CN104137383B - 用于维护电力系统中的适当的相中性布线的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据一个方面，本发明的实施例提供运行UPS系统的方法，该方法包括在第一UPS的输入端从电源接收输入电力，使用第一分析电路产生表示输入电力的特征的第一信号，在分析电路从耦合到电源的设备的第二分析电路接收第二信号，第二信号表示在第二分析电路接收的输入电力的特征，使用分析电路分析第一信号和第二信号，确定在输入端是否存在不正确的布线情况，响应于确定不存在不正确的布线情况，提供输出电力到第一UPS的输出端，并且响应于确定存在不正确的布线情况，对第一UPS进行断电。

Description

用于维护电力系统中的适当的相中性布线的系统和方法
技术领域
根据本发明的至少一个实例大体涉及对并联UPS系统由于不正确布线引起的相-中性反转的保护。
背景技术
不间断电源(UPS)通常用于为敏感的和/或关键的负载提供稳定的、不间断的电力。存在对提供更大容量和/或可靠性的UPS系统的增加的需求。例如，为了提供增强的可扩展性和/或冗余度，两个UPS可以被电连接以形成具有一个输出的单个并联UPS系统。在这样的系统中，两个UPS的组合可以提供增加的电力容量到附接到并联UPS系统的负载。此外，如果并联耦合的UPS中的第一UPS发生故障，并联耦合的UPS中的第二UPS可以充当发生故障的UPS的冗余备用单元。
发明内容
根据本发明的方面针对运行具有第一UPS的UPS系统的方法，该方法包括在第一UPS的输入端从电源接收输入电力，使用第一UPS内的第一分析电路产生包含表示由第一UPS接收的输入电力的信号特征的信息的第一信号，在分析电路从耦合到电源的设备的第二分析电路接收第二信号，第二信号包含指示在第二分析电路接收的输入电力的信号特征的信息，使用分析电路分析第一信号和第二信号，响应于分析，确定在第一UPS的输入端是否存在不正确的布线情况，响应于确定在输入端不存在不正确的布线情况，提供输出电力到第一UPS的输出端，并且响应于确定在输入端存在不正确的布线情况，对第一UPS进行断电。
根据一个实施例，产生第一信号包括监视由第一UPS接收的输入电力的过零点信息，并且产生包含由第一UPS接收的输入电力的过零点信息的第一信号。在一个实施例中，分析包括将包含过零点信息的第一信号与第二信号进行比较，第二信号包含由设备接收的输入电力的过零点信息。
根据另一个实施例，产生第一信号包括监视由第一UPS接收的输入电力的极性信息，并且产生包含由第一UPS接收的输入电力的极性信息的第一信号。在一个实施例中，分析包括将包含极性信息的第一信号与第二信号进行比较，第二信号包含由设备接收的输入电力的极性信息。
根据一个实施例，接收第二信号包括通过耦合在第一UPS和第二分析电路之间的通信总线从第二分析电路接收第二信号。在另一个实施例中，接收第二信号还包括从设备接收第二信号，其中设备是耦合到电源的第二UPS。在一个实施例中，接收第二信号还包括从第二分析电路接收第二信号，其中第二分析电路在耦合到电源的PSBP面板内。
根据另一个实施例，该方法还包括通过通信总线传送第一信号到第二分析电路。在另一个实施例中，对第一UPS断电包括将第一UPS与电源去耦。
根据一个实施例，该方法还包括在第一UPS的输出端检测提供到负载的输出电力，使用分析电路产生包含表示在第一UPS的输出端检测的输出电力的信号特征的信息的第三信号，在分析电路从第二UPS接收第四信号，第四信号包含表示在第二UPS的输出端检测的输出电力的信号特征的信息，使用分析电路分析第三信号和第四信号，响应于分析，确定在第一UPS的输出端是否存在不正确的布线情况，响应于确定在输出端不存在不正确的布线情况，提供输出电力到第一UPS的输出端；并且响应于确定在输出端存在不正确的布线情况，对第一UPS进行断电。
根据本发明的另一个方面针对一种UPS，其包含从电源接收输入电力的输入端、提供输出电力到负载的输出端、耦合到输入端并且被配置为耦合到通信总线的第一分析电路、和耦合到第一分析电路的控制电路，其中第一分析电路被配置为产生包含表示在输入端的输入电力的信号特征的信息的第一信号，通过通信总线从耦合到电源的第二分析电路接收第二信号，第二信号包含表示在第二分析电路接收的输入电力的信号特征的信息，分析第一信号和第二信号，并且基于对第一信号和第二信号的分析确定在输入端是否存在不正确的布线情况，其中，响应于确定在输入端不存在不正确的布线情况，控制电路被配置为运行UPS以提供输出电力到输出端，并且其中，响应于确定在输入端存在不正确的布线情况，控制电路被配置为对UPS进行断电。
根据一个实施例，UPS还包括耦合到输入端和控制电路的继电器，其中响应于通过第一分析电路确定第一信号和第二信号是同相的，控制电路被配置为闭合继电器，允许UPS提供输出电力到输出端，并且其中，响应于通过第一分析电路确定第一信号和第二信号不是同相的，控制电路被配置为断开继电器以对UPS进行断电。
根据另一个实施例，第一分析电路还耦合到输出端并且还被配置为产生包含表示在输出端的输出电力的信号特征的信息的第三信号，通过通信总线从第二分析电路接收第四信号，第四信号包含表示在包含第二分析电路的第二UPS的输出电力的信号特征的信息，分析第三信号和第四信号，并且基于对第三信号和第四信号的分析，确定在输出端是否存在不正确的布线情况，其中，响应于确定在输出端不存在不正确的布线情况，控制电路被配置为闭合继电器使得UPS提供输出电力到输出端，并且其中，响应于确定在输出端存在不正确的布线情况，控制电路被配置为断开继电器以对UPS进行断电。
根据一个实施例，第一分析电路包括耦合到输入端的第一过零检测器及耦合到过零检测器、控制电路和通信总线的错误布线检测器，其中第一过零检测器被配置为监视在输入端接收的输入电力的过零点信息和产生第一信号，第一信号包含在输入端接收的输入电力的过零点信息，并且其中错误布线检测器被配置为将包含过零点信息的第一信号与第二信号进行比较，第二信号包含由第二分析电路接收的输入电力的过零点信息。
根据另一个实施例，错误布线检测器还被配置为从耦合到电源的第二UPS内的第二过零检测器接收包含过零点信息的第二信号。在一个实施例中，错误布线检测器还被配置为从耦合到电源的PSBP内的第二过零检测器接收包含过零点信息的第二信号。
根据一个实施例，第一分析电路包括耦合到输入端的第一DSP，其中DSP被配置为监视在输入端接收的输入电力的极性信息，产生包含在输入端接收的输入电力的极性信息的第一信号，并且将包含极性信息的第一信号与第二信号进行比较，第二信号包含由第二分析电路接收的输入电力的极性信息。在另一个实施例中，第一DSP还被配置为从耦合到电源的第二UPS内的第二DSP接收包含极性信息的第二信号。
根据本发明的一个方面针对并联UPS系统，该系统包括多个并联耦合的UPS，每个UPS包括通过主总线耦合到电源的至少一个相输入端、通过主总线耦合到电源的中性输入端、通过负载总线耦合到负载的至少一个相输出端、通过负载总线耦合到负载的中性输出端、和用于识别到主总线的至少一个相输入端和中性输入端及到负载总线的至少一个相输出端和中性输出端的不正确的布线的装置。
附图说明
附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同的或几乎相同的组件用相同的数字表示。为清楚起见，不是每个组件被标记在每个图中。在附图中：
图1是根据本发明的方面的并联UPS系统的框图；
图2A是示出了根据本发明的方面的对应于正确的输入布线的过零检测器脉冲的曲线图；
图2B是示出了根据本发明的方面的对应于不正确的输入布线的过零检测器脉冲的曲线图；
图3是示出了根据本发明的方面的用于识别并联UPS系统中的不正确的输入布线的过程的流程图；
图4A是示出了根据本发明的方面的对应于正确的布线的输入电压采样的曲线图；
图4B是示出了根据本发明的方面的对应于不正确的布线的输入电压采样的曲线图；
图5是示出了根据本发明的方面的用于利用极性信息识别并联UPS系统中的不正确的输入布线的过程的流程图；
图6是根据本发明的方面的利用PSBP的并联UPS系统的框图；及
图7是示出了根据本发明的方面的用于识别利用PSBP的并联UPS系统中的不正确的输入布线的过程的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例不限于在以下描述中提出的或在附图中示出的组件的结构和布置的细节。本发明的实施例能够以各种方式实施或执行。此外，本文使用的措辞和术语是用于描述的目的并且不应被视为限制。在本文使用的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”和其变化意在囊括其后列出的项目和其等价物以及附加项目。
如上所述，为了提供增强的可扩展性和/或冗余度，两个UPS可以被电连接以形成具有被配置为耦合到负载的一个输出的单个并联UPS系统。在常规的并联UPS系统中，所有的UPS输入端被并联连接到输入主总线而它们的输出端也被并联连接以馈送公共负载。根据一些实施例，在维护UPS的情况下，并联服务旁路面板(PSBP)可以用于管理整个并联UPS系统的旁路运行。例如，在这样的实施例中，每个UPS的输入端和输出端通过PSBP面板进行路由并且PSBP面板被配置为隔离用于维护的单个UPS单元。
通常，连接到UPS和/或PSBP的输入和输出电力电缆是硬连线的。因此，存在由于不正确的布线在任何UPS和/或PSBP的接线盒的相端子和中性端子被反向的可能性。例如，在并联UPS系统中，如果第一UPS的输入端被耦合到输入相线并且第二UPS的输入端被耦合到输入中性线，有可能存在通过UPS单元的直接的相到中性的短路。类似地，如果第一UPS的输出端被耦合到输出相线并且第二UPS的输出端被耦合到输出中性线，则每一个UPS的输出端子也可以被短路。产生短路的任何不正确的布线可以导致并联UPS系统的故障或甚至对并联UPS系统或连接的负载造成损害。
为了保护并联UPS系统免受这种短路的影响，每个UPS通常通过电路断路器馈送，电路断路器被配置为如果发生短路则跳闸。然而，当电路断路器跳闸时，供应到关键负载的电力被中断。此外，在电路断路器跳闸之前短路电流将通过每个UPS单元。
本文描述的至少一些实施例提供在短路情况出现之前识别并联UPS系统中的不正确布线的解决方案，因此减少中断到关键负载的电力的需要并且防止短路电流馈送到UPS单元。
图1是根据本发明的一个方面的并联UPS系统100的电路图。并联UPS系统100包括并联耦合的第一UPS 102和第二UPS 202。
第一UPS 102的具体组件将以更多的细节进行描述。除了第一UPS的组件的附图标记用数字1开始，而第二UPS的组件的附图标记用数字2开始之外，第一UPS 102实质上和第二UPS 202相同，并且相同的组件使用相同的附图标记进行标记。
第一UPS 102通过主总线101被耦合到外部电源(未示出)。第一UPS 102包括耦合到主总线101的相线103的相输入端104和耦合到主总线101的中性线105的中性输入端106。相输入端104和中性输入端106两者通过反馈继电器108耦合到功率因数校正(PFC)电路110。PFC电路110通过分离(split)DC总线114耦合到逆变器112。分离DC总线114通过电容器C1和C2耦合到公共中性点116。逆变器112具有耦合到负载总线221的中性线224的中性输出端120和通过继电器119耦合到负载总线221的相线222的相输出端118。负载总线221耦合到外部负载(未示出)。相输入端104还通过旁路线126和继电器128耦合到相输出端118。中性输入端106和中性输出端120还耦合到接地点116。电池130耦合在PFC110和中性点116之间。
第一UPS 102还包括耦合到反馈继电器108、PFC 110、逆变器112、继电器128和119及中性点116的控制器132。控制器132还耦合到错误布线检测器136。错误布线检测器136耦合到输入过零检测器(ZCD)134和输出ZCD 138。输入ZCD 135耦合到相输入端104和中性输入端105。输出ZCD 138耦合到相输出端118和中性输出端120。错误布线检测器136还耦合到传输线142和接收线144。
并联UPS系统100还包括通信总线140。根据一些实施例，通信总线140通过通用输入/输出(GPIO)、模拟通信或任何类型的数字串行通信(例如诸如CAN、RS232和RS485)连接到每个UPS100。通信总线耦合到每个UPS 102、104的传输线142、242和接收线144、244。
在UPS101和UPS 102的运行期间，通过主总线101从外部电源接收的AC电力被提供到每个UPS101、202的相输入端104、204。当闭合反馈继电器108、208和继电器119、219时，PFC110、210将AC电力转换为DC电力并且提供DC电力到分离DC总线114、214。如果提供到主总线101的AC电力不足，电池130、230提供DC电力到分离DC总线114、214。逆变器112、212将DC电力转换为稳定的AC电力并且通过相输出端118、218提供稳定的AC电力到相线222。
当闭合反馈继电器108、208和继电器128、228时，来自相输入端104、204的AC电力通过旁路线126、226被直接提供到相输出端118、218，使得不稳定的AC电力被提供到相线222。此外，当闭合反馈继电器108、208时，中性输入端106、206和中性输出端120、220一起耦合到公共中性点116、216。
每个UPS 102、202的控制器132、232控制每个UPS 102、202的运行(即哪个继电器闭合)。根据一些实施例，控制器132、232是模拟控制器、数字控制器或两者兼而有之。
如上所述，输入端104、106、204、206和/或输出端118、120、218、220的不正确布线可能导致UPS 102、202中的一个UPS或两个UPS的短路。因此，在闭合每个UPS 102、202(和激活每个UPS 102、202的电路)的反馈继电器108、208之前，首先执行每个UPS 102、202的输入端布线和输出端布线的分析。
每个UPS 102、202的输入ZCD 134、234监视在相输入端104、204的输入电压的过零点。每个UPS 102、202的输出ZCD 138、238监视在相输出端118、218的输出电压的过零点。每个UPS的过零点信息被提供到传输线142、242并且通过通信总线140被传送到其它的UPS。每个UPS 102、202的错误布线检测器136、236通过接收线144、244接收另一UPS的过零点信息。错误布线检测器136、236将它自身的UPS的过零点信息与从另一UPS接收的过零点信息进行比较。因为相输入端104、204和相输出端118、218被设计为分别耦合到相同的相线103和222，如果并联UPS系统被正确地布线，来自第一UPS 102和第二UPS 202的过零点信息应该同相。因此，基于它自身UPS的过零点信息和从另一UPS接收的过零点信息的比较，错误布线检测器136、236确定并联UPS系统100的输入端布线和输出端布线是否正确。
例如，图2A是示出了由第一UPS 102的错误布线检测器136接收的对应于正确的输入端布线的输入过零点信息的曲线图200。曲线图200显示通过通信总线140从输入ZCD 134接收的过零点检测脉冲202和从第二UPS 202接收的过零点检测脉冲204。如图2A中所示，脉冲202、204是同相的，这表明第一UPS 102和第二UPS 202的布线是正确的。在错误布线检测器136确定并联UPS系统100的布线正确之后，控制器132闭合反馈继电器108，并且第一UPS102开始提供电力到负载总线221。与此同时，第二UPS 202的错误布线检测器236也确定并联UPS系统100的布线是准确的(基于来自它自身的UPS和来自第一UPS 102的过零点信息)，并且控制器232闭合反馈继电器208使得第二UPS 202也开始提供电力到负载总线221。
可选地，图2B是示出了由第一UPS 102的错误布线检测器136接收的对应于不正确的输入端布线的输入过零点信息的曲线图210。曲线图210显示了通过通信总线140从输入ZCD 134接收的过零点检测脉冲212和从第二UPS 202接收的过零点检测脉冲214。如图2B中所示，脉冲212、244不是同相的，这表明并联UPS系统100的布线是不正确的。在错误布线检测器136确定并联UPS系统100的布线不正确之后，反馈继电器108保持断开以防止短路电流通过UPS 102且通知用户不正确的布线(例如通过前面板显示器(未示出))。与此同时，第二UPS 202的错误布线检测器236也确定并联UPS系统100的布线是不正确的(基于来自它自身的UPS和来自第一UPS 102的过零点信息)，并且反馈继电器208也保持断开。
图3是示出了用于识别并联UPS系统100中的不正确的输入布线的过程的一个实施例的流程图300。在方框302，第二UPS 202正通过负载总线221提供电力到负载，而第一UPS101是断开的。第二UPS 202的输入ZCD 234能够基于接收的电力产生过零点信息；然而，错误布线检测器236不能将UPS 202的过零点信息与其它过零点信息进行比较，因为另一UPS当前没有运行(即没有过零点信息正被传送到UPS 202)。
在方框304，用户开启第一UPS 102。在方框306，第一UPS 102的输入ZCD 134和错误布线检测器136被通电。在方框308，第一UPS 102的输入ZCD 134基于由第一UPS 102接收的AC电力产生输入过零点信息。在方框310，第二UPS 102的输入ZCD 234基于由第二UPS202接收的AC电力产生输入过零点信息。
在方框312，第一UPS 102的错误布线检测器136从它自身的UPS(即从第一UPS 102的输入ZCD 134)接收输入过零点信息并通过通信总线140将输入过零点信息传送到第二UPS 202的错误布线检测器236。在方框314，第二UPS 202的错误布线检测器236从它自身的UPS(即从第二UPS 202的输入ZCD 234)接收输入过零点信息并且通过通信总线140将输入过零点信息传送到第一UPS 102的错误布线检测器136。
在方框316，第一UPS 102的错误布线检测器136从第二UPS 202接收输入过零点信息并且将接收的输入过零点信息与来自第一UPS 102的过零点信息进行比较。在方框318，在和方框316实质上相同的时间，第二UPS 202的错误布线检测器236从第一UPS 102接收输入过零点信息并且将接收的输入过零点信息与来自第二UPS 202的过零点信息进行比较。
在方框320，第一UPS的错误布线检测器136确定第一UPS 102的过零点信息是否与第二UPS 202的过零点信息同相。在方框322，响应于确定过零点信息是同相的，控制器132闭合反馈继电器108，允许UPS 102提供电力到负载总线221。在方框324，响应于确定过零点信息是不同相的，控制器132保持反馈继电器108断开并且通知用户布线错误。
在方框326，第二UPS的错误布线检测器236确定第二UPS 202的过零点信息是否与第一UPS 102的过零点信息同相。在方框328，响应于确定过零点信息是同相的，控制器232保持反馈继电器208闭合，允许UPS 202继续提供电力到负载总线221。在方框330，响应于确定过零点信息是不同相的，控制器232仍然保持反馈继电器208闭合以便继续提供电力到负载总线221并且通知用户布线错误。
如图1中所示，除了被配置为监视在相输入端104、204的信号的过零点以识别在输入端104、106、204、206的错误布线的输入ZCD 134、234以外，UPS 102、202两者还包括被配置为监视在相输出端118、218的信号的过零点以便识别在输出端118、120、218、220的错误布线的输出ZCD 138、238。根据一个实施例，除了利用输出ZCD 138、238产生过零点信息而不是利用输入ZCD 134、234产生过零点信息之外，利用过零点信息识别在输出端118、120、218、220的错误布线的过程实质上和利用过零点信息(如上所述)识别在输入端104、105、204、206的错误布线的过程相同。
根据一个实施例，控制器132、232是数字信号处理器(DSP)(例如微控制器或现场可编程门阵列(FPGA))。DSP 132、232可以被配置为直接监视分别在相输入端104、204的输入电压信号和在相输出端118、218的输出电压信号。例如，根据一个实施例，DSP包括耦合到相输入端104、204和相输出端118、218且专用于监视输入电压和输出电压的模拟到数字转换器通道。因此，由于电压监视和错误布线识别直接被DSP 132、232执行，ZCD电路134、138、234、238和错误布线检测器可能不是必须的。每个UPS 102、202的DSP 132、232被配置为通过通信总线140与另一UPS 102、202的DSP 132、232进行通信。
在被监视的输入电压或输出电压的峰值(正或负)周围，每个DSP 132、232产生输入电压信号和输出电压信号的电压极性信息并且通过通信总线140将极性信息发送到另一DSP 132、232。根据一个实施例，极性信息每个线周期被传送一次或两次；然而，在其它的实施例中，DSP 132、232被配置为以任何定义的时间间隔传送极性信息。每个DSP 132、232将它自身的UPS 102、202的极性信息与从另一UPS 102、202接收的极性信息进行比较。
因为相输入端104、204和相输出端118、218被设计为分别耦合到相同的相线103和222，如果被正确布线，第一UPS 102和第二UPS 202的极性信息应该同相。因此，基于它自身的UPS的极性信息和从另一UPS接收的极性信息的比较，DSP确定并联UPS系统100的输入端布线和输出端布线是否是正确的。
例如，图4A示出了由第一UPS 102的DSP(即控制器)132接收的对应于正确的输入布线的输入极性信息的曲线图400。曲线图400显示了被DSP 132监视的输入电压采样402和通过通信总线140从第二UPS 202的DSP 232接收的输入电压采样404。如图4A中所示，输入电压采样402、404的极性是相同的，这表示第一UPS 102和第二UPS 202的布线是正确的。在DSP 132确定并联UPS系统100的布线是正确的之后，DSP 132闭合反馈继电器108并且第一UPS 102开始提供电力到负载总线221。与此同时，第二UPS 202的DSP 232也确定并联UPS系统100的布线是准确的(基于来自它自身的UPS和来自第一UPS 102的极性信息)并且DSP232闭合反馈继电器208使得第二UPS 202也开始提供电力到负载总线221。
可选地，图4B是示出了由第一UPS 102的DSP 132接收的对应于不正确的输入布线的极性信息的曲线图410。曲线图410显示了被DSP 132监视的输入电压采样412和通过通信总线140从第二UPS 202接收的输入电压采样414。如图2B中所示，输入电压采样412、414的极性不是同相的，这表示并联UPS系统100的布线是不正确的。在DSP 132确定并联UPS系统100的布线是不正确的之后，反馈继电器108保持断开以防止短路电流通过UPS 102并且通知用户不正确的布线(例如通过前面板显示器(未示出))。与此同时，第二UPS 202的DSP232也确定并联UPS系统100的布线是不正确的(基于来自它自身的UPS和来自第一UPS 102的极性信息)并且反馈继电器208也保持断开。
图5是示出了用于识别并联UPS系统100中的不正确的输入布线的过程的另一个实施例的流程图500。在方框502，第二UPS 202正通过负载总线221提供电力到负载，而第一UPS 101是断开的。第二UPS 202的DSP 232能够基于接收的电力产生极性信息；然而，DSP232不能将UPS 202的极性信息与其它极性信息进行比较，因为另一UPS当前没有运行(即没有极性信息被传送到UPS 202)。
在方框504，用户开启第一UPS 102。在方框506，第一UPS 102的DSP 132被通电。在方框508，第一UPS 102的DSP 132接收被第一UPS 102接收的AC电力的输入电压采样。在方框510，第二UPS 102的DSP 232接收被第二UPS 202接收的AC电力的输入电压采样。
在方框512，第一UPS 102的DSP 132产生输入极性信息并且通过通信总线140将输入极性信息传送到第二UPS 202的DSP 232。在方框514，第二UPS 202的DSP 232产生输入极性信息并且通过通信总线140将输入极性信息传送到第一UPS 102的DSP 132。
在方框516，第一UPS 102的DSP 132从第二UPS 202接收输入极性信息并且将接收的输入极性信息与来自第一UPS 102的输入极性信息进行比较。在方框518，在和方框516实质上相同的时间，第二UPS 202的DSP 232从第一UPS 102接收输入极性信息并且将接收的输入极性信息与来自第二UPS 202的输入极性信息进行比较。
在方框520，第一UPS 102的DSP 132确定第一UPS 102的输入极性信息是否与第二UPS 202的输入极性信息同相。在方框522，响应于确定极性信息是同相的，DSP 132闭合反馈继电器108，允许UPS 102提供电力到负载总线221。在方框524，响应于确定输入极性信息是不同相的，DSP 132保持反馈继电器108断开并且通知用户布线错误。
在方框526，第二UPS 202的DSP 232确定第二UPS 202的输入极性信息是否与第一UPS 102的输入极性信息同相。在方框528，响应于确定输入极性信息是同相的，DSP 232保持反馈继电器208闭合，允许UPS 202继续提供电力到负载总线221。在方框530，响应于确定输入极性信息是不同相的，DSP 232保持反馈继电器208闭合以便继续提供电力到负载总线221并且通知用户布线错误。
如上所述，除了监视在相输入端104、204的信号的极性以识别在输入端104、106、204、206的错误布线之外，DSP 132、232也被配置为监视在相输出端118、218的信号的极性以识别在输出端118、120、218、220的错误布线。根据一个实施例，除了电压采样从输出端118、120、218、220获得而不是从输入端104、106、204、206获得之外，利用极性信息识别在输出端118、120、218、220的错误布线的过程实质上和利用极性信息(如上所述)识别在输入端104、106、204、206的错误布线的过程相同。
如上所述，并联UPS系统可以利用PSBP来控制并联UPS系统的旁路运行。图6是根据本发明的方面的利用PSBP的并联UPS系统600的电路图。并联UPS系统600包括如前所述的第一UPS 102和第二UPS 202。并联UPS系统(并且因此每个UPS 102、202的输入端)的输入端602和并联UPS系统(被提供到外部负载)的输出端604两者都通过PSBP面板601进行路由。
PSBP面板601包括耦合在输入端602和输出端604之间的服务旁路开关606。PSBP面板601还包括多个电路断路器/隔离器。第一电路断路器/隔离器608耦合在输入端602和第一UPS 102的反馈继电器108之间。第二电路断路器/隔离器610耦合在输入端602和第二UPS202的反馈继电器208之间。第三电路断路器/隔离器612耦合在服务旁路开关606和继电器128、119之间。第四电路断路器/隔离器614耦合在服务旁路开关606和继电器228、219之间。
服务旁路开关606通过选择性地将输入端602耦合到输出端604(即旁路模式)或选择性地将输出端604耦合到第三电路断路器/隔离器612和第四电路断路器/隔离器614(即正常模式)来控制并联UPS系统600是在正常模式还是在旁路模式运行。多个电路断路器/隔离器中的每一个电路断路器/隔离器可以被运行以在维护的情况下隔离每个UPS 102、202。
此外，PSBP面板601包括输入ZCD 616和输出ZCD 618。输入ZCD 616被耦合到PSBP601的输入端602、第一UPS 102的输入ZCD 134和第二UPS 202的输入ZCD 234。输出ZCD 618被耦合到输出端604、第一UPS 102的输出ZCD 138和第二UPS 202的输出ZCD 238。
PSBP的输入ZCD 616和输出ZCD 618监视分别在PSBP的输入端602和输出端604接收的信号的过零点信息。该过零点信息通过GPIO或其它形式的串行通信传送到第一UPS102和第二UPS 202两者。在闭合反馈继电器108、208之前，每个UPS 102、202通过将它自身的过零点信息(从输入ZCD 134、234和输出ZCD 138、238产生的)与从PSBP 601接收的过零点信息进行比较来执行输入过零点相位分析和输出过零点相位分析(如上所述)。以这种方式，每个UPS可以独立地确定它是否被正确布线，而不必从另一UPS接收信号。
图7是示出了用于在并联UPS系统600以正常模式运行时识别并联UPS系统600中的不正确的输入布线的过程的一个实施例的流程图700。在方框702，PSBP面板601使用输入ZCD 616基于在输入端602接收的信号产生输入过零点信息。在方框704，PSBP面板601将输入过零点信息传送到每个UPS 102、202。
在方框706，第一UPS 102的输入ZCD 134基于由第一UPS 102接收的AC电力产生输入过零点信息。在方框708，第二UPS 102的输入ZCD 234基于由第二UPS 202接收的AC电力产生输入过零点信息。
在方框710，第一UPS 102的错误布线检测器136从它自身的UPS(即从第一UPS 102的输入ZCD 134)和从PSBP面板601的输入ZCD 616接收输入过零点信息。在方框712，第二UPS 202的错误布线检测器236从它自身UPS(即从第二UPS 202的输入ZCD 234)和从PSBP面板601的输入ZCD 616接收输入过零点信息。
在方框714，第一UPS 102的错误布线检测器136将从ZCD 616接收的输入过零点信息与来自第一UPS 102的过零点信息进行比较。在方框716，在和方框714实质上相同的时间，第二UPS 202的错误布线检测器236将从ZCD 616接收的输入过零点信息与来自第二UPS202的过零点信息进行比较。
在方框718，第一UPS的错误布线检测器136确定第一UPS 102的过零点信息是否与来自PSBO 601的过零点信息同相。在方框720，假设第一UPS 102当前没有提供电力到负载并且响应于确定过零点信息是同相的，控制器132闭合反馈继电器108，允许UPS 102提供电力到负载总线221。在方框722，假设第一UPS 102当前没有提供电力到负载，并且响应于确定过零点信息是不同相的，控制器132保持反馈继电器108断开并且通知用户布线错误。
在方框724，第二UPS的错误布线检测器236确定第二UPS 202的过零点信息是否与来自PSBP 601的过零点信息同相。在方框726，假设第二UPS 202当前提供电力到负载，并且响应于确定过零点信息是同相的，控制器232保持反馈继电器208闭合，允许UPS 202继续提供电力到负载总线221。在方框728，假设第二UPS 202当前提供电力到负载，并且响应于确定过零点信息是不同相的，控制器232仍然保持反馈继电器208闭合以便继续提供电力到负载总线221并且通知用户布线错误。
如图6中所示，除了输入ZCD 616之外，其被配置为监视在输入端602的信号的过零点信息并且将过零点信息传送到每个UPS 102、202以便识别在输入端104、106、204、206的错误布线，PSBP面板也包括输出ZCD 618，其被配置为监视在输出端604的信号的过零点信息并且将过零点信息传送到每个UPS 102、202以便识别在输出端118、120、218、220的错误布线。根据一个实施例，除了利用输出ZCD 618从PSBP产生过零点信息而不是利用输入ZCD616从PSBP产生过零点信息之外，利用来自PSBP 601的过零点信息识别在输出端118、120、218、220的错误布线的过程实质上和利用来自PSBP 601(如上所述)的过零点信息识别在输入端104、105、204、206的错误布线的过程相同。
如本文所述，每个UPS 102、202被耦合到单相电源和伴随的相线和中性线103、105、222、224；然而在其它的实施例中，每个UPS 102、202可以被耦合到不同类型的电源(例如三相电源)并且可以包括适当数量的相线。
还如本文所述，每个UPS 102、202包括输入ZCD 134、234和输出ZCD 138、238两者；然而，在其它的实施例中，UPS可以仅包括一个ZCD来监视输入端或者输出端的布线。类似地，如本文所述，PSBP面板601包括输入ZCD 616和输出ZCD 618两者；然而，在其它的实施例中，PSBP 601可以仅包括一个ZCD来监视输入端或输出端的布线。
如本文所述，控制器132、232可以是DSP；然而，在其它的实施例中，DSP可以与控制器132、232分开。例如，在一个实施例中，每个UPS 102、202包括模拟控制器132、232和DSP，其中模拟控制器132、232被配置为运行UPS 102、202并且DSP被配置为分析输入信号和输出信号(如上所述)。
还如本文所述，并联UPS系统100、500包括两个UPS；然而，在其它的实施例中，并联UPS系统可以包括任何数量的UPS。
此外，如本文所述，用于识别不正确的布线的方案在并联UPS系统内使用；然而，在其它的实施例中，该方案可以在其中多个系统被并联耦合的其它类型的电源系统中使用。
如本文所述，在对系统内的每个UPS通电之前，并联UPS系统利用信号分析电路(例如ZCD、错误布线检测器和/或DSP)分析并联耦合的UPS的输入信号特征和输出信号特征(例如过零点信息和极性信息)以识别并联UPS系统中的不正确的布线。在短路情况产生之前，通过识别并联UPS系统中的不正确的布线，可以减少到关键负载的电力中断的需要，并且可以防止短路被馈送到UPS单元。
至此描述了本发明的至少一个实施例的一些方面，应当理解：本领域的技术人员容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在是本公开的一部分，并且旨在本发明的精神和范围之内。因此，前面的描述和附图仅仅是示例。

Claims (19)

1.一种运行具有第一UPS的UPS系统的方法，所述方法包括：
在所述第一UPS的输入端从电源接收输入电力；
使用在所述第一UPS内的第一分析电路产生第一信号，所述第一信号包含表示由所述第一UPS接收的输入电力的信号特征的信息；
在所述第一分析电路从耦合到所述电源的设备的第二分析电路接收第二信号，所述第二信号包含表示在所述第二分析电路接收的输入电力的信号特征的信息；
使用所述第一分析电路比较所述第一信号和所述第二信号；
响应于比较，确定在所述第一UPS的输入端是否存在不正确的布线情况；
响应于确定在所述输入端不存在不正确的布线情况，提供输出电力到所述第一UPS的输出端；以及
响应于确定在所述输入端存在不正确的布线情况，断开耦合在所述电源与所述第一UPS之间的继电器以将所述第一UPS从所述电源去耦并对所述第一UPS进行断电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中产生第一信号包括：
监视由所述第一UPS接收的输入电力的过零点信息；以及
产生包含由所述第一UPS接收的输入电力的过零点信息的所述第一信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中比较包括将包含过零点信息的所述第一信号与所述第二信号进行比较，所述第二信号包含由所述设备接收的输入电力的过零点信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中产生第一信号包括：
监视由所述第一UPS接收的输入电力的极性信息；以及
产生包含由所述第一UPS接收的输入电力的极性信息的所述第一信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其中比较包括将包含极性信息的所述第一信号与所述第二信号进行比较，所述第二信号包含由所述设备接收的输入电力的极性信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述第二信号包括通过耦合在所述第一UPS和所述第二分析电路之间的通信总线从所述第二分析电路接收所述第二信号。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括通过所述通信总线将所述第一信号传送到所述第二分析电路。
8.根据权利要求6所述的方法，其中接收所述第二信号还包括从所述设备接收所述第二信号，其中所述设备是耦合到所述电源的第二UPS。
9.根据权利要求6所述的方法，其中接收所述第二信号还包括从所述第二分析电路接收所述第二信号，其中所述第二分析电路在耦合到所述电源的并联服务旁路面板内。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一UPS的输出端检测提供到负载的输出电力；
使用所述第一分析电路产生包含表示在所述第一UPS的所述输出端检测的输出电力的信号特征的信息的第三信号；
在所述第一分析电路从第二UPS接收第四信号，所述第四信号包含表示在所述第二UPS的输出端检测的输出电力的信号特征的信息；
使用所述第一分析电路比较所述第三信号和所述第四信号；
响应于比较，确定在所述第一UPS的所述输出端是否存在不正确的布线情况；
响应于确定在所述输出端不存在不正确的布线情况，提供输出电力到所述第一UPS的所述输出端；以及
响应于确定在所述输出端存在不正确的布线情况，断开耦合在所述电源与所述第一UPS之间的所述继电器以将所述第一UPS从所述电源去耦并对所述第一UPS进行断电。
11.一种UPS，包括：
输入端，所述输入端从电源接收输入电力；
输出端，所述输出端提供输出电力到负载；
第一分析电路，所述第一分析电路耦合到所述输入端并且被配置为耦合到通信总线；
控制电路，所述控制电路耦合到所述第一分析电路；以及
继电器，所述继电器耦合在所述输入端与所述控制电路之间并且被配置为选择性地将所述输入端耦合到所述电源；
其中所述第一分析电路被配置为产生包含表示在所述输入端的输入电力的信号特征的信息的第一信号，通过所述通信总线从耦合到所述电源的第二分析电路接收第二信号，所述第二信号包含表示在所述第二分析电路接收的输入电力的信号特征的信息，比较所述第一信号和所述第二信号，并且基于对所述第一信号和所述第二信号的比较确定在所述输入端是否存在不正确的布线情况，
其中，响应于确定在所述输入端不存在不正确的布线情况，所述控制电路被配置为闭合所述继电器并且运行所述UPS以提供输出电力到所述输出端，以及
其中，响应于确定在所述输入端存在不正确的布线情况，所述控制电路被配置为断开所述继电器以将所述输入端从所述电源去耦并对所述UPS进行断电。
12.根据权利要求11所述的UPS，其中，响应于通过所述第一分析电路确定所述第一信号和所述第二信号不是同相的，所述控制电路被配置为断开所述继电器以将所述输入端从所述电源去耦并对所述UPS进行断电。
13.根据权利要求12所述的UPS，其中所述UPS是第一UPS，其中所述第一分析电路还耦合到所述输出端并且还被配置为产生包含表示在所述输出端的输出电力的信号特征的信息的第三信号，通过所述通信总线从所述第二分析电路接收第四信号，所述第四信号包含表示在包含所述第二分析电路的第二UPS的输出电力的信号特征的信息，分析所述第三信号和所述第四信号，并且基于对所述第三信号和所述第四信号的分析确定在所述输出端是否存在不正确的布线情况，
其中，响应于确定在所述输出端不存在不正确的布线情况，所述控制电路被配置为闭合所述继电器使得所述第一UPS提供输出电力到所述输出端，以及
其中，响应于确定在所述输出端存在不正确的布线情况，所述控制电路被配置为断开所述继电器以将所述输入端从所述电源去耦并对所述第一UPS进行断电。
14.根据权利要求11所述的UPS，其中所述第一分析电路包括：
第一过零检测器，其耦合到所述输入端；及
错误布线检测器，其耦合到所述第一过零检测器、所述控制电路和所述通信总线，
其中所述第一过零检测器被配置为监视在所述输入端接收的输入电力的过零点信息并且产生所述第一信号，所述第一信号包含在所述输入端接收的输入电力的过零点信息，以及
其中所述错误布线检测器被配置为将包含过零点信息的所述第一信号与所述第二信号进行比较，所述第二信号包含由所述第二分析电路接收的输入电力的过零点信息。
15.根据权利要求14所述的UPS，其中所述错误布线检测器还被配置为从耦合到所述电源的第二UPS内的第二过零检测器接收包含过零点信息的所述第二信号。
16.根据权利要求14所述的UPS，其中所述错误布线检测器还被配置为从耦合到所述电源的并联服务旁路面板内的第二过零检测器接收包含过零点信息的所述第二信号。
17.根据权利要求11所述的UPS，其中所述第一分析电路包括：
第一DSP，其耦合到所述输入端，
其中所述第一DSP被配置为监视在所述输入端接收的输入电力的极性信息，产生包含在所述输入端接收的输入电力的极性信息的所述第一信号，并且将包含极性信息的所述第一信号与所述第二信号进行比较，所述第二信号包含通过所述第二分析电路接收的输入电力的极性信息。
18.根据权利要求17所述的UPS，其中所述第一DSP还被配置为从耦合到所述电源的第二UPS内的第二DSP接收包含极性信息的所述第二信号。
19.一种并联UPS系统，所述并联UPS系统包括：
并联耦合的多个UPS，每个UPS包括：
通过主总线耦合到电源的至少一个相输入端；
通过所述主总线耦合到所述电源的中性输入端；
通过负载总线耦合到负载的至少一个相输出端；
通过所述负载总线耦合到所述负载的中性输出端；及
用于识别到所述主总线的所述至少一个相输入端和所述中性输入端及到所述负载总线的所述至少一个相输出端和所述中性输出端的不正确的布线的装置，其中，在所述装置确定所述并联UPS系统的布线正确之后，该UPS开始提供电力到所述负载总线；并且在所述装置确定所述并联UPS系统的布线不正确之后，耦合到所述装置的控制器被配置为对该UPS进行断电。
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