CN104040821A

CN104040821A - 线路平衡ups

Info

Publication number: CN104040821A
Application number: CN201180076224.5A
Authority: CN
Inventors: 格姆·盖博格
Original assignee: American Power Conversion Corp
Current assignee: Schneider Electric IT Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: WO2013070237A1; EP2777118B1; EP2777118A1; AU2011380914A1; US20150084423A1; CN104040821B; AU2011380914B2; US9923413B2

Abstract

一种用于控制不间断电源(UPS)的方法，不间断电源具有多相功率输入和耦合到多相功率输入的输入功率电路，该方法包括：确定减小多相功率输入的第一相上的负载，并响应于此，控制输入功率电路以将从第一相引出的第一输入电流减小第一量，以及将从多相功率输入的第二相引出的第二输入电流增加第二量。UPS可以响应于来自智能电网的减小第一相上的负载的请求或响应于减小第一相上的负载的本地决定而确定减小第一相上的负载。

Description

线路平衡UPS

本发明背景

1.技术领域

本发明的实施方式一般地涉及功率管理，并且更具体地涉及多相不间断电源的每相动态负载调节。

2.背景技术

不间断电源(UPS)被用来在主电源或主干线无法使用时为电气设备或负载提供备用电力。传统UPS使用功率因数校正电路(PFC)整流由电力公司提供的输入电力，以向DC母线提供DC电压。当主电源是可用的时，整流后的DC电压通常被用来为电池充电，以及向DC母线提供电力。在缺少主电源时，电池向DC母线提供电力。逆变器从DC母线生成到负载的AC输出电压。由于DC母线总是由主干线或者由电池供电，如果主干线发生故障并且电池被充分充电，那么UPS的输出电力是不间断的。

虽然不间断电源通常用于提供局部级别的电力的连续来源(例如，在数据中心或在办公室或家中)，但由于与UPS结合使用的电池或其它能量存储设备的有限容量，此类设备主要依赖于公用电力。从历史上看，电力公司服务是需求驱动的和低效的，但越来越多地，技术被采用以改善电网的可用性、可靠性和效率。通常，这些改善的电网被称为“智能电网”。

“智能电网”，如由纽约州纽约市的电气和电子工程师协会(IEEE)所描述的，包括“以通信和信息技术在电能的产生、输送和消耗中越来越多的使用为代表的下一代电力系统”。截至2011年，智能电网被认为是总体的和进化的概念，其并不局限于任何特定的技术特征，并且还可以包括标准、目标、目的和程序，这些共同地支持可靠的、负担得起的和可持续的电力服务的开发、实现和有效输送。因此，目前不存在智能电网的标准定义；相反，这个词泛指各种相互关联的发电、分配和消耗概念。一些现存的电力系统目前包括可表征为形成智能电网系统的部分而不是全部的一个或多个元素。

在其它目标中，智能电网的一个目标是使发电与耗电智能地匹配。从历史上看，电力公司一直信赖总平均负载，其是相对稳定的并且可以被提前计算，以基于消费者需求的合理预期预测功率需求。总平均负载被用来确定功率的基本负载或最低量，电力公司需要使该功率的基本负载或最低量可用而没有服务中断的风险。

然而，连接到电网的总负载可以随时间显著变化；例如，商业用电量通常在白天高于夜间，居民用电量在清晨和傍晚时间最高，且负载也会在加热或制冷需求最大的时期期间增加。因此，通过使用总平均负载，基本负载(以及保持应急的任何额外的发电)可能比支持实时波动的负载所需的高。因此，高可靠性的功率输送是以浪费功率为代价实现的，浪费的功率超过需求被产生。此外，可能有时负载大幅增加以致高于电力公司的基本负载容量而带有很小警告或没有警告，这引出了额外的可靠性和效率费用。因此，智能电网的一个目标通常是反应性地和/或主动地调节基本负载(例如，增加或减少供应，以满足需求)和/或总负载(例如，增加或减少的需求，以满足供应)以在任何给定的时刻最佳地匹配所产生的功率的量与消耗的(需求)功率的量。现今，通过在配电变压器中增加或减少个别的相，许多功率分配器试图匹配产生的功率与上所消耗的功率；然而这仅有助于抵消在线路电压的任何不平衡，且不能平衡电网负载，也不能有助于小在配电线中由电网电流中的不平衡引起的不必要的损耗。因此，没有电力公司和电力用户之间某种程度的合作时，完成智能电网的功率管理目标可能是困难的。

发明内容

根据一个实施方式，一种用于控制具有多相功率输入和耦合到该多相功率输入的输入功率电路的不间断电源(UPS)的方法包括：确定减小多相功率输入的第一相上的负载，并响应于此，控制输入功率电路以将从第一相引出的第一输入电流减小第一量以及将从多相功率输入的第二相引出的第二输入电流增加第二量。在一个实施方式中，UPS可以响应于来自智能电网的减小第一相上的负载的请求而确定减小第一相上的负载。在另一个实施方式中，UPS可以响应于减小第一相上的负载的本地决定而确定减小第一相上的负载。

在另一个实施方式中，该方法可以包括计算减小第一输入电流的第一量以及计算增加至少一个第二输入电流的第二量，使得UPS的总输出电流随着第一输入电流被减小而大体上保持不变。在又一个实施方式中，输入功率电路可以被配置为驱动第一输入电流接近第一电流基准值，并驱动至少一个第二输入电流接近至少一个第二电流基准值。该方法还可以包括生成第一电流基准值的行为，以便将第一输入电流减小第一量，以及生成至少一个第二电流基准值的行为，以便将至少一个第二输入电流增加第二量。

在另一个实施方式中，生成的行为可以包括生成第一电流基准信号和至少一个第二电流基准信号，使得每一个基本上是正弦的并分别与多相功率输入的第一相以及多相功率输入的至少一个第二相是同相的。

在另一个实施方式中，UPS可以具有通信接口，通信接口被配置为从智能电网接收消息，包括减小第一相上的负载的请求。该方法还可以包括使用消息接口接收通信，其中，响应于接收到请求，执行确定的行为。在又一个实施方式中，该消息可以是第一消息，并且智能电网消息接口还可以被配置为发送第二消息给智能电网，第二消息包括对所述请求的接受。该方法还可以包括响应于确定减小在多相功率输入的第一相上的负载使用智能电网消息接口发送第二消息。

在另一个实施方式中，UPS可具有总额定输出功率。输入功率电路还可以被配置为向UPS的负载提供总需求输出功率。该方法还可以包括比较总需求输出功率与总额定输出功率，并且确定的行为可以包括：当总需求输出功率小于总额定输出功率的预定量时，确定减小第一相上的负载。

在另一个实施方式中，第一相上的负载可以是第一负载。该方法还可以包括检测第一负载大于至少一个第二相上的至少一个第二负载，并且确定的行为可以包括：响应于检测到第一负载比至少一个第二负载大预定的量，确定将第一负载减小。

在一个实施方式中，不间断电源(UPS)包括：具有第一相和第二相的多相功率输入、耦合到多相功率输入并且被配置为在第一相上引出第一输入电流和在第二相引出第二电流的输入功率电路、以及耦合到输入功率电路的控制单元。控制单元被配置为确定减小在第一相上的负载，并响应于此，控制输入功率电路以减小第一输入电流和增加第二输入电流。

在另一个实施方式中，控制单元还可以被配置为计算减小第一输入电流的第一量，以及计算增加第二输入电流的第二量，使得随着第一输入电流被减小，UPS的总输出电流基本上保持不变。在又一实施方式中，输入功率电路可以被配置为驱动第一输入电流接近第一电流基准值，并驱动第二输入电流接近第二电流基准值。控制单元还可以被配置为产生第一电流基准值，以便将第一输入电流减小第一量，以及产生第二电流基准值，以便将第二输入电流增加第二量。

在另一个实施方式中，控制单元还可以被配置为产生第一电流基准信号和第二电流基准信号，使得每一个基本上是正弦的并分别与多相功率输入的第一相以及多相功率输入的第二相同相。

在另一个实施方式中，UPS还可以包括耦合到控制单元的通信接口。通信接口可以被配置为从智能电网接收消息。该消息可以包括减小第一相上的负载的请求。控制单元还可以被配置为使用通信接口接收消息，并响应于接收到消息中的请求来确定减小在第一相上的负载。

在另一个实施方式中，UPS还可以包括耦合到多相功率输入的输入整流级。该输入整流级可以配置为响应于接收到请求将从第一相引出的第一RMS电流和从第二相引出的第二RMS电流调节为或相似或不相似。在又一个实施方式中，在调节第一RMS电流和第二RMS电流之后与在调节第一RMS电流和第二RMS电流之前，由UPS从第一相和第二相引出的总平均功率大体上可以是相同的。

在另一个实施方式中，UPS可具有总额定输出功率。输入功率电路还可以被配置为向UPS的负载提供总需求输出功率。控制单元还可以被配置为比较总需求输出功率与总额定输出功率，并当总需求输出功率小于总额定输出功率的预定量时，确定减小第一相上的负载。

在另一个实施方式中，第一相上的负载可以是第一负载。控制单元还可以被配置为检测第一负载比第二相上的第二负载大预定的量，并响应于检测到第一负载大于第二负载，确定将第一负载减小。

在一个实施方式中，不间断电源(UPS)包括：具有第一相和第二相的多相功率输入、耦合到多相功率输入并被配置为在第一相上引出第一输入电流和在第二相上引出第二电流的整流电路、以及耦合到整流电路的装置，该装置用于确定减小第一相上的负载，并响应于此，减小第一相上的负载。在另一个实施方式中，UPS可以被配置为提供输出功率。UPS还可以包括用于随着第一相上的负载减小而维持输出功率在基本不变的水平的装置。

在另一个实施方式中，UPS还可以包括被配置为从智能电网接收消息的通信接口。该消息可以包括减小第一相上的负载的请求。用于确定减小第一相上的负载的装置可以被耦合到通信接口，且可以被配置为响应于接收到消息中的请求来确定减小第一相上的负载。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各图中示出的每个相同的或几乎相同的组件由同样的标号来表示。出于清楚的目的，并非每个组件可以在每幅图中被标记。在附图中：

图1是依据本发明的一个实施方式的不间断电源的框图；

图2A和2B是依据本发明的一个实施方式的几个示例性电流基准波形和UPS输入电流波形的图；

图3是依据本发明的一个实施方式用于控制不间断电源的程序的流程图；以及

图4是依据本发明的另一个实施方式用于控制不间断电源的程序的流程图。

具体实施方式

本发明的实施方式在其应用中不限于下面说明书中阐述的或附图中阐释的组件的构建和布置的细节。本发明的实施方式能够是其它实施方式，并且能够以各种方式被实践或被实施。另外，本文使用的措辞和术语是出于说明的目的，而不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”以及它们的变体的使用是指包括其后列出的项目及其等价物以及其中的附加项目。

各种实施方式涉及UPS中的功率转换，包括到负载的多相功率分配(例如三相功率)。如本文所使用的，术语“多相”是指两相或更多相。虽然三相功率的使用是常见的，但应当理解的是，在一些实施方式中，UPS可以是两相、四相或其它多相功率设备。此外，输入和输出相的数目可以不相等。例如，UPS可具有三相输入和单相输出。本发明的实施方式不限于在不间断电源中的使用，且通常可以与其它电源或其它电力系统一起使用。

如上面所讨论的，因为连接到电网的总负载，包括UPS的负载，可以显著变化，所以可能有在此期间电网上的负载是不平衡的时间。根据一些实施方式，可以理解的是，不同相之间不等的负载可以导致更高的功率损耗，特别地，因为电线中的损耗正比于电流的平方(R*I²)。例如，如果各相中的电流为2安培，则损耗正比于2²+2²+2²＝12。然而，如果电流在全部三相中分别代替为1、2和3安培，那么损耗正比于1²+2²+3²＝14。此外，不等的负载可能导致中性线中的额外损耗。除了这一点，不平衡的电网将具有线电压上的不平衡，这也是不希望的。其中电网电压中的不平衡是特别不希望的一个实例是电网上的负载是否主要是电子负载，因为电子负载通常是恒定功率负载。与电阻负载对比，如果电压下降，恒定功率负载会引出较高的电流。这将在负载中增加高度不希望的自我保持的不平衡。因此，希望的是抵消不等的负载以在配电网上恢复平衡。

根据本发明的一个方面，多相UPS被配置为抵消不等负载，例如上面描述的，通过选择性地减小多相功率输入的至少一相上的负载。减小一相上的负载可以例如使配电网能够达到平衡。在一个实施方式中，UPS通过从每个输入相引出不相等的电流来抵消不等负载。可以独立地(例如，通过UPS中的控制单元)或者响应于远程命令(例如，来自智能电网功率分配器的消息，该消息包括减小一个或多个输入相上的负载的请求)来做出是否选择性地减小输入相的一相或更多相上的负载的决定。例如，如果在城市的一个区域或其它配电区域中，输入电源的一相超载或不平衡，则智能电网分配器可以请求UPS(以及可能的其它电力用户)至少暂时地减小由UPS从超载或不平衡的相引出(drawn)的负载。如果减小一相上的负载不会导致其它相变为超载或不会导致UPS超过任何相中的最大额定负载，则响应于来自智能电网分配器的请求，UPS可以减小超载的相上的负载。例如，如果UPS的总功率输出处于或低于UPS的总额定功率的约66％，那么减小或除去一个相上的负载以及或者单独地或者与负载被减小的相结合地操作其它相上的UPS可以是可能的。为补偿一个相上的减小的负载，其它相上的负载或多个负载可以被增加使得UPS的总功率输出基本上不变。

在一个实施方式中，一个输入相上的负载可以通过减小在对应的输入相上引出的电流的量来减小。其它输入相上负载的相应增加通过增加从那些输入相引出的电流的量来实现。每个输入相上的电流可以使用用于功率输入的每个相的单独的电流基准信号进行控制。电流基准信号可以，例如，由耦合到UPS或包含在UPS内的控制单元生成，并且更具体地，由耦合到输入功率电路例如功率因数校正(PFC)电路或可控整流器的电流控制器生成。PFC电路接收输入电力(例如，公用电力)，并且被配置来驱动每个输入电流接近各自的电流基准信号。例如，PFC电路可以驱动每个输入电流，以基本匹配对应的电流基准值(例如，电流基准的幅值)。因此，在一个实施方式中，不相等的电流可以通过调节(例如，减小或增大)对应于每个相的电流基准信号中的一个或多个来从每个输入相引出。

图1是根据一个实施方式的UPS100的框图。UPS100可以是多相UPS，例如，三相UPS。在本实施方式中，UPS100被配置为从公用电源10接收三相AC输入电力12，以及将三相AC输出电力14供给到负载106。UPS100还包括中性输入端16和中性输出端18。中性输入端16可被耦合到中性输出端18以提供通过UPS100的连续的中性路径。可选的通信信道30耦合UPS100与一个或多个智能电网功率分配器20。

UPS100从或者公用AC电源10或者备用电源例如电池104将调节后的电力提供给负载106。UPS100包括功率因数校正(PFC)电路110、逆变器120和用于控制PFC电路和逆变器的电流控制器140。在一些实施方式中，PFC电路110包括整流器/升压转换器，用于将多相AC输入电力转换成DC电力。

在线路运行模式中，在电流控制器140的控制下，PFC电路110将在每个输入相上的输入AC电压12分别转化为在正DC母线130上的正DC电压以及在负DC母线132上的负DC电压。在一些实施方式中，UPS100包括电池充电电路(未示出)，用于在线路运行模式期间为电池104充电。在备用运行模式(也称为电池运行模式)中，在缺少输入AC电力12时，由于没有电源是可用的，所以PFC电路110不能产生DC电压。在线路和备用两种运行模式下，逆变器120从整流器/升压转换器110或在备用模式期间从电池接收正DC电压130和负DC电压132。逆变器120将正和负DC电压转换成在单相或多相电力输出线路14(例如，三相)上的输出AC电压。

如上面所讨论的，在一个实施方式中，UPS100被配置成选择性地减小至少一个输入相上的负载。电流控制器140可包含在其它控制单元内，或者电流控制器140可以是单独的控制器或用于控制UPS100的其它装置(例如，用于确定减小第一相上的负载的设备)。例如，电流控制器140可以在微处理器、数字信号处理器、现场可编程门阵列中的固件中实现，或可替代地，电流控制器可以由模拟电子电路制成。电流控制器140被配置为产生多个电流基准信号，每个电流基准信号对应于多相线路输入12的一个相。例如，在三相系统中，三个电流基准信号X₁、X₂和X₃由电流控制器140产生。三个电流基准信号X₁、X₂和X₃分别对应于三个输入相320、322和324上的输入电流I₁、I₂和I₃。

在一个实施方式中，PFC电路110被配置为驱动输入电流I₁、I₂和I₃接近对应的电流基准信号X₁、X₂和X₃，输入电流I₁、I₂和I₃分别是三个输入相320、322和324上的输入电流。输入相320、322和324中的一个或多个上的负载可以通过从每个输入相引出不相等的电流来减小。因此，负载可以通过调节(例如，减小)对应于负载要被减小的每个相的电流基准来减小。另外，负载可以通过调节(例如，增加)对应于负载要被增加的每个相的参考电流在其它输入相上被增加。

如上面所讨论的，在一个实施方式中，PFC电路110被配置成驱动输入电流I₁、I₂和I₃接近对应的电流基准X₁、X₂和X₃。图2A示出了电流基准波形402、404和406的实例，电流基准波形402、404和406可以由图1的电流控制器140产生且与电流基准信号X₁、X₂和X₃相关联。在这个实例中，所有电流基准波形402、404和406基本上是正弦的，并与多相线路输入12的相应的相同相。电流参考波形402、404和406可以具有大体上类似的幅值(例如，如图2A中所示)，然而，如下所述，每个电流基准波形可以不时地具有不相等的幅值。由于PFC电路110被配置成驱动输入电流接近电流基准信号X₁、X₂和X₃，所以分别由波形412、414和416表示的相应的输入电流I₁、I₂和I₃紧跟电流基准波形402、404和406。UPS100可以以这种方式正常运行，以从多相功率输入12的各相引出大致相等的电流。

然而，如上面所讨论的，UPS100还被配置为选择性地从多相功率输入12的每相引出不相等的负载。在另一个实例中，图2B示出了电流基准信号X₁、X₂和X₃已经被电流控制器140调节以在这个例子中减小第二相上的负载。具体地，第二相上的负载通过减小输入电流I₂被减小，这可以通过减小相应的电流基准X₂完成，由线路405示出。如果总输出负载(要求功率)小于UPS100的总额定负载(或最大额定负载)的预定百分比，则第二相322上的电流I₂可以被减小到0，因为剩余相320和324具有足够的容量来为负载106供电。在一个实施方式中，预定百分比是UPS100的设计容量和/或负载106的函数(例如，其取决于到负载的实际功率或视在功率)。

当多相功率输入12的一个相上的负载被减小时，UPS100被配置为通过增加多相功率输入12的一个或多个其它相上的负载来补偿。增加一个其它相上的负载或几个其它相上的负载使UPS100能够随着一个相上的负载被减小而维持到负载106的总功率输出水平大体上不变。在一个实例中，如图2B所示，对应于负载没有被减小的相(相320和324)的电流基准信号X₁和X₃可以被增加，以维持UPS100的大体上不变的总输出功率。应当理解的是，多相功率输入12的任何相上的负载可以通过调节相应的电流基准信号X₁、X₂和X₃中一个或多个被类似地减小或增加。

如上面所讨论的，在一个实施方式中，可选的通信信道30耦合UPS100与一个或多个智能电网功率分配器20。通信信道30可以包括，例如，广域网(例如，互联网)和/或局域网，用于在UPS100与智能电网分配器20之间交换消息和数据。在另一个实施方式中，智能电网消息可以通过电力线来传递。如下面所描述的，除其它事项外，通信信道30可以被UPS100用来接收请求以减小输入功率12的一个或多个相上的负载，和/或发送请求的确认、请求的拒绝、状态更新和其它信息到智能电网分配器20。UPS100可以通过通信网络30从智能电网20接收的信息的一些非限制性实例包括：

·用于UPS减小相[相数][按数量]上的负载的请求。

·用于UPS在[日期/时间][持续分钟/小时]减小相[相数]上的负载的请求。

·用于UPS提供负载和/或容量信息的请求。

UPS100可以通过通信网络30发送到智能电网20的信息的一些非限制性实例包括：

·UPS确认减小一个相上的负载的请求(来自智能电网)。

·UPS拒绝减小一个相上的负载的请求(来自智能电网)。

·UPS正在使用[数量]的备用容量(sparecapacity)运行，且能够减小一个相上的负载。

·UPS没有使用备用容量运行，且不能减小任何相上的负载。

·UPS将具有[数量]的备用容量，且将能够在[日期/时间]持续[分钟/小时]减小一个相上的负载。

·UPS运行在相[相数]上的减小的负载[数量]上。

·UPS运行在相[相数]上的减小的负载[数量]上，但将在[日期/时间]需要增加相[相数]上的负载。

根据一些实施方式，UPS100可以或响应于远程请求(例如，来自图1的智能电网分配器30的请求)或不接收远程请求时响应于主动减小负载的本地决定来减小多相功率输入10的一个或多个相上的负载。图3是根据一个实施方式用于控制UPS100的一个程序300的流程图，其中UPS100确定是否响应于远程请求，例如，来自智能电网分配器30的请求，减小多相功率输入10的一个相上的负载。

程序300开始于方框302。在方框304处，UPS100从智能电网例如在图1的智能电网20接收请求，以减小多相功率输入10的至少一个相上的负载。例如，该请求可以通过图1的通信信道30被接收。该请求可以包括指定该请求属于多相功率输入10的哪个相的信息，例如在三相功率的情况下，用于UPS100减小相L1(320)、L2(322)或L3(324)上的负载的请求。该请求还可以包括信息，例如减小负载的数量(例如，“将L2上的负载减小10％”)、开始和/或结束负载减小的时间、或关于该请求的其它信息。

在方框306处，接收到请求之后，UPS100确定UPS的总负载与UPS的总额定负载的比率。UPS的总额定负载通常用最大视在功率以伏安(VA)为单位来表示，但是一些UPS单元可具有以瓦特来表示的额定负载。例如，UPS可以具有100,000VA(100kVA的)的总额定负载，其中，总负载不可以超过100kVA。预定阈值水平(例如，总负载与总额定负载的百分比)可用来比较在给定时间点在UPS100上的总负载与总额定负载之间的比率。因此，在方框306处，如果总负载不小于或等于预定阈值水平(例如，大约66％)，则该请求在方框308处被拒绝，并且程序300进行到方框314处结束。否则，程序300继续到方框310。可选地，如果请求被拒绝，指示拒绝该请求的消息可以被发送到智能电网，例如，使用通信信道30。

在方框310处，如果总负载小于或等于预定阈值，那么UPS确定减小在多相功率输入10的请求的相上引出的电流的量，以适应该请求。该确定可以至少部分地基于在给定时间点UPS100的总负载、一段时间内的平均或峰值负载(例如，前几个小时内)、和/或未来预测的总负载(例如，基于趋势、调度或其它类似因素)。例如，如果负载可以在两个相上被完全地支承，则UPS100可以将从第三相引出的电流减小到零。可选地，该确定可以至少部分地基于使用本领域技术人员已知的技术的负载平衡计算法。

在方框312处，对应于来自智能电网的请求的输入相上的输入电流按方框310中确定的量被减小，并且一个或多个其它输入相上的输入电流被增加。例如，输入电流可以通过减小由图1的电流控制器140产生的相应的电流基准被减小。在一个实施方式中，输入电流在一段时间内被减小，该一段时间可以是预定的(例如，两个小时)，或者输入电流被减小直到尚未确定的以后的时间点。例如，UPS100可以减小一个相上的负载，直到负载需要额外的电力，在此时在减小的负载相上引出的电流的量根据需要被增加以适应需求。在另一个实例中，UPS100可以减小负载，直到智能电网指示(例如，通过通信信道使用消息)不再需要减小的负载。程序300在方框314处结束。

如上面提到的，在一个实施方式中，UPS100可以响应于主动减小负载的本地决定而减小多相功率输入10的一个或多个相上的负载，例如，在弱相或过载相或存在电气不平衡的相上。电气不平衡可由一个相上的低电压或其它电力分配问题引起。图4是根据一个实施方式用于控制UPS100的程序400的流程图，其中UPS100确定是否响应于减小负载的本地决定而减小多相功率输入12的一个相上的负载。程序400开始于方框402。在方框404处，UPS100确定多相功率输入12的一个相是否比至少一个其它相负载更重。这样的确定可以，例如，通过测量和相互比较多相功率输入12的每一相上的负载来进行，或者通过检测多相功率输入12的一个相上的低电压来进行。如果一个相不比至少一个其它相负载更重，或者如果电压不低，那么程序400在方框412处结束。否则，处理过程400继续到方框406。

在方框406处，确定一个相比至少一个其它相负载更重之后，UPS100确定UPS的总负载与UPS100的总额定负载的比率，例如上面相对于图3所描述的。如果总负载不小于预定的阈值水平(例如，大约66％)，那么程序400进行到方框412处结束。否则，程序400继续进行到方框408。

在方框408处，如果总负载与总额定负载的比率小于预定的阈值，那么UPS确定减小在多相功率输入10的请求相上引出的电流的量以适应该请求。该确定可以至少部分地基于UPS100的当前负载。例如，如果负载可以在两个相上被完全支撑，则UPS100可以将从第三相引出的电流减小到零。可选地，该确定可以至少部分地基于使用本领域技术人员已知的技术的负载平衡计算法。

在方框410处，对应于来自智能电网的请求的输入相上的输入电流按方框408中确定的量被减小，并且一个或多个其它输入相上的输入电流被增加。例如，输入电流可通过减小由图1的电流控制器140产生的相应的电流基准被减小。在一个实施方式中，输入电流在一段时间内被减小，该一段时间可以是预定的(例如，两个小时)或在稍后的点确定。例如，UPS100可以减小一个相上的负载直到负载需要额外的电力，此时，减小的负载相上引出的电流的量根据需要被增加以适应该需求。在另一个实例中，UPS100可以减小负载，直到智能电网指示(例如，通过通信信道使用消息)不再需要减小的负载。程序400在方框412处结束。

依据上述实施方式中的一个或多个，本发明人已经认识到，当UPS100具有备用容量(例如，它负载不超过UPS100的总额定功率输出的大约66％)时，同时从多相功率输入12中的每一个引出不相等的电流以通过减小与需要减小的负载的相相关联的电流基准来减小至少一个相上的负载是可能的。此外，通过为其它相增加电流基准信号，UPS100的总输出功率可以基本保持不变。因此，这样的实施方式可以为电网提供有价值的服务(例如，通过减小过载的相上的负载)，而对于UPS100或负载106的用户没有任何缺点或风险。这可以有助于电网达到平衡，减小不希望的损耗，并维持更高的正常运行时间。此外，依据一些实施方式，上述优点可以在不装载电池104的情况下或在备用运行模式期间在不减小电池的备用容量或运行时间的情况下来实现。

任何前述实施方式可以在UPS内来实现，例如，具有DC电池作为备用电源的UPS。UPS可以被配置成为任意数量的耗电设备提供备用电源，如电脑、服务器、网络路由器、空调机组、照明、安全系统或其它需要不间断电力的设备和系统。UPS可以包含或被耦合到控制器或控制单元以控制UPS的运行。例如，该控制器可以为电路中的每个开关设备提供脉宽调制(PWM)信号，用于控制功率转换功能。在另一实例中，控制器可以为继电器提供控制信号。通常，控制器控制UPS的运行，使得当来自AC电源的电力可用时，UPS从AC电源为电池充电，并且当AC电源不可用时或在掉电条件期间，UPS逆变来自电池的DC电力。控制器可以包括硬件、软件、固件、处理器、存储器、输入/输出接口、数据母线和/或可以被用来执行控制器的各个功能的任何组合形式的其它元件。

在上述实施方式中，电池被用作备用电源。在其它实施方式中，其它AC或DC的备用电源和设备可以被使用，包括燃料电池、太阳能电池板、DC微型涡轮机、电容器、可替代AC电源、任何其它合适的电源或它们的任意组合。在利用电池作为备用电源的本发明的实施方式中，电池可以包括并联或串联的电池的多个电池。

在一个或多个前述实施方式中，开关设备可以是任何电子或机电设备，电子或机电设备以受控的方式(例如，通过使用控制信号)传导电流，并可以隔离导电路径。各种开关设备和其它电子设备在附图中的说明是示例性的，并不旨在是限制性的，正如将被本领域技术人员理解的，相似或相同的功能可以使用各种类型、布置和配置的设备被获得。例如，开关设备中的一个或多个可以包含一个或多个反并联二极管，或者这样的二极管可以与开关设备分离。如上面所指出的，在一些实施方式中，开关设备包括整流器，例如，受控整流器，其可以随着控制信号的施加被打开和关闭(例如，SCR、晶闸管等)。此外，其它设备，如电阻器、电容器、电感器、电池、电源、负载、变压器、继电器、二极管和类似物可被包括在单个设备中，或者包括在多个连接的设备中。

在上述实施方式中，整流器/升压电路被描述为与不间断电源一起使用，但应当理解的是，本文描述的电路可以与其它类型的电源一起使用。

本发明的实施方式可以与具有各种输入和输出电压的不间断电源一起使用，且可以用在单相或多相不间断电源中。在一个实施方式中，UPS可以是传统的双转换式UPS，其中，固件和/或软件被修改以产生不相等的电流基准信号。

至此已经描述了本发明的至少一个实施方式的若干方面，应当理解的是，各种变更、修改和改进对于本领域技术人员将是容易发生的。这样的变更、修改和改进旨在是本公开的一部分，并且旨在处于本发明的范围之内。例如，用于操作功率转换器的开关设备的选通脉冲可在频率、占空比或两方面上变化。此外，电气部件的可替代配置可以被利用以产生相似功能，例如，逆变器和充电器功能，或其它功能。因此，前面的说明书和附图仅是通过实例的方式。

Claims

1.一种用于控制不间断电源UPS的方法，所述UPS具有多相功率输入和耦合到所述多相功率输入的输入功率电路，所述方法包括以下行为：

确定减小所述多相功率输入的第一相上的负载；以及

响应于此，控制所述输入功率电路以将从所述第一相引出的第一输入电流减小第一量以及将从所述多相功率输入的至少一个第二相引出的至少一个第二输入电流增加第二量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下行为：计算减小所述第一输入电流的所述第一量以及增加所述至少一个第二输入电流的所述第二量，使得所述UPS的总输出电流随着所述第一输入电流被减小而大体上保持不变。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述输入功率电路被配置为驱动所述第一输入电流接近第一电流基准值以及驱动所述至少一个第二输入电流接近至少一个第二电流基准值，且其中所述方法还包括以下行为：生成所述第一电流基准值和所述至少一个第二电流基准值，所述第一电流基准值被配置为将所述第一输入电流减小所述第一量，所述至少一个第二电流基准值被配置为将所述至少一个第二输入电流增加所述第二量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述生成的行为包括：生成所述第一电流基准信号和所述至少一个第二电流基准信号，使得每一个基本上是正弦的并分别与所述多相功率输入的所述第一相以及所述多相功率输入的所述至少一个第二相同相。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述UPS具有通信接口，所述通信接口被配置为从智能电网接收消息，所述消息包括减小在所述第一相上的所述负载的请求，其中所述方法还包括使用所述消息接口接收通信的行为，并且其中响应于接收到所述请求，执行所述确定的行为。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述消息是第一消息，其中所述智能电网消息接口还被配置为向所述智能电网发送第二消息，所述第二消息包括对所述请求的接受，并且其中所述方法还包括以下行为：响应于确定减小所述多相功率输入的所述第一相上的所述负载，使用所述智能电网消息接口发送所述第二消息。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述UPS具有总额定输出功率，其中所述输入功率电路还被配置为将总需求输出功率提供给所述UPS的负载，其中所述方法还包括比较所述总需求输出功率与所述总额定输出功率的行为，且其中所述确定的行为包括当所述总需求输出功率小于所述总额定输出功率的预定量时，确定减小在所述第一相上的所述负载。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一相上的所述负载是第一负载，其中所述方法还包括检测所述第一负载大于在所述至少一个第二相上的至少一个第二负载的行为，且其中所述确定的行为包括响应于检测到所述第一负载比所述至少一个第二负载大预定的量，确定减小所述第一负载。

9.一种不间断电源UPS，包括：

具有第一相和第二相的多相功率输入；

输入功率电路，其耦合到所述多相功率输入并被配置为在所述第一相上引出第一输入电流以及在所述第二相上引出第二电流；以及

控制单元，其耦合到所述输入功率电路并被配置为：

确定减小所述第一相上的负载；以及

响应于此，控制所述输入功率电路以减小所述第一输入电流及增加所述第二输入电流。

10.根据权利要求9所述的UPS，其中所述控制单元还被配置为计算减小所述第一输入电流的所述第一量和增加所述第二输入电流的所述第二量，使得随着所述第一输入电流被减小，所述UPS的总输出电流基本上保持不变。

11.根据权利要求10所述的UPS，其中所述输入功率电路被配置为驱动所述第一输入电流接近第一电流基准值以及驱动所述第二输入电流接近第二电流基准值，且其中所述控制单元还被配置为产生所述第一电流基准值和所述第二电流基准值，所述第一电流基准值被配置为将所述第一输入电流减小所述第一量，所述第二电流基准值被配置为将所述第二输入电流增加所述第二量。

12.根据权利要求11所述的UPS，其中所述控制单元还被配置为生成所述第一电流基准信号和所述第二电流基准信号，使得每一个基本上是正弦的并分别与所述多相功率输入的所述第一相以及所述多相功率输入的所述第二相为同相。

13.根据权利要求9所述的UPS，还包括通信接口，所述通信接口被耦合到所述控制单元并被配置为从智能电网接收消息，所述消息包括减小所述第一相上的所述负载的请求，其中所述控制单元还被配置为使用所述通信接口接收所述消息，并响应于接收到所述请求确定减小所述第一相上的所述负载。

14.根据权利要求13所述的UPS，还包括输入整流级，所述输入整流级耦合到所述多相功率输入并且被配置为响应于接收到所述消息中的所述请求，将从所述第一相引出的第一RMS电流和从所述第二相引出的第二RMS电流中的每个调节为相似或不相似。

15.根据权利要求14所述的UPS，其中在调节所述第一RMS电流和所述第二RMS电流之后与在调节所述第一RMS电流和所述第二RMS电流之前，从所述第一相和所述第二相引出的总平均功率大体上是相同的。

16.根据权利要求9所述的UPS，其中所述UPS具有总额定输出功率，其中所述输入功率电路还被配置为将总需求输出功率提供给所述UPS的负载，其中所述控制单元还被配置为比较所述总需求输出功率与所述总额定输出功率，并当所述总需求输出功率小于所述总额定输出功率的预定量时，确定减小所述第一相上的所述负载。

17.根据权利要求9所述的UPS，其中在所述第一相上的所述负载是第一负载，且其中所述控制单元还被配置为检测所述第一负载大于所述第二相上的第二负载，并响应于检测到所述第一负载比所述第二负载大预定的量，确定减小所述第一负载。

18.一种不间断电源UPS，包括：

具有第一相和第二相的多相功率输入；

整流电路，其耦合到所述多相功率输入并被配置为在所述第一相上引出第一输入电流，并在所述第二相上引出第二电流；以及

用于确定减小所述第一相上的负载和响应于此而减小所述第一相上的所述负载的装置，所述装置耦合到所述整流电路。

19.根据权利要求18所述的UPS，其中所述UPS被配置为提供输出功率，且其中所述UPS还包括用于随着所述第一相上的所述负载被减小而维持所述输出功率在基本不变的水平的装置。

20.根据权利要求19所述的UPS，还包括被配置为从智能电网接收消息的通信接口，所述消息包括减小所述第一相上的所述负载的请求，其中所述装置被耦合到所述通信接口，并被配置为响应于接收到所述消息中的所述请求而确定减小所述第一相上的所述负载。