电源，其特征在于，所控制装置（14、15、16）包括：
装置（14、15），它用于控制所述选择供电装置（6、7），以致当所述第二过流（Iload）被检出（OC2＝1），且然后所述第二过流（Iload）检测停止（OC2＝0）时，所述电力产生装置（2、3、4、5）再次给负载（8）提供电力。
3、按照权利要求1的一个电源，其特征在于，所说控制装置（14、15、16）包括：
装置（16），用于当所述第一和第二过流（Iinv、Iload）两者都被检出时，它产生一个负载过流信号（OC2A），且当仅检出所述第一过电流时（Iinv）时，它发出一个内部过电流信号（OC1A）;和
装置（14、15），它控制所述选择供电装置（6、7），以致当没有所述内部信号和负载过流信号（OC1A、OC2A）被产生时，电力就由所述电力产生装置（2、3、4、5）供给所说的负载（8），以及当所述负载过流信号（OC2A）被产生，但然后所述负载过流信号（OC2A）去掉时，则电力从所述电力产生装置（2、3、4、5）供给所说负载（8）。
4、按照权利要求1的一个电源，其特征在于所述电力产生装置（2、3、4、5）包括：
整流装置（2），用于把来自所说交流电源（1）的交流电源转变成直流电源;和
逆变器装置（3），用于把从所述整流装置（2）来的直流电源转变成交流电源供给负载（8），
所述第一装置（10、11）包含：
装置（10），用于把流经所述逆变器装置（3）的电流转变成一个逆变器电流信号（Iinv）;
装置（11），用于比较所述逆变器电流信号（Iinv）和逆变器电流基准值（Iref）的大小，且当所述逆变器电流信号（Iinv）的值超过逆变器电流基准值（Iref）时，产生所说第一检测信号（OC1），和
所说第二装置（12、13）包括：
装置（12），用于把流经所说负载（8）的电流转换成一个负载电流信号（Iload）;
装置（13），用于比较所说负载电流信号（Iload）和负载电流基准值（IL1）的大小，且当所说负载电流信号（Iload）值超过所说负载电流基准值（IL1）时就产生所说第二检测信号（OC2）。
5、按照权利要求4的一个电源，其特征在于，所说逆变器电流基准（Iref）电平等于或高于所述负载电流基准（IL1）电平。
6、按照权利要求4的一个电源，其特征在于，所述电力产生装置（2、3、4、5）进一步包括：
电池装置（9），用于提供DC直流电源到所述逆变器装置（3）上，该电池装置（9）的直流电源独立于所述交流电源（1）的电源。
7、按照权利要求1的一个电源，其特征在于该电源进一步包括：
第二电力产生装置（2、3、4、5），它产生电力供给所述负载（8）;
第三装置（10、11），用于检测流过所述第二电力产生装置（2、3、4、5）中的第三过电流（Iinv）以提供一个第三检测信号（OC1）;
第四装置（12、13），用于检测流入所述负载（8）的第四个过流（Iload），以提供一个第四检测信号（OC2）;
装置（30），用于从所述第二电力产生装置（2、3、4、5）中有选择地供给所述负载（8）电力;和
装置（14、16、31），用于控制所述选择供电装置（30），以致当所述第三和第四过电流（Iinv、Iload）中的任一个被检出时，从所述第二电力产生装置（2、3、4、5）对所述负载（8）的供电就停止，且当没有检出所述第三和第四过电流（Iinv、Iload），电力就由所述第二电力产生装置（2、3、4、5）加到所述负载（8）上;以及
一个连接到上述第一和第二电力产生装置的公共线，用于构成一个冗余系统。
8、一个把电力加到负载（8）上去的装置，它包括整流装置（2），用于把从外部电源（1）来的第一交流电源转变成第一直流电源;电池装置（9），它与上述第一直流电源并联用于提供第二直流电源;逆变器装置（3），用于把所述第一直流电源和第二直流电源中任一个转变成第二交流电源，开关装置（6、7、15），它接入负载（8）的输入侧，用于选择所述第一交流电源或所述第二交流电源供电给所述负载（8），以及
装置（10、11），安接于逆变器装置（3）的输出侧，用于检测一个逆变器电流（Iinv）并当检出的逆变器电流（Iinv）超过逆变器电流基准值（Iref）时，产生一个逆变器过流信号（OC1）;其特征在于：
装置（12、13），它连接到负载（8）的输入侧，用于检测一个负载电流（Iload），并当被检测的负载电流（Iload）超过一个负载电流基准值（IL1）时，产生一个负载过电流信号（OC2），负载电流基准值等于或小于所述逆变器电流基准值（Iref）;
装置（21、22、23、24），它连接到所述逆变器过电流信号（OC1）及所述负载过电流信号（OC2）的输出，用于当所述逆变器过流信号（OC1）产生，但所述负载过电流信号（OC2）没有时，产生一个第一控制信号（OC1A）;
装置（21、22、25），它连接到所述逆变器过电流信号（OC1）及所述负载过电流信号（OC2）的输出，用于当所述逆变器过流信号（OC1）和所述负载过流信号（OC2）都产生时，产生一个第二控制信号，和
装置（14），它连接到所述第一控制信号（OC1A）和第二控制信号（OC2A）的输出，用于控制所述开关装置（6、7、15），以致当所产生的所述第一控制信号（OC1A）被保留，给所述负载（8）提供所述第一交流电源，并且如果所述负载过电流信号（OC2）是暂时产生，而所述负载过流信号（OC2）和所述逆变器过流信号（OC1）又消失了，给所述负载（8）提供所述第二交流电源。
9、一个交流供电系统，它至少包括由一个不间断电源（51）构成的一个第一交流电源，以便把从一个交流电源（1）提供的交流电源变成稳定的交流电源，一个第二交流电源;它从交流电源（1）通过旁路电路（55）得到;以及在所述交流电源和负载（8）之间提供的装置（54、56），所选择连接到负载（8）的交流电源，其特征在于包括：
装置（29、57），用于响应所述不间断电源（51）中被检测到的所接收的故障信号，确定故障是由该不间断电源（51）内部因素引起，还是由其外部因素引起;和
装置（27、28），它连接到所述故障确定装置（29、57），用于重新起动所述的不间断电源（51），以便当确定故障是由外部因素造成时，从现存电源工作转换为带有所述不间断电源（51）的电源工作。
10、一个包括至少两个彼此并联对负载提供稳定电力的不间断电源（51、59）的交流供电系统，其特征在于该系统包括：
装置（53、56、58、60、61），它连到所述不间断电源（51、59）的输入和输出线用于当故障出现在所述不间断电源（51、59）中任一个中时，就停止所说故障的不间断电源（51或59）的工作，并暂时将故障的不间断电源（51或59）和负载（8）断开;
装置（29、57），用于响应在所述不间断电源（51、59）中检测到的被接收的故障信号，确定故障是由所述不间断电源（51、59）内部因素造成，还是由其外部因素造成;和
装置（27、28），它连接到所述故障确定装置（29、57），用于重新起动所述故障的不间断电源（51、59），以便当确定故障是由外部因素造成时，实现和没有故障的不间断电源（59或51）并联工作。
11、一个交流供电系统，包括至少一个由一个不间断电源（51）构成的第一交流电源（51），以便把一个交流电源（1）供给的交流电源转变成稳定的交流电源，通过旁路电路（55）由交流电源（1）得到的一个第二交流电源;以及在所述交流电源和负载（8）之间提供的装置（54、56），用于选择连到负载（8）的交流电源，其特征在于包括：
装置（29、57），用于响应在所棕不间断电源（51）中检测到被接收的故障信号，确定故障是永久性的还是暂时性的;
装置（27、28），它连接到所述的故障确定装置（29、57），用于重新起动所述不间断电源（51），以便当确定故障是瞬时的时，从现存电源工作切换成带所述不间断电源（51）的电源工作。
12、一个包括至少两个彼此并联对负载提供稳定电力的不间断电源（51、59）的交流供电系统，其特征在于包括：
装置（53、56、58、60、61），它接到所述不间断电源（51、59）的输入和输出线，用于当所述不间断电源（51、59）中任一个出现故障时，就停止所述故障的不间断电源（51或59）的工作，且暂时把故障的不间断电源（51或59）与负载（8）断开;
装置（29、57），用于响应在所述不间断电源（51、59）中检测到的被接收的故障信号，确定故障是一永久故障还是瞬时故障;和
装置（27、28），它连到所述故障确定装置（29、57），用于重新起动所述发生故障的不间断电源（51或59），以便实现当确定为瞬时故障时，和没有故障的所述不间断电源（51或59）并联工作。
13、不间断电源系统，它具有防止输出过电流的保护功能，以保护一次交流电源（1）防止故障，且给负载（8）提供恒定电压和恒定频率的输出，其特征在于该系统包括：
第一检测装置，用于检测一个不间断电源（51）中的故障，提供指示该故障的电信号（AS1至ASN）;
第二检测装置（29），响应从所述第一检测装置中来的电信号（AS1至ASN），用以检查电信号的产生时间，电平和变化率中的任一个，以便提供一个指示故障的输出信号;和
装置（57），用于根据所述第二检测装置的输出信号，确定所述不间断电源（51）中的故障是暂时故障还是永久性故障。
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