CN103001306A - 不断电源的并联模块控制方法 - Google Patents

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谢宏明
杨铠聪
周瑞鸿
汤世谦
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Abstract

本发明是一种不断电源的并联模块控制方法，包括：令多个电源模块并联且可卸载地和一负载连接；取得已接入负载的电源模块数量和负载瓦数，并换算取得一即时负载比；提供一模拟负载比，该模拟负载比是根据一模拟电源模块数量和负载瓦数所换算产生，该模拟电源模块数量小于已接入负载的电源模块数量；当模拟负载比较即时负载比更趋近半载，且满足冗余性条件时，即令一个以上已接入负载的电源模块卸载，而使其他已接入负载的电源模块分摊多出的负载，进而提高已接入负载电源模块的负载比和输出效率。

Description

不断电源的并联模块控制方法
技术领域
本发明是一种不断电源的并联模块控制方法，特别是涉及一种通过动态调整负载比以提升并联电源模块输出效率的控制方法。
背景技术
许多现代化电子设备都有不断电源(UPS)的需求，特别是电脑类的讯息设备，对于不断电源有更精密的要求，为提高不断电源的可靠性和可用性，可采取并联冗余系统。所谓的并联冗余系统是如图3所示，主要是由多个电源模块70分别通过一切换开关71并联地和一负载80连接，各个切换开关71的导通与否是由一控制器90作控制，当控制器90控制切换开关71导通，对应的电源模块90即接入负载80并对其供电，而参与并联运行的各个电源模块在并联冗余系统中具有相同地位，而平均分摊负载，当其中任一电源模块70出现故障，其他电源模块将自动分摊多出来的负载，故障的电源模块70将因对应的切换开关71断开而对负载80卸载。通过前述平均负载的方法可使系统的可靠性获得很大的提升。
尽管如此，并联冗余系统仍存在电源模块输出效率犹待提升的问题。如前揭所述，现有并联冗余系统采取平均负载方式，举例来说，如果一并联冗余系统有四个电源模块，负载为1200W，通过平均负载，每一个电源模块分别承载300W，在此状况下，每一个电源模块的效益是相同的。然而根据实验得知，并联冗余系统的电源模块在负载不同时分别有不同的效率表现，如图4所示，一般电源模块在半载(负载比50％)附近具有较佳的效率表现，而在低载(负载比小于30％)时则效率表现不佳。
由上述可知，如果从节能的角度来看，在低载状况下采取平均负载的方式是相当缺乏效率的，然而并联冗余系统令多个电源模块并联以均分负载，主要着眼在于确保系统的可靠性，所以也无法只重视输出效率而忽略可靠性。因此，如何兼顾系统的可靠性和各电源模块的输出效率，即有待进一步检讨，并谋求可行的解决方案。
发明内容
因此本发明主要目的在提供一种兼顾可靠性和节能的不断电源并联模块控制方法，其在满足冗余性的前提下动态调整系统的负载比，以有效提升已接入负载的电源模块的输出效率，以兼顾系统可靠性与电源模块的输出效率。
为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述不断电源的并联模块控制方法包括：
令多个电源模块并联且可卸载地和一负载连接；
取得已接入负载的电源模块数量和负载瓦数，以换算取得一即时负载比；
提供一小于已接入负载的电源模块数量的模拟电源模块数量，并根据该模拟电源模块数量和负载瓦数换算取得一模拟负载比；
判断该模拟负载比是否比即时负载比趋近半载，且满足一冗余性条件；
若符合前述条件，使一个以上已接入负载的电源模块卸载，令已接入负载的电源模块数量等于前述的模拟电源模块数量；
前述的并联模块控制方法主要是在满足系统冗余性的前提下(接入负载的电源模块数量必须在二个以上)，视负载状况机动地使一个以上已接入负载的电源模块卸载，由其他已接入负载的电源模块分摊多出的负载，在此状况下可提高已接入负载的电源模块的负载比，从而提高其输出效率，由此可兼顾系统冗余性和电源模块的输出效率，并达到节能的目的。
本发明又一目的在提供一种可延长电源模块使用寿命的并联模块控制方法，为达成前述目的采取的技术手段是周期地变换可卸载的电源模块，让各个接入负载的电源模块都有获得卸载休眠的机会，以延长其工作寿命。
附图说明
图1为本发明的系统方框图；
图2为本发明的工作流程图；
图3为现有不断电并联冗余系统的方框图；
图4为现有不断电并联冗余系统中电源模块的负载比和输出效率对比的特性曲线图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步说明本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参考图1所示，是本发明的系统架构示意图，其包括多个电源模块101～10n和一中央控制模块20；各个电源模块101～10n的输出端分别通过一切换开关K1～Kn和一负载30连接，而构成一并联冗余系统；
各个切换开关K1～Kn的通断是由中央控制模块20所控制，意即中央控制模块20可根据负载的状况控制各个切换开关K1～Kn的通断，当任一个切换开关K1～Kn接通，即表示一相对应的电源模块101～10n和负载30连接，反之，当任一个切换开关断开时，其对应的电源模块也和负载30断开而卸载。
而中央控制模块20将执行以下的控制方法，以决定各电源模块101～10n的通断，从而使接入负载30的电源模块101～10n具有较佳的效率表现，请参考图2所示，前述控制方法包括：
令多个电源模块101～10n并联且可卸载地和一负载30连接(201)；
取得已接入负载的电源模块数量M和负载瓦数P，并根据下式换算取得一即时负载比L(202)：
L(％)＝PE/PO，PE：平均瓦数，P0：额定瓦数
PE＝P/M；
提供一小于已接入负载的电源模块数量M的模拟电源模块数量M’(203)；
根据该模拟电源模块数量M’和负载瓦数P以下式换算取得一模拟负载比L’(204)：
PE’＝P/M’，M’＜M；
L’(％)＝PE’/PO；
判断该模拟负载比L’是否比即时负载比L趋近半载(205)；
当模拟负载比L’大于即时负载比L而更趋近半载(负载比为50％)时，进一步判断是否满足一冗余性条件(206)，若不符合冗余性条件，即维持已接入负载30的电源模块数量M，若符合冗余性条件，则使一个以上已接入负载的电源模块卸载，而使已接入负载的电源模块数量M等于前述的模拟电源模块数量M’(207)。
以下谨以实际例子说明上述控制方法：
例1
若负载瓦数P：1200W，已接入负载30的电源模块数量M为3个，而额定瓦数为1800W时，则
平均瓦数PE＝1200W/3＝400W；
即时负载比L(％)＝400W/1800W＝22.2％
又假设模拟电源模块M’为已接入负载30的电源模块数量M减1
则模拟的平均瓦数PE’＝1200W/(3-1)＝600W；
模拟负载比L’(％)＝600W/1800W＝33.3％；
经过比较可知，模拟负载比为33.3％，其大于即时负载比的22.2％，而趋近半载的50％，且在前述模拟条件下的电源模块数量M’仍有2个电源模块，符合1+1的冗余性条件，因此可由中央控制模块20使一个切换开关断开，进而使一个电源模块和负载脱开而卸载，该卸载的电源模块随即处在休眠态，其他仍连接负载30的两个电源模块必须平均分担前述电源模块卸载所多出的负载，也就是两个依然连接负载30的电源模块其负载比由原来的22.2％提升到33.3％。
例2
若负载瓦数P：1800W，已接入负载30的电源模块数量M为4个，额定瓦数仍为1800W时，则
即时的平均瓦数PE＝1800W/4＝450W；
即时负载比L(％)＝450W/1800W＝22.2％
此时中央控制模块20将先设定模拟电源模块M’为已接入负载30的电源模块数量M减1
则模拟的平均瓦数PE’＝1800W/(4-1)＝600W；
模拟负载比L’(％)＝600W/1800W＝33.3％；
而为进一步确认前述模拟负载比L’是否为最佳效率表现，中央控制模块20将进一步设定模拟电源模块M”为已接入负载30的电源模块数量M减2，在前述条件下
二次模拟的平均瓦数PE”＝1800W/(4-2)＝900W；
再次设定的模拟负载比L”(％)＝900W/1800W＝50％
由于进一步设定的模拟负载比L”为50％，大于第一次的模拟负载比L”(33.3％)，且更趋近半载的50％，第二次设定的模拟电源模块M”为2个电源模块，依然符合1+1的冗余性条件，因此中央控制模块20将使2个切换开关断开，使两个电源模块和负载脱开而卸载休眠，因其卸载而多出的负载由其他仍连接负载30的两个电源模块平均分担，也就是两个依然连接负载30的电源模块其负载比由原来的22.2％提升到50％。
由上述可知，本发明的控制方法主要在满足系统冗余性的前提下(接入负载的电源模块数量必须在二个以上)，视负载状况机动地使一个以上已接入负载的电源模块卸载，由其他已接入负载的电源模块分摊多出的负载，以提高已接入负载的电源模块的负载比及其输出效率，并可达到节能的目的。
再者，本发明的中央控制模块20可设定一轮替周期，使各电源模块101～10n周期性地变换为可卸载的电源模块，由此，让各个接入负载的电源模块101～10n都有获得卸载休眠的机会，以延长其工作寿命；至于前述轮替周期可以数周或数月为单位。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种不断电源的并联模块控制方法，其特征在于，包括：
令多个电源模块并联且可卸载地和一负载连接；
取得已接入负载的电源模块数量和负载瓦数，以换算取得一即时负载比；
提供一小于已接入负载的电源模块数量的模拟电源模块数量，并根据该模拟电源模块数量和负载瓦数换算取得一模拟负载比；
判断该模拟负载比是否比即时负载比趋近半载，且满足一冗余性条件；
若符合前述条件，使一个以上已接入负载的电源模块卸载，令已接入负载的电源模块数量等于前述的模拟电源模块数量。
2.根据权利要求1所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：该即时负载比是以下式取得：
L(％)＝PE/PO，PE：平均瓦数，PO：额定瓦数，其中
PE＝P/M，P：负载瓦数，M：已接入负载的电源模块数量。
3.根据权利要求2所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：该模拟负载比是以下式取得：
L’(％)＝PE’/PO，其中
PE’＝P/M’，M’＜M，PE’：模拟的平均瓦数，M’：模拟电源模块数量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：当模拟负载比大于即时负载比且趋近半载时，进一步提供一二次模拟电源模块数量，并换算取得一二次模拟负载比；当二次模拟负载比大于前述模拟负载比，且更趋近半载，同时符合冗余性条件，使一个以上已接入负载的电源模块卸载，令已接入负载的电源模块数量等于前述二次模拟电源模块数量。
5.根据权利要求4所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：该冗余性条件是指模拟电源模块数量大于或等于2。
6.根据权利要求1至3中任一项所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：被卸载的电源模块是周期地替换。
7.根据权利要求4所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：被卸载的电源模块是周期地替换。
8.根据权利要求5所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：被卸载的电源模块是周期地替换。
9.根据权利要求6所述不断电源的并联模块控制方法，其特征在于：被卸载的电源模块是周期地替换。
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