CN106849325B - 一种模块化ups及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化UPS及其工作方法，属于电力领域，以充分利用模块化UPS中的功率模块，提高系统性能。所述方法包括：获取模块化UPS的工作参数，所述工作参数包括：输入电压参数、负载参数和电池参数；根据所述模块化UPS的工作参数中的至少一个，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下，其中，所述模块化UPS包括K个所述工作模块，且2≤K。本发明用于UPS供电。

Description

一种模块化UPS及其工作方法
技术领域
本发明涉及电力领域，特别涉及一种模块化UPS及其工作方法。
背景技术
不间断电源(Uninterruptible Power Supply，以下简称：UPS)是在市电停电时能够接替市电持续供应电力的设备。UPS的出现大大提高了用户用电的可靠性，避免因停电造成用户损失。
近年来，模块化UPS因配置灵活等优点越来越受到人们的青睐。模块化UPS中设置有多个功率模块，所有功率模块发挥的功能完全相同，例如所有功率模块都发挥市电供电功能。但是，这样会使功率模块没有得到充分利用，从而造成资源浪费。
发明内容
本发明实施例提供了一种模块化UPS及其工作方法，以充分利用模块化UPS中的功率模块，提高系统性能。
一方面，提供一种模块化UPS的工作方法，所述方法包括：获取模块化UPS的工作参数；根据所述模块化UPS的工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下。
其中，所述工作模式包括：电池供电模式、市电供电模式、回馈模式和充电模式。
本发明实施例通过考虑模块化UPS的工作参数来调整功率模块的工作模式来保证各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下，如此可以按照需要来利用UPS上的功率模块，可以充分利用模块化UPS中的功率模块，提高功率模块的利用率，进而提高模块化UPS的系统性能。
其中，所述工作参数可包括内部工作参数和外部工作参数，内部工作参数可包括功率模块的数目，外部工作参数可包括：输入电压参数、负载参数和电池参数等。即，在调整模块化UPS上的功率模块的工作模式时，可通过考虑所述模块化UPS的工作参数中的至少一个，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式。
在本发明实施例中，属于外部工作参数的输入电压参数可包括电压幅值和频率，属于外部工作参数的电池参数可包括电池剩余容量，属于外部工作参数的负载参数包括负载容量和负载类型。通过单独考虑外部工作参数或者结合功率模块数目和外部工作参数可以对模块化UPS上各个功率模块的工作模式实现灵活调整，以提高系统性能。
单独考虑外部工作参数来调整模块化UPS上各个功率模块的工作模式可以包括如下四种情形。
在第一种情形下，所述输入电压参数包括电压幅值和频率。所述根据所述模块化UPS的外部工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式可包括：确定输入电压幅值和频率是否符合预设阈值；确定电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的L个功率模块的工作模式调整为电池供电模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤L＜K。一般地，在中国，市电电压预设阈值是220V，频率是50Hz。而在其他国家，市电电压的预设阈值为该国规定的值，本发明对具体预设阈值不做具体限定，以满足实际需要为准。在电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值时，通过将功率模块调整为电池供电模式，能够保证负载供电可靠性。
在第二种情形下，所述电池参数包括电池剩余容量。所述根据所述模块化UPS的外部工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式可包括：确定电池剩余容量是否小于第一阈值；确定电池剩余容量小于第一阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的P个功率模块的工作模式调整为充电模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤P＜K在电池剩余容量小于第一阈值时，通过将功率模块调整为充电模式，能够实现大功率充电，缩短充电时间。
在第三种情形下，所述负载参数包括负载容量。所述根据所述模块化UPS的外部工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式可包括：确定负载容量是否小于第二阈值；确定负载容量小于第二阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的Q个功率模块的工作模式调整为回馈模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤Q＜K。在负载容量小于第二阈值时，通过将功率模块调整为回馈模式，可以避免出现环流，提高功率模块并联的可靠性。
在第四种情形下，所述负载参数包括负载类型，所述负载类型包括能量回馈型负载。所述根据所述模块化UPS的外部工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式可包括：确定输出负载为能量回馈型负载，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的R个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤R＜K。在输出负载为能量回馈型负载时，通过将功率模块调整为回馈模式或充电模式，可以将能量回馈型负载的能量反馈会电网或对电池充电，实现资源充分利用，节约能源。
结合功率模块数目和外部工作参数来调整模块化UPS上各个功率模块的工作模式可具体为：在功率模块数目有限的情况下，优先保证输出负载供电可靠性。在此基础上再考虑对电池充电或者避免环流问题。具体地，根据所述模块化UPS的内部工作参数和外部工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式可具体为：确定电压幅值和频率是否符合预设阈值；确定电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的S个功率模块的工作模式调整为电池供电模式，使得模块化UPS的输出满足负载的功率需求，其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤S＜K；在满足负载功率需求的基础上，确定模块化UPS上是否存在除向负载提供功率之外的多余的功率模块；在模块化UPS上存在多余的功率模块时，执行以下步骤：
确定电池容量是否小于第一阈值；当电池容量小于第一阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为充电模式；
或者，确定负载容量是否小于第二阈值；当负载容量小于第二阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
或者，确定输出负载是否为能量回馈型负载；当输出负载为能量回馈型负载时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式。
这种具体的结合功率模块数目和外部工作参数来调整模块化UPS上各个功率模块的工作模式的方式可以在满足负载供电可靠性的基础上，进一步实现对电池的快速充电或避免回流，充分满足应用需求。
这里需要指出的是，在本文中，L、P、Q、R、S取正整数，且L、P、Q、R、S的取值可以相同，也可以相同，本发明对此并不限定。
在本发明实施例中，所述模块化UPS上的各个功率模块初始可设置为处于市电供电模式下。即，市电供电模式可以为各个功率模块的默认工作模式。此外，当电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，可将电池供电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当电池容量恢复为不小于第一阈值时，将充电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当负载容量变为不小于第二阈值时，将回馈模式下的功率模块调整为市电供电模式。
当然，在本发明实施例中，在模块化UPS上不存在多余的功率模块的情况下，当电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，可执行以下步骤：
确定电池容量是否小于第一阈值，在电池容量小于第一阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为充电模式；
或者，确定负载容量是否小于第二阈值，在负载容量小于第二阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式；
或者，确定输出负载是否为能量回馈型负载，在输出负载为能量回馈型负载时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式或充电模式。
即，当模块化UPS上的功率模块数目不足时，在保证负载供电可靠性的基础上，一旦有功率模块不需要处于电池供电模式进行供电，可将一或多个这种功率模块按照需求进行调整，以更好地利用各种模式的优点。
另外，需要指出的是，本发明实施例提供的模块化UPS上的功率模块可以按照需要从一种工作模式自由地切换到另一种工作模式。具体地，调整为电池供电模式的功率模块之前的工作模式为：市电供电模式、充电模式或反馈模式；调整为充电模式的功率模块之前的工作模式为：市电供电模式、电池供电模式或反馈模式；调整为回馈模式的功率模块之前的工作模式为：市电供电模式、充电模式或电池供电模式。
另一方面，提供一种模块化UPS，包括功率模块、旁路模块和控制模块，所述控制模块与所述功率模块和所述旁路模块连接。其中，所述控制模块，用于获取模块化UPS的工作参数；根据所述模块化UPS的工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下。
其中，所述工作参数包括内部工作参数和外部工作参数，内部工作参数包括功率模块的数目，外部工作参数包括：输入电压参数、负载参数和电池参数。所述控制模块可具体用于：根据所述模块化UPS的工作参数中的至少一个，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式。
可选地，在一种情形下，所述输入电压参数包括电压幅值和频率，所述控制模块具体用于：确定电压幅值和频率是否符合预设阈值；确定电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的L个功率模块的工作模式调整为电池供电模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤L＜K。
可选地，在一种情形下，所述电池参数包括电池剩余容量。所述控制模块具体用于：确定电池剩余容量是否小于第一阈值；确定电池剩余容量小于第一阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的P个功率模块的工作模式调整为充电模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤P＜K。
可选地，在一种情形下，所述负载参数包括负载容量。所述控制模块具体用于：确定负载容量是否小于第二阈值；确定负载容量小于第二阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的Q个功率模块的工作模式调整为回馈模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤Q＜K。
可选地，在一种情形下，所述负载参数包括负载类型，所述负载类型包括能量回馈型负载。所述控制模块具体用于：确定输出负载为能量回馈型负载，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的R个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式。其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤R＜K。
可选地，在一种情形下，所述输入电压参数包括电压幅值和频率，所述电池参数包括电池剩余容量，所述负载参数包括负载容量和负载类型；
所述控制模块具体用于：确定电压幅值和频率是否符合预设阈值；确定电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的S个功率模块的工作模式调整为电池供电模式，使得模块化UPS的输出满足负载的功率需求，其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤S＜K；
确定模块化UPS上是否存在满足负载的功率需求之外的多余的功率模块；在模块化UPS上存在多余的功率模块时，执行以下步骤：
确定电池容量是否小于第一阈值；当电池容量小于第一阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为充电模式；
或者，确定负载容量是否小于第二阈值；当负载容量小于第二阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
或者，确定输出负载是否为能量回馈型负载；当输出负载为能量回馈型负载时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式。
这里需要指出的是，在本文中，L、P、Q、R、S取正整数，且L、P、Q、R、S的取值可以相同，也可以相同，本发明对此并不限定。
可选地，在一种情形下，所述模块化UPS上的功率模块初始处于市电供电模式下，所述控制模块还用于：当电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，将电池供电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当电池容量恢复为不小于第一阈值时，将充电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当负载容量变为不小于第二阈值时，将回馈模式下的功率模块调整为市电供电模式。
可选地，在本发明实施例中，调整为电池供电模式的功率模块之前的工作模式为：市电供电模式、充电模式或反馈模式；
调整为充电模式的功率模块之前的工作模式为：市电供电模式、电池供电模式或反馈模式；
调整为回馈模式的功率模块之前的工作模式为：市电供电模式、充电模式或电池供电模式。
可选地，在模块化UPS上不存在多余的功率模块的情况下，所述控制模块还可用于：
当电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，执行以下步骤：
确定电池容量是否小于第一阈值，在电池容量小于第一阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为充电模式；
或者，确定负载容量是否小于第二阈值，在负载容量小于第二阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式；
或者，确定输出负载是否为能量回馈型负载，在输出负载为能量回馈型负载时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式或充电模式。
本发明实施例提供的模块化UPS及其工作方法，根据工作参数，调整模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下，如此，能够充分利用模块化UPS中的功率模块，提高模块化UPS的系统性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的模块化UPS的结构示意图；
图2A显示的是功率模块在市电供电模式下的示意图；
图2B显示的是功率模块在电池供电模式下的示意图；
图2C显示的是功率模块在回馈模式下的示意图；
图2D显示的是功率模块在充电模式下的示意图；
图3A是本发明实施例提供的一种模块化UPS工作方法的流程图；
图3B-3E是应用本发明实施例提供的调整方法于模块化UPS后的功能示意图；
图4是本发明实施例提供的一种模块化UPS工作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的模块化UPS的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中的模块化UPS包括功率模块、旁路模块和控制模块，所述控制模块与所述功率模块和所述旁路模块连接。其中：
功率模块:模块化UPS的核心组成部分，实现功率变化功能,功率模块可以有多个，例如如图1所示，有1～n个模块冗余并联，其中n为正整数。
旁路模块:模块化UPS的静态旁路，旁路模块可分散到功率模块内，也可以集中在一个模块内。图1所示的是旁路模块集中在一个单独的模块中的情形。本发明实施例中的旁路模块可以具体为静态转换开关(Static Transfer Switch，STS)。
控制模块:实现对模块化UPS的控制、显示、通讯、并机等功能。控制模块可通过引线与旁路模块和功率模块连接，以实现对旁路模块和功率模块的控制。
图1中还示出了配电模块，包括旁路输入配电、市电输入配电、电池输入配电和交流输出配电。配电模块与模块化UPS一起组成了模块化UPS系统。配电模块的内部可置有输入/输出/电池开关和功率接线端口，还可含有滤波和防雷器件。
在本发明实施例中，模块化UPS上的功率模块可以在各种不同工作模式下工作。本发明实施例中的工作模式包括但不限于，市电供电模式、电池供电模式、回馈模式和充电模式。下面参照图2A-2D对本发明实施例中的各种工作模式进行进一步介绍。
图2A显示的是功率模块在市电供电模式下的示意图。如图2A所示，市电正常时，市电电流通过AC/DC(交流/直流)电路将交流电整流成直流电在直流母线上传输，通过DC/AC(直流/交流)电路将直流电逆变成交流电输出给负载。同时，直流母线上传输的直流电通过DC/DC电路给电池充电。
图2B显示的是功率模块在电池供电模式下的示意图。如图2B所示，市电异常时可由电池供电，此时功率模式处于电池供电模式下。在电池供电模式下，AC/DC电路不发挥作用，电池输入的市电电流通过DC/DC(直流/直流)电路转变成直流电在直流母线上传输,再通过DC/AC电路逆变成交流电输出给负载。
图2C显示的是功率模块在回馈模式下的示意图。如图2C所示，回馈模式的情形与市电供电模式相反。在回馈模式下，来自负载的交流电通过DC/AC电路整流成直流电在直流母线上传输,再通过AC/DC电路将直流电逆变成交流电，最终反馈回电网。此功能用于能量回馈型负载,如电动机等。回馈模式可用于能量回收再利用以节约能源,提高可靠性。
图2D显示的是功率模块在充电模式下的示意图。如图2D所示，在充电模式下，AC/DC电路和DC/AC电路的功能相同。其中，AC/DC电路将来自输入电网的交流电整流成直流电在直流母线上传输，DC/AC电路将来自负载的交流电整流成直流电在直流母线上传输，再通过DC/DC电路给电池充电。由于有2两部分电路(即，AC/DC电路和DC/AC电路)同时将交流电转换成直流线，充电的输入功率可加倍，从而提高充电功率，实现大功率充电功能。
这里需要指出的是，市电供电模式和回馈模式下也可以给电池充电，但这两种模式下的充电功率相对于充电模式而言较小，本发明实施例中提到的充电模式是指的图2D所示的这种大功率充电的模式，而不是市电供电模式和回馈模式。
图3是本发明实施例提供的一种模块化UPS工作方法的流程图。参照图3，本发明实施例提供的模块化UPS工作方法可包括：
31、获取模块化UPS的工作参数，所述工作参数包括输入电压参数、负载参数和电池参数。
其中，输入电压参数、负载参数和电池参数等可以为模块化UPS的外部工作参数。所述输入电压参数包括电压幅值和频率，所述电池参数包括电池剩余容量、电池的额定容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压等。所述负载参数包括负载容量和负载类型。负载类型可以分为能量回馈型负载和非能量回馈型负载，非能量回馈型负载的例子包括但不限于电阻、电感、电容等，能量回馈型负载的例子包括但不限于电动机等。本发明实施例中还可获取诸如功率模块的数目等内部工作参数。
如图1所述，在本发明实施例中，模块化UPS一端与提供市电的电网相连，另一端和负载相连。模块化UPS可以利用内部的各种电路获知自身的内部工作参数和外部工作参数。例如，当来自电网的市电输入到模块化UPS时，模块化UPS即可利用自身内部的电路获知市电输入电压的幅值和频率等信息。同理，当模块化UPS连接负载时，模块化UPS也可利用自身内部的电路获知诸如负载容量、负载类型等负载参数信息。
32、根据所述模块化UPS的工作参数中的至少一个，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下。
其中，所述模块化UPS包括K个所述工作模块，且2≤K。本发明实施例中，处于相同工作模式下的功率模块的数目可以根据实际工况自动调整，以最大程度提高功率模块的利用率,从而取得最优的系统性能。
本发明实施例中，模块化UPS可基于内部工作参数调节所述模块化UPS上的各个功率模块的工作模式，可基于外部工作参数调节所述模块化UPS上的各个功率模块的工作模式，也可以基于内部工作参数和外部工作参数调节所述模块化UPS上的各个功率模块的工作模式。
无论利用哪一种方式来调节功率模块的工作模式，在经过调整后，各个功率模块的工作模式可以处于相同的工作模式，例如都为充电模式，也可以不都在同一种工作模式下，例如一些功率模块处于市电供电模式下，一些功率模块处于电池供电模式下。
下面对各种不同的调节方式分别进行具体阐释。
1)基于输入电压参数调节功率模块的工作模式
在模块化UPS基于输入电压参数调节所述模块化UPS上的各个功率模块的工作模式的情形下，步骤32可具体为：确定电压幅值和频率是否符合预设阈值；确定电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS上的至少一个功率模块的工作模式调整为电池供电模式。其中，调整为电池供电模式的功率模块的数目可小于模块化UPS上的功率模块的总数。
如图3B所示，功率模块1～m工作市电逆变下,功率模块3～n工作在电池逆变下，实现市电与电池联合供电。这种调节方式可以实现电池在线容量核对/健康度测试同时，保证足够的模块工作在市电逆变下，保证系统可靠性。
2)基于电池参数调节功率模块的工作模式
在模块化UPS基于电池参数调节所述模块化UPS上的各个功率模块的工作模式的情形下，步骤32可具体为：确定电池剩余容量是否小于第一阈值；确定电池剩余容量小于第一阈值，将所述模块化UPS上的至少一个功率模块的工作模式调整为充电模式。其中，调整为充电模式的功率模块的数目可小于模块化UPS上的功率模块的总数。
其中，第一阈值可以根据需要来设置，例如第一阈值为电池总电量的10％或20％等。
同时需要指出的是，在本文中，可以一个功率模块对应一组电池，也可以所有功率模块对应同一组电池。当一个功率模块对应一组电池时，控制模块可对每个功率模块对应的电池剩余容量进行判定，并在电池剩余容量小于第一阈值对该功率模块进行调整。
如图3C所示，功率模块1～m工作市电逆变下,功率模块3～n工作在充电模式下。这种调节方式保证逆变供电同时，模块化UPS实现大功率充电，适合大容量备电系统和快充系统(锂电池)。
3)基于负载参数调节功率模块的工作模式
其中，负载参数可以包括负载容量和负载类型等。
在负载参数为负载容量时，步骤32可具体为：确定负载容量是否小于第二阈值；确定负载容量小于第二阈值，将所述模块化UPS上的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式。其中，调整为回馈模式的功率模块的数目可小于模块化UPS上的功率模块的总数。
在负载参数为负载类型时，步骤32可具体为：确定输出负载类型是否为能量回馈型负载，在输出负载为能量回馈型负载时，将所述模块化UPS上的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式。如此，可以吸收能量回馈型负载回馈的能量。
其中，能量回馈型负载的一个典型例子是电动机，在确定电动机发生反转时可以将所述模块化UPS上的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式。
当然，若确定电动机未发生反转，可不将功率模块调整为回馈模式。
如图3D所示，功率模块1～m工作市电逆变下,功率模块n工作在回馈模式下。在这种调节方式下，功率模块n工作在回馈模式下，作用相当于阻性负载，可以解决多功率模块并联空载运行环流问题，使超多功率模块并联的系统可靠性大大提升。
4)基于内部工作参数和外部工作参数调节功率模块的工作模式
模块化UPS的内部工作参数包括功率模块的数目，模块化UPS的外部工作参数包括输入电压参数、负载参数和电池参数。其中，市电输入电压参数可包括电压幅值和频率等。负载参数可以包括负载容量、负载类型等。电池参数可包括电池剩余容量等。
根据所述模块化UPS的内部工作参数和外部工作参数，调节所述模块化UPS上的各个功率模块的工作模式可包括：
确定电压幅值和频率是否符合预设阈值；
确定电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS上的至少一个功率模块的工作模式调整为电池供电模式，使得模块化UPS的输出满足负载的功率需求，其中，调整为电池供电模式的功率模块的具体数目以保证满足负载的功率需求为准，且可小于模块化UPS上的功率模块的总数；
在模块化UPS的输出满足负载的功率需求之后，确定模块化UPS上是否存在多余的功率模块；
在模块化UPS上存在多余的功率模块时，执行以下步骤：
确定电池容量是否小于第一阈值；当电池容量小于第一阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为充电模式；
或者，确定负载容量是否小于第二阈值；当负载容量小于第二阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
或者，确定输出负载是否为能量回馈型负载；当输出负载为能量回馈型负载时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式。
这里需要说明的是，本文中提到的“多余的功率模块”是指除开那些为了给负载提供功率而在市电供电模式或电池供电模式下工作的功率模块之后，模块化UPS上剩下的功率模块。举例而言，假定模块化UPS上存在10个功率模块，初始都处于市电供电模式下。当市电输入电压参数异常时，假定将6个功率模块从市电供电模式切换到电池供电模式，若处于电池供电模式的这6个功率模块的输出能够满足负载的功率需求，则模块化UPS上的处于市电供电模式下的4个功率模块为多余的供电模块；若处于电池供电模式的这6个功率模块的功率输出不能够满足负载的功率需求，还需要加上1个处于市电供电模式下的功率模块的功率输出才能够满足负载的功率需求，则模块化UPS上的处于市电供电模式下的另外3个功率模块为多余的功率模块。
如图3E所示，功率模块1工作市电逆变下，功率模块2工作在电池模式下,功率模块3工作在充电模式下，功率模块n工作在回馈模式下。这种调节方式可以兼顾上面图3B-3D所示情况的各种优点。
在模块化UPS上的功率模块足够多时，即在经过上面的方式自动调节功率模块的工作模式后，如果还存在工作模式未经过调整的功率模块，此时可将所述模块化UPS上的这些未经过调整的功率模块设置为充电模式或市电模式。当然，在模块化UPS上的功率模块并不充足时(例如，模块化UPS上的全部功率模块均处于充电模式下，并无多于功率模块)，工作模式经过调整的功率模块一旦完成当前使命，可以立即用于后一次调整。例如，处于电池供电模式的功率模块在市电输入电压恢复为正常预设阈值后，如果电池容量小于第一阈值，可将自身的工作模式调整为充电模式，以加快充电过程。又例如，处于电池供电模式的功率模块在市电输入电压恢复为正常预设阈值后，在负载容量小于第二阈值时，可将自身的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式。又例如，处于电池供电模式的功率模块在市电输入电压恢复为正常预设阈值后，在输出负载为能量回馈型负载时，可将自身的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式或充电模式。
在上面的各种调节方式中，可将所述模块化UPS上的各个功率模块初始设置为处于市电模式下。
同时，在外部工作参数变为不需继续调整功率模块的工作模式时，可以将功率模块恢复为默认工作模式，其中默认工作模式可以为市电供电模式，当然也可以根据需要来设定默认工作模式。
需要指出的是，在上面各种调节方式中，调整为电池供电模式的功率模块之前的工作模式可以为：市电模式、充电模式或反馈模式；调整为充电模式的功率模块之前的工作模式可以为：市电模式、电池供电模式或反馈模式；调整为回馈模式的功率模块之前的工作模式可以为：市电模式、充电模式或电池供电模式。也就是说，本发明实施例中，功率模块的工作模式可以按照需要自由切换。
本发明实施例提供的模块化UPS工作方法，在不增加成本的前提下，通过优化模块化UPS的控制方案，可根据模块化UPS的外部工作参数，自动调节各功率模块工作模式，使不同功能模式下的功率模块组合，充分利用多余模块，同时提升系统性能和可靠性。
图4是本发明实施例提供的一种模块化UPS工作方法的流程图。参照图4，本发明实施例提供的模块化UPS工作方法可包括：
41、获取模块化UPS的内部工作参数和外部工作参数。其中，内部工作参数包括功率模块的数目，外部工作参数包括：输入电压参数、负载参数和电池参数。
42、确定电压幅值和频率是否符合预设阈值。如果电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，则执行步骤43；如果电压幅值和频率均符合预设阈值，则执行步骤45。
43、确定电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS上的至少一个功率模块的工作模式调整为电池供电模式，使得模块化UPS的输出满足负载的功率需求。其中，调整为电池供电模式的功率模块的具体数目以满足负载的功率需求为准。
具体地，若市电输入电压发生异常，如电压降低,超出预设阈值限定范围,则无法保证可靠供电。在侦测到输入电压异常后，控制模块会发命令给整流/逆变/充放电这三个功率单元电路,转变功率模块的工作模式,从充电模式切换到电池供电模式。
44、确定模块化UPS上是否存在满足负载的功率需求之外的多余的功率模块。在模块化UPS上存在多余的功率模块时，执行步骤45；在模块化UPS上不存在多余的功率模块时，执行步骤46。
这里需要说明的是，本文中提到的“多余的功率模块”是指除开那些为了给负载提供功率而在市电供电模式或电池供电模式下工作的功率模块之后，模块化UPS上剩下的功率模块。
45、在模块化UPS上存在多余的功率模块时，执行以下步骤：
4511、确定电池容量是否小于第一阈值；
4512、当电池容量小于第一阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为充电模式；
4521、确定负载容量是否小于第二阈值；
4522、当负载容量小于第二阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
4531、确定输出负载是否为能量回馈型负载；
4532、当输出负载为能量回馈型负载时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式。
需要指出的是，步骤4511、4521和4531是平行的，可没有优先次序之分，执行时可按照需要从中任选一个先执行。例如，可先选择执行步骤4531，当在步骤4531确定输出负载为能量回馈型负载时可执行4532，而在输出负载不为能量回馈型负载时，可从步骤4511和4521中任选一个先执行。以选择步骤4521为例，若步骤4521中确定负载容量小于第二阈值，可执行步骤4522。若在步骤4521中确定负载容量不小于第二阈值时，可执行步骤4511。若在步骤4511确定电池容量小于第一阈值，可执行步骤4512。若在步骤4511确定出电池容量不小于第一阈值，此时，可将多余的功率模块按照需要设置为任一工作模式，例如市电工作模式。
同样地，也可先执行步骤4511，当在步骤4511确定电池容量小于第一阈值时可执行步骤4512，而在电池容量不小于第一阈值时，可从步骤4521和4531中任选一个先执行。以选择步骤4521为例，若步骤4521中确定负载容量小于第二阈值，可执行步骤4522。若在步骤4521确定负载容量不小于第二阈值时，可执行步骤4531。若在步骤4531确定输出负载为能量回馈型负载，则执行步骤4532。若在步骤4531确定输出负载不为能量回馈型负载，此时，可将多余的功率模块按照需要设置为任一工作模式，例如市电工作模式。
46、在模块化UPS上不存在多余的功率模块的情况下，确定电压幅值和频率是否都恢复为符合预设阈值？当电压幅值和频率没有恢复为符合预设阈值时，流程结束；当电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，执行步骤4511、4521或4531。即：
确定电池容量是否小于第一阈值，在电池容量小于第一阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为充电模式；
或者，确定负载容量是否小于第二阈值，在负载容量小于第二阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式；
或者，确定输出负载是否为能量回馈型负载，在输出负载为能量回馈型负载时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式或充电模式。
同时需要说明的是，在本发明实施例中，当电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，还可将电池供电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当电池容量恢复为不小于第一阈值时，可将充电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当负载容量变为不小于第二阈值时，可将回馈模式下的功率模块调整为市电供电模式。
本发明实施例提供的模块化UPS工作方法，根据模块化UPS上功率模块的数目，灵活调整各个功率模块的工作模式，保证模块化UPS上的功率模块可以工作在不同模式下并自由组合,最大程度利用功率模块,提升系统性能和可靠性。
参照图1，本发明实施例提供一种模块化UPS，包括功率模块、旁路模块和控制模块，所述控制模块与所述功率模块和所述旁路模块连接。其中，所述控制模块，用于获取模块化UPS的工作参数；根据所述模块化UPS的工作参数，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下。
控制模块调整所述模块化UPS上的功率模块的工作模式的具体过程可参照上文描述，在此不再赘述。
本发明实施例提供的模块化UPS，根据工作参数，调整模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式下，如此，能够充分利用模块化UPS中的功率模块，提高模块化UPS的系统性能。
需要说明的是：上述实施例提供的模块化UPS仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将UPS的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的模块化UPS和模块化UPS工作方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模块化不间断电源UPS的工作方法，其特征在于，所述方法包括：
获取模块化UPS的工作参数，所述工作参数包括：输入电压参数、负载参数和电池参数；
确定所述输入电压参数是否符合预设阈值，所述输入电压参数包括电压幅值和频率；
确定所述输入的电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值，将所述模块化UPS的K个功率模块中的S个功率模块的工作模式调整为电池供电模式，使得所述模块化UPS的输出满足负载的功率需求，其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤S＜K；
确定模块化UPS上是否存在除向负载提供功率之外的多余的功率模块；
在模块化UPS上存在多余的功率模块时，执行以下步骤：
确定所述电池参数是否小于第一阈值，所述电池参数包括电池剩余容量；当电池剩余容量小于第一阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为充电模式；
或者，确定所述负载参数是否小于第二阈值，所述负载参数包括负载容量；当所述负载容量小于第二阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
或者，确定所述负载参数指示的输出负载类型是否为能量回馈型负载，所述负载参数包括负载类型；当输出负载为能量回馈型负载时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式；
所述模块化UPS上的功率模块初始处于市电供电模式下，所述方法还包括：当所述输入电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，将电池供电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当所述电池剩余容量恢复为不小于第一阈值时，将充电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当所述负载容量变为不小于第二阈值时，将回馈模式下的功率模块调整为市电供电模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在模块化UPS上不存在多余的功率模块的情况下，当所述输入的电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，执行以下步骤：
确定所述电池剩余容量是否小于第一阈值，在所述电池剩余容量小于第一阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为充电模式；
或者，确定所述负载容量是否小于第二阈值，在所述负载容量小于第二阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式；
或者，确定所述负载参数指示的输出负载类型是否为能量回馈型负载，在输出负载为能量回馈型负载时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式或充电模式。
3.一种模块化不间断电源UPS的工作方法，其特征在于，所述方法包括：
获取模块化UPS的工作参数，其中，所述工作参数包括：输入电压参数、负载参数和电池参数；
根据所述模块化UPS的工作参数中的至少一个，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式，所述模块化UPS包括K个所述工作模块，且2≤K；
所述根据所述模块化UPS的工作参数中的至少一个，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式包括：
确定所述负载参数是否小于第二阈值，所述负载参数包括负载容量；确定所述负载容量小于第二阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的Q个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
或者，确定所述负载参数指示的输出负载类型是否为能量回馈型负载，所述负载参数包括输出负载类型，当所述输出负载类型为能量回馈型负载时，将所述模块化UPS的K个功率模块中的R个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式；
或者，确定所述输入电压参数是否符合预设阈值，所述输入电压参数包括电压幅值和频率；确定所述输入电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值时，将所述模块化UPS的K个功率模块中的L个功率模块的工作模式调整为电池供电模式；
或者，确定所述电池参数是否小于第一阈值，所述电池参数包括电池剩余容量；确定所述电池剩余容量小于第一阈值，将所述模块化UPS的K个功率模块中的P个功率模块的工作模式调整为充电模式；
其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤P＜K。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述工作模式包括：电池供电模式、市电供电模式、回馈模式和充电模式。
5.一种模块化不间断电源UPS，其特征在于，包括功率模块、旁路模块和控制模块，所述控制模块分别与所述功率模块和所述旁路模块连接，
所述控制模块，用于获取模块化UPS的工作参数，所述工作参数包括：输入电压参数、负载参数和电池参数；确定所述输入电压参数是否符合规格预设阈值，所述输入电压参数包括电压幅值和频率；确定所述输入的电压幅值和频率中的至少一者不符合规格预设阈值，将所述模块化UPS的K个功率模块中的S个功率模块的工作模式调整为电池供电模式，使得所述模块化UPS的输出满足负载的功率需求，其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤S＜K；确定模块化UPS上是否存在除向负载提供功率之外的多余的功率模块；在模块化UPS上存在多余的功率模块时，执行以下步骤：
确定所述电池容量电池参数是否小于第一阈值，所述电池参数包括电池剩余容量；当电池剩余容量小于第一阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为充电模式；
或者，确定所述负载容量参数是否小于第二阈值，所述负载参数包括负载容量；当所述负载容量小于第二阈值时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
或者，确定所述负载参数指示的输出负载类型是否为能量回馈型负载，所述负载参数包括负载类型；当输出负载为能量回馈型负载时，将所述多余的功率模块中的至少一个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式；
所述模块化UPS上的功率模块初始处于市电供电模式下，所述控制模块还用于：当电压幅值和频率恢复为符合预设阈值时，将电池供电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当所述电池容量恢复为不小于第一阈值时，将充电模式下的功率模块调整为市电供电模式；当所述负载容量变为不小于第二阈值时，将回馈模式下的功率模块调整为市电供电模式。
6.根据权利要求5所述的模块化UPS，其特征在于，所述控制模块还用于：
在模块化UPS上不存在多余的功率模块的情况下，当所述输入的电压幅值和频率恢复为符合规格预设阈值时，执行以下步骤：
确定所述电池剩余容量是否小于第一阈值，在所述电池剩余容量小于第一阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为充电模式；
或者，确定所述负载容量是否小于第二阈值，在所述负载容量小于第二阈值时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式；
或者，确定输出负载所述负载参数为指示的输出负载类型是否为能量回馈型负载，在输出负载为能量回馈型负载时，将至少一个功率模块的工作模式从电池供电模式调整为回馈模式或充电模式。
7.一种模块化不间断电源UPS，其特征在于，包括功率模块、旁路模块和控制模块，所述控制模块与所述功率模块和所述旁路模块连接，
所述控制模块，用于获取模块化UPS的工作参数，其中，所述工作参数包括：输入电压参数、负载参数和电池参数；根据所述模块化UPS的工作参数中的至少一个，调节所述模块化UPS上的功率模块的工作模式，使得各个功率模块的工作模式不是都在同一种工作模式，所述模块化UPS包括K个所述工作模块，且2≤K；
所述控制模块具体用于：
确定所述负载参数是否小于第二阈值，所述负载参数包括负载容量；确定所述负载容量小于第二阈值，将所述模块化UPS上的K个功率模块中的Q个功率模块的工作模式调整为回馈模式；
或者，确定所述负载参数指示的输出负载类型是否为能量回馈型负载，所述负载参数包括输出负载类型，当所述输出负载类型为能量回馈型负载时，将所述模块化UPS的K个功率模块中的R个功率模块的工作模式调整为回馈模式或充电模式；
或者，确定所述输入电压参数是否符合预设阈值，所述输入电压参数包括电压幅值和频率；确定所述输入电压幅值和频率中的至少一者不符合预设阈值时，将所述模块化UPS的K个功率模块中的L个功率模块的工作模式调整为电池供电模式；
或者，确定所述电池参数是否小于第一阈值，所述电池参数包括电池剩余容量；确定所述电池剩余容量小于第一阈值，将所述模块化UPS的K个功率模块中的P个功率模块的工作模式调整为充电模式；
其中，K为所述模块化UPS上的功率模块的总数目，且1≤P＜K。
8.根据权利要求7所述的模块化UPS，其特征在于，所述工作模式包括：
电池供电模式、市电供电模式、回馈模式和充电模式。
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