CN106100101B

CN106100101B - 具有高转换器效率的ups操作

Info

Publication number: CN106100101B
Application number: CN201610276111.4A
Authority: CN
Inventors: A.博拉蒂恩; E-K.帕亚特罗; R.贾库科维茨
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2021-08-20
Anticipated expiration: 2036-04-29
Also published as: PL3088989T3; EP3088989B1; EP3088989A1; US20160322862A1; RU2016117044A; JP2016214068A; JP6824630B2; CN106100101A; US10236714B2; RU2016117044A3

Abstract

本公开涉及具有高转换器效率的UPS操作。本发明提供用于控制不间断电力供应系统（100）的方法，该不间断电力供应系统（100）包括多个转换器（102）和控制设备（122），由此多个转换器（102）在不间断电力供应系统（100）的电力供应侧（104）与负载侧（106）之间并联连接，每个转换器（102）被提供成由控制设备（122）单独激活以将电力从电力供应侧（104）提供给负载侧（106），该方法包括以下步骤：确定不间断电力供应系统（100）的负载侧（106）处的系统负载水平；基于系统负载水平和取决于活动转换器（102）数量的系统效率来确定需要的活动转换器（102）的数量；以及基于上面的确定激活需要数量的转换器（102）。本发明进一步提供相应的不间断电力供应系统（100）。

Description

具有高转换器效率的UPS操作

技术领域

本发明涉及不间断电力供应系统（UPS）和用于控制这样的UPS的方法的领域。特别地，本发明涉及具有3相AC源并且具有典型地在工业应用中使用的多个转换器（的UPS的领域。

背景技术

提供不间断电力供应系统（UPS），其包括多个并联转换器，这在本领域内是众所周知的。转换器负责根据负载需要将源功率转换成输出功率。因此，转换器典型地连接到主电源（用于正常操作）和辅电源，其在主电源失效情况下对负载供电。主和辅源可以是任意种类的源，其可以对每个转换器单独提供，或可以对转换器组或甚至所有转换器共同提供。典型地，主电源是AC源，并且辅电源是DC源。

转换器的典型设计包括：DC链路，其连接到第一和第二输入转换器单元（分别连接到主和辅电源）；和输出转换器单元，其根据负载需要提供输出功率。因此，输出转换器单元可以是DC/AC转换器或DC/DC转换器，这取决于负载类型。

具有多个并联转换器的UPS系统的实现具有许多优势。除其他外，具有多个并联转换器的系统设计的优势中的一些是UPS系统对于变动负载的可伸缩性和失效情况下转换器的冗余。此外，根据实际负载，不需要的转换器可以待机操作或甚至关闭来降低UPS系统的能耗。

然而，这样的UPS系统具有系统效率曲线（即系统效率vs.负载水平），其很大程度上取决于负载水平。对于个体UPS在轻负载时，正好使UPS转换器和辅助功能运作的不可避免的基本负载可以是总损耗的合理部分。另外，主电路损耗也取决于负载，例如简单地取决于电阻性负载的电流平方基础或在间断到持续电流情况下取决于滤波器电流包络。

UPS系统的安装争取最小总损耗以便降低操作成本。这些成本不仅基于简单的UPS电成本，而且还包括用于例如冷却来自UPS系统损耗的热的操作成本。此外，根据损耗，UPS系统的整个设计可以具有增加的成本，例如在要修改提供例如增加的冷却度的系统安装时。

UPS系统的能耗现今通过在不同操作状态操作转换器而降低。因此，并联系统的个体转换器的系统级控制能够操作它们来支持负载或在‘就绪’状态操作它们（其中转换器实际上不支持负载）。因此，处于‘就绪’状态的转换器降低UPS系统的总能耗。根据不同就绪状态的实现，根据需要在短时间可以打开转换器以支持负载。

用于在不同操作状态操作个体转换器的准则是系统负载水平，其定义支持负载所需要的个体转换器的数量。此外，可以定义冗余水平。需要数量的转换器在活动状态支持负载，并且余下的转换器休眠。UPS系统通过添加/去除活动UPS持续使活动转换器的数量适应负载水平中的任何改变。

发明内容

本发明的目标是提供用于控制不间断电力供应系统的方法和执行该方法的不间断电力供应系统，其从能耗方面以高效率实现不间断电力供应系统的操作。

该目标由独立权利要求实现。有利实施例在从属权利要求中给出。

特别地，本发明提供用于控制不间断电力供应系统的方法，该不间断电力供应系统包括多个转换器和控制设备，由此多个转换器在不间断电力供应系统的电力供应侧与负载侧之间并联连接，每个转换器被提供成由控制设备单独激活以将电力从电力供应侧提供给负载侧，该方法包括以下步骤：确定不间断电力供应系统的负载侧处的系统负载水平；基于系统负载水平和取决于活动转换器的数量的系统效率来确定需要的活动转换器的数量；以及基于上面的确定激活需要数量的转换器。

本发明还提供不间断电力供应系统，其包括多个转换器和控制设备，由此多个转换器在不间断电力供应系统的电力供应侧与负载侧之间并联连接，每个转换器被提供成由控制设备单独激活以将电力从电力供应侧提供给负载侧，并且控制设备执行上面的方法。

本发明进一步提供用于升级不间断电力供应系统的软件包，由此该软件包包含用于控制不间断电力供应系统来执行上面的方法的指令。

本发明的基本思想是采用转换器以高转换器效率（即，与转换器的总能耗相比，以低的损耗）在操作状态操作转换器这样的方式执行不间断电力供应（UPS）系统的操作。利用该额外控制参数，UPS系统的损耗可以降低，由此进一步促进UPS系统的设计，即关于冷却方面。与采用常规方式控制的常规UPS系统相比，典型地，增加数量的转换器有效支持指定系统负载水平的负载，除非负载水平接近最大负载水平。此外，由于增加数量的转换器有效支持系统负载，UPS系统可以迅速对负载上的改变作出反应，特别对负载的功耗增加作出反应，而不激活额外转换器。因此，未有效支持负载但处于活动或处于待命的转换器的数量可以减少。因此，这些转换器的功耗也可以降低。因为这些转换器未有效支持负载，这些转换器的功耗完全加到UPS系统的损耗。UPS系统效率可以作为系统参数提供，其存储在控制设备中。然而，控制设备还可以进行测量来确定转换器的效率。

如上文已经论述的，发明性方法的负载支持的整体可靠性与现有技术的方法相比丝毫没有降低。

系统效率可以作为系统参数提供，其存储在控制设备中。然而，控制设备也可以进行测量来确定转换器的效率。

上文的方法可以纯粹在软件（特别是UPS系统的固件）中实现，使得不需要硬件改变。因此，硬件成本未增加。另外，也可以容易修改现有UPS系统来实现和执行上文的方法。此外，UPS系统的灵活性可以为了现有或即将出现的设备的操作模式连同成本效益而增加。

根据本发明的修改实施例，基于系统负载水平和取决于活动转换器的数量的系统效率来确定需要的活动转换器的数量的步骤包括根据活动转换器数量和取决于转换器负载水平的已知转换器效率确定系统效率。因此，转换器以高转换器效率（即，与转换器的总能耗相比，以低损耗）在操作状态操作。以标称功率操作的转换器典型地未以最高效率操作。因此，与采用常规方式控制的常规UPS系统相比，典型地，增加数量的转换器有效支持指定系统负载水平的负载，除非负载水平接近最大负载水平。此外，由于增加数量的转换器有效支持系统负载，UPS系统可以迅速对负载上的改变作出反应，特别对负载的功耗增加作出反应，而不激活额外转换器。因此，未有效支持负载但活动或处于待命的转换器的数量可以减少。因此，这些转换器的功耗也可以降低。因为这些转换器未有效支持负载，这些转换器的功耗完全加到UPS系统的损耗。随着转换器以高效方式操作，整体UPS系统效率也增加。因此，根据转换器的效率确定系统效率。转换器效率可以作为系统参数提供，其存储在控制设备中。然而，控制设备还可以进行测量来确定转换器的效率。

根据本发明的修改实施例，根据活动转换器的数量和取决于转换器负载水平的已知转换器效率确定系统效率的步骤包括根据活动转换器的数量和单独对于每个转换器的取决于转换器负载水平的已知转换器效率确定系统效率以及根据每个单独转换器的效率确定系统效率。因此，可以单独考虑每个转换器的效率。这在负载上使用具有不同效率的不同转换器的情况下特别重要。因此，可以例如通过在负载水平改变情况下在某一负载水平替换具有较高效率的转换器来修改UPS系统。因此，活动转换器的数量在负载水平改变情况下甚至可以不变。然而，总系统效率可以可靠地适应于当前系统负载水平。

在备选实施例中，根据转换器负载水平对所有转换器确定效率，由此假设所有转换器具有相似的效率vs.负载的曲线。这对于在控制设备中实现简单控制特别有用。因此，转换器的效率通过该曲线来估算。这在UPS系统中仅使用一个相同类型的转换器时特别适合。

根据本发明的修改实施例，根据活动转换器的数量和取决于转换器负载水平的已知转换器效率确定系统效率的步骤包括以下步骤：基于系统负载水平和活动转换器数量确定系统效率、在去除一个转换器和/或添加一个转换器时基于系统负载水平和活动转换器数量确定系统效率、从基于活动转换器数量确定的系统效率以及在添加一个转换器和/或去除一个转换器时活动转换器的数量确定最高系统效率，并且基于系统负载水平和取决于活动转换器的数量的系统效率确定需要的活动转换器数量的步骤包括选择具有最高系统效率的活动转换器的数量。因此，控制设备基于当前活动转换器数量并且另外基于该数字向上和向下变化来比较UPS系统的总系统效率。因此，在基于当前活动转换器数量的UPS系统的总系统效率比增加或减小数量的转换器的还低情况下，改变当前活动转换器的数量来获得增加的总系统效率。

根据本发明的修改实施例，方法包括提供转换器的效率曲线或效率表的额外步骤，并且基于系统负载水平和活动转换器数量确定系统效率的步骤包括在效率曲线或效率表上识别操作点和该操作点的转换器效率。这提供简单的识别最高转换器效率的简单手段。细节水平可以通过效率曲线或效率表的分辨率来更改。根据UPS系统的t数量的转换器，更高或更多细节水平可是适合的。优选地，转换器的数量越高，效率曲线或效率表的分辨率越高。表可以实现为查找表。

根据本发明的修改实施例，选择具有最高系统效率的活动转换器数量的步骤包括将最高系统效率与当前系统效率比较，以及在最高系统效率优于当前系统效率加上预定义阈值的情况下选择具有最高系统效率的活动转换器数量。阈值的使用对UPS系统添加稳定性并且避免活动转换器数量的频繁修改，特别在总系统效率对于不同数量的活动转换器几乎相等时更为如此。因此，需要最小系统效率增益来添加或去除转换器。阈值定义最小阈值，必须超过该最小阈值以便修改UPS系统的配置，即修改活动转换器的数量。优选地，阈值是用户定义阈值，其基于UPS系统的系统特性而进一步是优选的。

根据本发明的修改实施例，选择具有最高系统效率的活动转换器数量的步骤包括对系统负载定义负载带，并且在系统负载在负载带外的情况下选择具有最高系统效率的活动转换器数量。至少对于UPS系统的指定配置（即，具有指定数量转换器的UPS系统），系统效率可以基于对于不同配置的负载（即，对于不同数量的活动转换器）来确定。这在转换器相同或具有至少几乎相同的效率曲线的情况下特别有效。因此，根据负载，可以容易确定活动转换器的数量。此外，利用定义的负载带，稳定性可以加到UPS系统并且可以避免活动转换器数量的频繁修改，特别在总系统效率对于不同数量的活动转换器几乎相等时更为如此。没有添加或去除转换器的负载带宽优选地是基于系统特性的至少一个非零值集并且可以进一步优选被用户设置。

根据本发明的修改实施例，基于系统负载水平和取决于活动转换器数量的系统效率确定需要的活动转换器数量的步骤包括在另外考虑UPS系统的操作模式以及冗余水平情况下确定需要的活动转换器的数量。这些设置取决于例如在负载改变或活动转换器失效使得需要替换情况下的期望响应时间。这可以容易由活动但不支持负载的转换器实现，使得该转换器可以在非常短的响应时间内支持负载。因此，对负载支持没有贡献的活动转换器增加闲置损耗。设置典型地由用户定义。另外，不活动的转换器可以处于不同的就绪状态，这取决于需要的响应时间，例如其中它们的DC链路和/或能量存储可用但内部转换器单元部分或全部被关闭，使得它们可以在触发信号时被激活。

根据本发明的修改实施例，操作模式包括：双转换模式，也称为活动模式，其中转换器全面操作；和在线交互模式，其中通过使可能包含谐波的负载电流变成具有减少谐波的公用事业电流/源电流来支持负载。因此，这些模式可以根据需要选择来执行UPS系统操作的额外优化。

根据本发明的修改实施例，方法包括基于激活时间和对总效率的影响使不活动的转换器维持在变化的就绪状态，由此转换器维持系统通信水平来接收命令以使它们的操作状态从活动状态变成具有不同就绪状态的去活状态并且反之亦然。控制设备典型地向相应转换器发送命令。不活动的每个转换器基于它的就绪状态添加一些损耗。然而，与总系统效率不同的要求可能使得在不同就绪状态操作转换器变得必要。然而，在计算总系统效率时也可以考虑不同的就绪状态。特别地，活动转换器的负载水平实现负载裕度，其可以容易且迅速提供给负载，使得在考虑该裕度中可以更改处于不同就绪状态的去活转换器的数量。对负载支持没有贡献的活动转换器的数量同样如此。

根据本发明的修改实施例，使不活动的转换器维持在变化的就绪状态包括：使不活动的转换器维持连接到电力供应侧和负载侧，由此转换器被赋能并且至少部分被激活但不贡献于在负载侧提供电力；使不活动的转换器维持连接到电力供应侧和负载侧，由此转换器被赋能但失活；以及使不活动的转换器维持连接到电力供应侧和负载侧，由此未对转换器赋能。因此，根据就绪状态，可以以短或增加的响应时间激活转换器，使得控制设备可以在负载可接受的时间尺度（典型地，小于半周期或10ms）上足够快地激活与其他活动转换器并联的转换器。就绪状态可以通过系统或转换器响应时间、需要的冗余水平、已知负载行为、变化的就绪状态的静止损耗水平来确定。

附图说明

本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例显而易见并且参考这些实施例来解释。

在图中：

图1作为示意图示出根据第一实施例具有多个并联转换器的UPS系统的典型设置，

图2作为示意图示出根据第一实施例的UPS系统（其中详细示出转换器的设置，由此通过示例仅示出一个转换器）的详细视图，

图3示出曲线，其指示对于单个转换器在负载水平上的效率，

图4示出根据第一实施例具有处于不同状态的转换器的简化UPS系统，

图5示出在第一就绪状态的转换器时间图，

图6示出在第二就绪状态的转换器时间图，

图7示出在第三就绪状态的转换器时间图，

图8示出图示根据第一实施例的UPS系统执行的发明性方法的流程图。

标号列表

100	不间断电力供应（UPS）系统	102	转换器
				104	电力供应侧	106	负载侧
108	AC源	110	DC源
				112	AC电力总线	114	DC电力总线
116	输出电力总线	118	负载
				120	通信总线	122	控制设备
130	DC链路	132	第一输入转换器单元
				134	第二输入转换器单元	136	输出转换器单元
138	控制单元	140	旁路单元
				142	旁路AC源	144	共同参考
146	辅电力供应

具体实施方式

图1示出根据第一优选实施例的不间断电力供应（UPS）系统100的典型设置。该UPS系统100包括多个并联转换器102，其在UPS系统100的电力供应侧104与负载侧106之间并联连接。

在电力供应侧104上，UPS系统100包括作为主源的AC源108和作为辅源的DC源110，它们分别经由AC电力总线112和DC电力总线114并联连接到转换器102。在备选实施例中，多个AC源108和/或多个DC源110分别连接到AC电力总线112和DC电力总线114。

在负载侧106上，UPS系统100经由输出电力总线116连接到负载118。此外，转换器102经由通信总线120连接到控制设备122。尽管在负载侧106上示出通信总线120，要注意通信总线120独立于负载侧106或电力供应侧104。每个转换器102可以由控制设备122在经由通信总线120各自通信时单独激活、去活或采用任意操作模式设置。

每个转换器102具有相同设置。然而，在备选实施例中，转换器102可提供有不同性质。每个转换器102包括DC链路130，其在电力供应侧104连接到第一和第二输入转换器单元132、134。该第一和第二输入转换器单元132、134分别经由AC电力总线112和DC电力总线114连接到AC源108和DC源110。因此，第一输入转换器单元132是AC/DC转换器单元，并且第二输入转换器单元134是DC/DC转换器单元。在负载侧106上，DC链路130连接到输出转换器单元136，其根据负载118的需要提供输出功率。因此，输出转换器单元136可以是DC/AC转换器或DC/DC转换器，这取决于负载136的类型。输出转换器单元136经由输出电力总线116连接到负载118。输出转换器单元136在该实施例中是DC/DC转换器单元。

每个转换器进一步包括控制单元138，用于控制转换器单元132、134、136的操作，并且该控制单元138经由通信总线120从控制设备122接收命令。

再进一步地，转换器包括旁路单元140，其在负载失效情况下能够绕过转换器单元132、134、136和DC链路130。因此，旁路单元140在超过转换器电流源能力的过载或故障清理情形中被激活，例如以在负载侧实现熔断器熔断。旁路单元140连接到输出电力总线116和AC源108。在备选实施例中，旁路单元140连接到旁路AC源142，如在图2中指示的。

此外，如可以在图2中看到的，对转换器102提供共同参考144，其在该实施例中是AC源108的中性点。

图3示出指示对于单个转换器102在负载水平上的效率的效率曲线。该效率曲线对于所有不同转换器102存储在控制设备122中。如可以在图3中看到的，以标称功率操作的转换器102典型地未以最高效率操作。最高效率在该示例中是对近似40%的负载水平获得的并且对于更高和更低负载水平则减小的效率曲线。如可以在图3中看到的，因为由不依赖负载的系统功能形成的基本负载形成总损耗的大部分，转换器效率在低负载水平不佳。随着负载增加，效率提高，因为其他损耗（例如，电阻性和涡流（例如，基于感应器））仍然微小但向负载118交付电力。效率典型地随着系统硬件越过最佳成本效益操作点（例如，由于导线横截面的电阻性损耗）而降低。

根据UPS系统100的转换器102的数量选择效率曲线的细节水平。转换器102的数量越高，效率曲线的分辨率越高。在该实施例中，转换器102的效率作为系统参数提供，其存储在控制设备122中。因此，图3中示出的效率曲线存储在控制设备122中。效率曲线可甚至对具有相似或相同设置（具有不同参数）的转换器102也变化。

随后将描述根据优选实施例关于图8的UPS系统100的控制的方法。该方法在控制设备122上执行的软件（特别是UPS系统的固件）中实现。在需要的情况下，方法的一些步骤可在转换器102的控制单元138中实现。

在步骤S100中，确定UPS系统100的负载侧106处的系统负载水平。系统负载水平取决于负载118的当前功耗。

在步骤S110中，基于系统负载水平和取决于活动转换器102数量的系统效率确定需要的活动转换器102的数量。因此，在步骤S112中，对该数量的活动转换器102确定负载水平并且确定所有活动转换器102的效率。特别地，每个转换器102的负载水平与图3的效率曲线比较来确定转换器102的效率，由此在效率曲线上识别操作点并且转换器效率确定为在该操作点的转换器效率。基于转换器102的效率计算总系统效率。

在备选实施例中，基于个体效率曲线单独对每个转换器102确定转换器效率，其取决于转换器负载水平。

在步骤S114中，重复上文的步骤112，由此该计算基于活动转换器102的数量增加一这一假设。因此，基于系统负载水平和活动转换器102的数量加一来确定系统效率，由此系统负载水平用作将负载电力分配到所采取的活动转换器102和对每个转换器102计算效率的基础。基于该计算，确定总系统效率。

在步骤S116中，重复上文的步骤112，由此该计算基于活动转换器102的数量减小一这一假设。因此，基于系统负载水平和活动转换器102的数量减一来确定系统效率，由此系统负载水平用作用于将负载电力分配到所采取的活动转换器102并且对每个转换器102计算效率的基础。基于该计算，确定总系统效率。

在步骤S118中，基于上文的对该数量活动转换器102的总系统效率的确定来确定需要的活动转换器102的数量包括将对于该数量活动转换器102的总系统效率与对于该数量加一的活动转换器102的总系统效率和该数量减一的活动转换器102的总系统效率比较。活动转换器102的数量设置为在最高系统效率优于当前系统效率加上预定义阈值的情况下提供最高系统效率的值。阈值定义最小阈值，必须超过该最小阈值以便修改UPS系统100的配置，即修改活动转换器102的数量。阈值是基于UPS系统100的系统特性的用户定义值。

在备选实施例中，在步骤S110中，对系统负载定义负载带，并且在系统负载在负载带外的情况下修改具有最高系统效率的活动转换器102的数量。对于具有指定数量转换器1002的UPS系统100的指定配置，系统效率可以基于对于不同配置（即，对于不同数量的活动转换器102）的负载来确定。因此，根据负载水平，直接确定活动转换器102的数量。

在步骤S120中，激活基于上文的确定的需要数量的转换器102。方法返回步骤S100以持续监测系统负载水平并且以最大效率运行UPS系统。如可以在图4（其采用简化方式描绘图1的UPS系统而未示出DC源110、 DC电力总线114和旁路单元140）中看到的，通过示例，UPS系统100具有以AC源中性点和负载参考为中心的两个侧边DC链路130。不排除其他配置。在该示例中，用加粗连接连接到AC电力总线112和输出电力总线116的转换器102（标记为UPS 2…UPS N+x）贡献于负载支持。在图4顶部示出的转换器102（标记为UPS 1）不贡献于负载支持。

在修改实施例中，步骤S110进一步包括在另外考虑UPS系统100的操作模式和冗余水平情况下确定需要的活动转换器102的数量。这些设置是用户设置并且取决于例如在负载改变或活动转换器102失效使得需要替换情况下的期望响应时间。因此，可以激活额外转换器而不支持负载118，由此贡献于闲置损耗。

操作模式包括：双转换模式，也称为活动模式，其中转换器102全操作；和在线交互模式，其中通过使可能包含谐波的电流变成具有减少的谐波的公用事业电流/源电流而支持负载118。根据需要选择这些模式来执行UPS系统100操作的额外优化。

在另外的修改实施例中，不活动的转换器102保持在不同的就绪状态，这取决于需要的响应时间，使得转换器102可以例如在触发信号时激活并且将不同损耗加到总系统效率。变化的就绪状态暗指不同的激活时间和对总效率的不同影响。在任何情况下，转换器102维持系统通信水平以从控制设备118接收命令来使它们的操作状态从活动状态变成具有不同就绪状态的失活状态并且反之亦然。

使不活动的转换器102维持在变化的就绪状态包括：使不活动的转换器102维持连接到电力供应侧104和负载侧106，由此转换器102被赋能并且至少部分被激活但不贡献于在负载侧106提供电力；使不活动的转换器102维持连接到电力供应侧104和负载侧106，由此转换器102被赋能但失活；以及使不活动的转换器102连接到电力供应侧104和负载侧106，由此未对转换器102赋能。根据就绪状态，可以以短或增加的响应时间激活转换器102，使得控制设备122可以在负载118可接受的时间尺度（典型地，小于半周期或10ms）上足够快地激活与其他活动转换器102并联的转换器102。通过UPS系统100或转换器102响应时间、需要的冗余水平、负载118的已知行为和变化的就绪状态的静止损耗水平来确定就绪状态。

根据图5，不贡献于负载支持的转换器102连接到AC源108和负载118，但转换器单元132、134、136中没有一个通电。DC链路130通过输出转换器单元136的受控开关的反并联/续流二极管（从负载侧106）维持在来自AC源108的AC的峰值。因此，形成通过输出转换器单元136（其在图4中对编号为UPS 1的转换器描绘）的电流路径。

在该状态中，损耗源是支持转换器102的通信和控制（特别支持控制单元138）的转换器102的辅电力供应146，需要该控制单元138来维持转换器102的就绪以打开转换器102。转换器102的响应可以在毫秒数量级内实现。在该配置中，负载118可在打开第一输入转换器单元132和输出转换器单元136时遇到微小的瞬态事件。这发生是因为输出转换器单元（其典型地包括降压型转换器/逆变器）在DC链路130的电压水平和瞬时输出电压之间需要一定净空来维持正确调节。第一转换器单元132的响应通常在几毫秒数量级来将链路带到具有需要净空的调节。

也参考图6论述未贡献于负载支持的转换器102。转换器102连接到AC源108和负载118并且第一转换器单元132打开来使DC链路130维持在适当的正常操作水平。备选地，输出转换器单元136可以维持从负载侧106的DC链路130。

损耗比参考图5论述的状态的略微高些，因为在仅支持如参考图5论述的辅助功能时，第一转换器单元132或输出转换器单元136在非常低的负载时的损耗与参考图5论述的状态相比必须添加。第一转换器单元132可爆发式操作来使损耗最小化，由此对输出转换器单元136维持净空。在该操作状态，转换器102的响应可以在毫秒数量级实现。在该操作状态中，因为输出转换器单元136在链路与输出电压之间具有足够净空以在打开的时刻正确操作，负载118实际上将未遇到瞬态事件。

根据图7，未贡献于负载支持的转换器102连接到AC源108和负载118，但转换器单元132、134、136中没有一个通电。DC链路130断开。辅电力供应146如之前论述的那样支持控制和通信。对来自控制设备122的打开命令的响应因为DC链路在输出转换器单元136可以打开之前必须被预充电而很慢。响应时间具有秒数量级。然而，在该操作状态的损耗是最小的，因此可以在UPS系统100提供高冗余水平时选择该模式，使得转换器102的意外通电是不可能的。

尽管本发明已经在附图和前述描述中详细地图示和描述，这样的图示和描述要认为是说明性或示范性的而不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。对公开的实施例的其他变化形式可以被本领域内技术人员在从对附图、公开和附上的权利要求的学习来实践要求保护的本发明中所理解和实施。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除多数。某些措施在互相不同的从属权利要求中记载的仅该事实不指示这些措施的组合无法被有利地使用。在权利要求中的任何标号不应该解释为限制范围。

Claims

1.一种用于控制不间断电力供应系统（100）的方法，所述不间断电力供应系统（100）包括多个转换器（102）和控制设备（122），由此所述多个转换器（102）在所述不间断电力供应系统（100）的电力供应侧（104）与负载侧（106）之间并联连接，每个转换器（102）被提供成由所述控制设备（122）单独激活以将电力从所述电力供应侧（104）提供给所述负载侧（106），所述方法包括以下步骤：

确定在所述不间断电力供应系统（100）的所述负载侧（106）处的系统负载水平，

基于所述系统负载水平和取决于活动转换器（102）的数量的系统效率来确定需要的活动转换器（102）的数量，以及

基于上面的确定激活需要的所述数量的转换器（102）,

基于所述系统负载水平和取决于活动转换器（102）的数量的系统效率来确定需要的活动转换器（102）的数量的步骤包括根据活动转换器（102）的数量以及取决于转换器负载水平的已知转换器效率来确定所述系统效率,

根据活动转换器（102）的数量和取决于转换器负载水平的已知转换器效率来确定所述系统效率的步骤包括以下步骤：

基于所述系统负载水平和活动转换器（102）的数量确定系统效率；

在去除一个转换器（102）和/或添加一个转换器（102）时，基于所述系统负载水平和活动转换器（102）的数量确定系统效率；

从基于活动转换器（102）的数量所确定的系统效率以及在添加一个转换器（102）和/或去除一个转换器（102）时的活动转换器（102）的数量来确定最高系统效率，以及

基于所述系统负载水平和取决于活动转换器（102）的数量的系统效率来确定需要的活动转换器（102）的数量的步骤包括选择具有所述最高系统效率的活动转换器（102）的数量，

其特征在于

选择具有所述最高系统效率的活动转换器（102）的数量的步骤包括将所述最高系统效率和当前系统效率比较，并且在所述最高系统效率优于所述当前系统效率加上预定义阈值的情况下选择具有所述最高系统效率的活动转换器（102）的数量。

2.如权利要求1所述的方法，

其特征在于

根据活动转换器（102）的数量以及取决于转换器负载水平的已知转换器效率来确定所述系统效率的步骤包括根据活动转换器（102）的数量和单独对于每个转换器（102）的取决于转换器负载水平的已知转换器效率确定所述系统效率并且根据每个个体转换器（102）的效率确定所述系统效率。

3.如权利要求1所述的方法，

其特征在于

所述方法包括提供所述转换器（102）的效率曲线或效率表的额外步骤，并且

基于所述系统负载水平和活动转换器（102）的数量确定系统效率的步骤包括在所述效率曲线或所述效率表上识别操作点和该操作点的转换器效率。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，

其特征在于

选择具有所述最高系统效率的活动转换器（102）的数量的步骤包括对所述系统负载定义负载带，并且在所述系统负载在所述负载带外的情况下选择具有所述最高系统效率的活动转换器（102）的数量。

5.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其特征在于

基于所述系统负载水平和取决于活动转换器（102）的数量的系统效率来确定需要的活动转换器（102）的数量的步骤包括在另外考虑所述不间断电力供应系统（100）的操作模式和冗余水平的情况下确定需要的活动转换器（102）的数量。

6.如权利要求5所述的方法，

其特征在于

所述操作模式包括：双转换模式，也称为活动模式，其中转换器（102）全操作；和在线交互模式，其中通过使可能包含谐波的负载电流变成具有减少的谐波的公用事业电流/源电流来支持所述负载（118）。

7.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其特征在于

所述方法包括基于激活时间和对总效率的影响使不活动的转换器（102）维持在变化的就绪状态的步骤，由此所述转换器（102）维持系统通信水平来接收命令以使它们的操作状态从活动状态变成具有不同就绪状态的去活状态并且使它们的操作装置从具有不同就绪状态的去活状态变成活动状态。

8.如权利要求7所述的方法，

其特征在于

使不活动的转换器（102）维持在变化的就绪状态的步骤包括：

使不活动的转换器（102）维持连接到所述电力供应侧（104）和所述负载侧（106），由此所述转换器（102）被赋能并且至少部分被激活但不贡献于在所述负载侧（106）处提供电力，

使不活动的转换器（102）维持连接到所述电力供应侧（104）和所述负载侧（106），由此所述转换器（102）被赋能但失活，以及

使不活动的转换器（102）维持连接到所述电力供应侧（104）和所述负载侧（106），由此未对所述转换器（102）赋能。

9.一种在其上存储有指令的计算机可读介质，所述指令用于控制所述不间断电力供应系统（100）来执行如前述方法权利要求1至8中的任一项所述的方法。

10.一种不间断电力供应系统（100），其包括多个转换器（102）和控制设备（122），由此所述多个转换器（102）在所述不间断电力供应系统（100）的电力供应侧（104）与负载侧（106）之间并联连接，每个转换器（102）被提供成被所述控制设备（122）单独激活来将电力从所述电力供应侧（104）提供给所述负载侧（106），并且所述控制设备（122）执行如上述方法权利要求1至8中的任一项所述的方法。