CN107819327A

CN107819327A - 一种ups电源旁路反灌保护方法

Info

Publication number: CN107819327A
Application number: CN201610822624.0A
Authority: CN
Inventors: 张建忠; 石伟
Original assignee: Vertiv Tech Co Ltd
Current assignee: Vertiv Tech Co Ltd
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2036-09-13
Also published as: CN107819327B

Abstract

一种UPS电源旁路反灌保护方法，包括：S1、获取所述UPS电源的第一旁路电压值和第一输出电压值；S2、基于所述第一旁路电压值和所述第一输出电压值的第一差值绝对值进行初始旁路反灌判断；S3、基于所述初始旁路反灌判断至少一次调整所述第一输出电压值，随后获取第二旁路电压值和第二输出电压值，并且基于所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值的第二差值绝对值进行最终旁路反灌判断。实施本发明的UPS电源旁路反灌保护方法，通过改变第一输出电压值并且对疑似旁路反灌进行至少两次电压差值绝对值判断，获得了可靠的旁路反灌判断，并且省去了电流采样电路和假负载等器件，能够显著降低产品设计成本，降低构造难度。

Description

一种UPS电源旁路反灌保护方法

技术领域

本发明涉及不间断电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)领域，更具体地说，涉及一种UPS电源旁路反灌保护方法。

背景技术

典型的在线式UPS电源通常可以工作在三个模式：市电供电模式、电池逆变模式、旁路模式。当市电正常时，并且UPS电源没有任何异常，工作在市电供电模式；当市电异常或输入断电时，UPS切换到电池逆变模式，给负载持续供电；当UPS内部逆变器故障或电池放电完成时可以工作在旁路模式，最大限度给负载供电。

图1是典型的在线式UPS电源内部功能电路示意图。当UPS工作在电池模式，一旦发生旁路器件失效时输出危险电压或能量会反灌到旁路输入端口，从而产生电击危险。反灌保护是为了防止UPS电源工作在电池模式，保护操作人员在电池模式触摸输入端口时不会产生电击危险。

目前业界UPS旁路反灌的通用做法是通过检测电流，来判断是否发生旁路反灌，然后执行反灌保护动作。然而检测电流需要增加电流检测电路、假负载等器件，会增加系统设计成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无需检测电流，因此设计成本低廉的UPS电源旁路反灌保护方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种UPS电源旁路反灌保护方法，包括：

S1、获取所述UPS电源的第一旁路电压值和第一输出电压值；

S2、基于所述第一旁路电压值和所述第一输出电压值的第一差值绝对值进行初始旁路反灌判断；

S3、基于所述初始旁路反灌判断至少一次调整所述第一输出电压值，随后获取第二旁路电压值和第二输出电压值，并且基于所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值的第二差值绝对值进行最终旁路反灌判断。

在本发明所述的UPS电源旁路反灌保护方法中，所述步骤S2包括：判断所述第一旁路电压值和所述第一输出电压值的第一差值绝对值是否大于预定值，如果是则直接输出没有发生旁路反灌的最终旁路反灌判断，否则执行步骤S3。

在本发明所述的UPS电源旁路反灌保护方法中，所述步骤S3包括：

S31、调整所述第一输出电压值并记录调整次数；

S32、获取所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值，并计算所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值的第二差值绝对值；

S33、判断所述第二差值绝对值是否大于预定值，如果是则直接输出没有发生旁路反灌的最终旁路反灌判断，否则执行步骤S34；

S34、判断所述调整次数是否大于预定次数，如果是则输出发生旁路反灌的最终旁路反灌判断，否则返回步骤S31。

在本发明所述的UPS电源旁路反灌保护方法中，在所述步骤S31中，调整所述第一输出电压值包括调整所述第一输出电压值的幅值、频率和/或相位。

在本发明所述的UPS电源旁路反灌保护方法中，所述步骤S32包括：

S321、采集所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值；

S322、计算所述第二旁路电压值的瞬时值和所述第二输出电压值的瞬时值。

在本发明所述的UPS电源旁路反灌保护方法中，所述步骤S1包括：

S11、采样所述UPS电源的所述第一旁路电压值和所述第一输出电压值；

S12、计算所述第一旁路电压值的瞬时值和所述第一输出电压值的瞬时值。

在本发明所述的UPS电源旁路反灌保护方法中，进一步包括步骤S4：基于所述最终旁路反灌判断执行旁路反灌保护动作。

在本发明所述的UPS电源旁路反灌保护方法中，所述旁路反灌保护动作包括：断开所述UPS电源的逆变器的逆变输出开关、停止所述UPS电源的逆变器的发波或者调节所述UPS电源的逆变器的输出电压。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：构造一种UPS电源旁路反灌保护方法，包括：一种UPS电源旁路反灌保护方法，包括：

S1、获取所述UPS电源的第一旁路电压值和第一输出电压值；

S3、调整所述第一输出电压值并记录调整次数；

S4、获取第二旁路电压值和第二输出电压值，并计算所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值的第二差值绝对值；

S5、判断所述第二差值绝对值是否大于预定值，如果是则直接输出没有发生旁路反灌的最终旁路反灌判断，否则执行步骤S6；

S6、判断所述调整次数是否大于预定次数，如果是则执行步骤S7，否则返回步骤S3；

S7、输出发生旁路反灌的最终旁路反灌判断并基于所述最终旁路反灌判断执行旁路反灌保护动作。

实施本发明的UPS电源旁路反灌保护方法，通过改变第一输出电压值并且对疑似旁路反灌进行至少两次电压差值绝对值判断，获得了可靠的旁路反灌判断，并且由于不需要进行电流检测，因此省去了电流采样电路和假负载等器件，能够显著降低产品设计成本，降低构造难度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是典型的在线式UPS电源内部功能电路示意图；

图2是本发明的UPS电源旁路反灌保护方法的第一实施例的原理框图；

图3是本发明的UPS电源旁路反灌保护方法的第二实施例的原理框图；

图4是本发明的UPS电源旁路反灌保护方法的第三实施例的原理框图。

具体实施方式

图2是本发明的UPS电源旁路反灌保护方法的第一实施例的原理框图。如图2所示，在本发明的UPS电源旁路反灌保护方法中，在步骤S1中，首先获取所述UPS电源的第一旁路电压值和第一输出电压值。例如可以通过现有技术的已知的任何电压采集电路、程序或者模块分别从所述UPS电源的旁路输入获取所述第一旁路电压值，从所述UPS电源的逆变器输出获取所述第一输出电压值。在本发明的一个优选实施例中，所述第一旁路电压值和第一输出电压值为瞬时值。

在步骤S2中，基于所述第一旁路电压值和所述第一输出电压值的第一差值绝对值进行初始旁路反灌判断。在本发明的一个实施例中，可以首先计算所述第一旁路电压值的瞬时值和所述第一输出电压值的瞬时值之间的差值。然后对该差值取绝对值。随后，将获得的差值绝对值与预定值进行比较。当所述差值绝对值大于预定值时，可以直接判定没有发生旁路反灌。此时，初始旁路反灌判断就可以作为最终旁路反灌判断输出。当所述差值绝对值小于或等于预定值时，初始旁路反灌判断将判断为疑似旁路反灌，这个时候，则需要执行步骤S3以进行二次判断。

在步骤S3中，在所述初始旁路反灌判断判断为疑似旁路反灌时，需要至少一次调整所述第一输出电压值。例如调整所述第一输出电压值的幅值、频率和/或相位。在对第一输出电压值进行调整之后，再分别从所述UPS电源的旁路输入获取第二旁路电压值，从所述UPS电源的逆变器输出获取第二输出电压值。在本发明中，所述第一输出电压值和所述第二输出电压值，所述第一旁路电压值和第二旁路电压值的获取位置，方式可以完全相同。

在本发明的一个实施例中，可以首先计算所述第二旁路电压值的瞬时值和所述第二输出电压值的瞬时值之间的第二差值。然后对该第二差值取绝对值。随后，将获得的第二差值绝对值与预定值进行比较。当所述第二差值绝对值大于预定值时，可以做出最终旁路反灌判断，即，没有发生旁路反灌。当所述差值绝对值小于或等于预定值时，这时可以做出最终旁路反灌判断，即发生旁路反灌。

当然，在本发明的又一优选实施例中，可以做出多个二次判断。即当在步骤S3中，当发现所述第二差值绝对值小于或等于预定值时，可以再次调整第一输出电压值(此时，也可以称作第二输出电压值)。然后，再分别从所述UPS电源的旁路输入获取第三旁路电压值，从所述UPS电源的逆变器输出获取第三输出电压值。在本发明中，所述第一-第三输出电压值，所述第一-第三旁路电压值的获取位置，方式可以完全相同。然后计算所述第三旁路电压值的瞬时值和所述第三输出电压值的瞬时值之间的第三差值。然后对该第三差值取绝对值。随后，将获得的第三差值绝对值与预定值进行比较。当所述第三差值绝对值大于预定值时，可以做出最终旁路反灌判断，即，没有发生旁路反灌。当所述差值绝对值小于或等于预定值时，这时可以做出最终旁路反灌判断，即发生旁路反灌。

在本发明的其他优选实施例中，上述二次判断可以进行多次，比如三次，四次或者更多。实际的次数可以由本领域技术人员按照实际情况确定。此外，所述预定值也可以由本领域技术人员根据实际情况来确定。当然，在本发明的其他实施例中，各个二次判断选择的预定值可以相同，也可以不同。

图3是本发明的UPS电源旁路反灌保护方法的第二实施例的原理框图。如图3所示，在步骤S1中，获取所述UPS电源的第一旁路电压值和第一输出电压值。在本发明的一个优选实施例中，所述第一旁路电压值和第一输出电压值为瞬时值。

在步骤S2中，基于所述第一旁路电压值和所述第一输出电压值的第一差值绝对值进行初始旁路反灌判断。在本发明的一个实施例中，可以首先计算所述第一旁路电压值的瞬时值和所述第一输出电压值的瞬时值之间的差值。然后对该差值取绝对值。随后，将获得的差值绝对值与预定值进行比较。当所述差值绝对值大于预定值时，可以直接判定没有发生旁路反灌，此时可以直接执行步骤S8，即直接输出没有发生旁路反灌的判断结果。当所述差值绝对值小于或等于预定值时，初始旁路反灌判断将判断为疑似旁路反灌，这个时候，则需要执行步骤S3以进行二次判断。

在步骤S3中，调整所述第一输出电压值并记录调整次数。例如调整所述第一输出电压值的幅值、频率和/或相位。本领域技术人员知悉，可以采用本领域中已知的任何方法调整所述第一输出电压值的幅值、频率和/或相位。此时，可以记录调整次数为1次。

在步骤S4中，获取第二旁路电压值和第二输出电压值，并计算所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值的第二差值绝对值。在实施例中，在对第一输出电压值进行调整之后，再分别从所述UPS电源的旁路输入获取第二旁路电压值，从所述UPS电源的逆变器输出获取第二输出电压值。在本发明中，所述第一输出电压值和所述第二输出电压值，所述第一旁路电压值和第二旁路电压值的获取位置，方式可以完全相同。在本发明的一个实施例中，可以首先计算所述第二旁路电压值的瞬时值和所述第二输出电压值的瞬时值之间的第二差值。然后对该第二差值取绝对值。

在步骤S5中，判断所述第二差值绝对值是否大于所述预定值，如果是则执行步骤S8，直接输出没有发生旁路反灌的最终旁路反灌判断，否则执行步骤S6。在本发明中，所述预定值可以由本领域技术人员根据所述UPS的容量、输出电流、旁路电流等实际情况设定。

在步骤S6中判断所述调整次数是否大于预定次数，如果是则执行步骤S7，否则返回步骤S3。在本发明的一个实施例中，预定次数可以设为3次。当然，在本发明的其他实施例中，可以设置其他次数。在调整次数不足时，将重新对第一输出电压值(此时，也可以称作第二输出电压值)进行调整，然后再重复步骤S3-6，从而进行多次二次判断，直至调整次数大于预定值或者条件满足顺序执行步骤S7。

在步骤S7中，输出发生旁路反灌的最终旁路反灌判断并基于所述最终旁路反灌判断执行旁路反灌保护动作。在本发明的一个优选实施例中，所述旁路反灌保护动作包括：断开所述UPS电源的逆变器的逆变输出开关、停止所述UPS电源的逆变器的发波或者调节所述UPS电源的逆变器的输出电压。

实施本发明的UPS电源旁路反灌保护方法，通过改变第一输出电压值并且对疑似旁路反灌进行至少两次电压差值绝对值判断，获得了可靠的旁路反灌判断，并且由于不需要进行电流检测，因此省去了电流采样电路和假负载等器件，能够显著降低产品设计成本，降低构造难度。更进一步地，在判断发生旁路反灌时，可以执行旁路反灌保护动作，从而提高的UPS电源的安全性。

图4是本发明的UPS电源旁路反灌保护方法的第三实施例的原理框图。如图4所示，在步骤S1中，首先判断UPS电源的逆变器是否正常工作，如果是的话执行步骤S2，否则直接执行步骤S9，判定未发生旁路反灌。这是因为判断反灌保护的前提时逆变器输出电压正常，如果输出电压正常，则可能发生旁路反灌，因此继续执行下列步骤，否则，判断结果为未发生旁路反灌。

在步骤S2中，分别获取旁路电压值和输出电压的采样值，并且计算旁路电压瞬时值Vp和输出电压的瞬时值Vo。

在步骤S3中，设置预定值Vth，当|Vp-Vo|大于Vth，则直接执行步骤S9，判定未发生旁路反灌；当|Vp-Vo|小于等于Vth时，执行步骤S4。本领域技术人员知悉，预定值可以在本步骤S3中设定，也可以在整个方法开始之前预先设置，也可以在步骤S1-2中设置。本发明不限于预定值的设置方式，时间以及具体数值。

在步骤S4中，设定调整次数，并且调整输出电压的频率给定值，从而改变输出电压的频率值。同理，所述调整次数可以在本步骤S4中设定，也可以在整个方法开始之前预先设置，也可以在步骤S1-3中设置。本发明不限于调整次数的设置方式，时间以及具体数值。本领域技术人员知悉，也可以对输出电压其他值，例如相位，幅度等进行调整。

在步骤S6中，判断对输出电压值进行调整的次数是否达到预定次数。如果是的话，执行步骤S7，即判断发生旁路反灌。否则的话，返回步骤S3，重新执行步骤S3-6。

在执行步骤S7判断发生旁路反灌后，执行步骤S8，停止逆变器发波，并且断开逆变器输出侧可以断开的开关。

为了使得本领域技术人员能够更好地理解本发明，下面对图4所示的实施例的原理说明如下。

本领域技术人员通常认为，通过输出电压Vo和旁路电压Vp的差值绝对值|Vp-Vo|检测旁路反灌的难点在于当输出电压Vo和旁路电压Vp很接近的情况下容易发生误判，这种情况下可能是发生了旁路反灌，也可能是输出电压Vo和旁路电压Vp真的比较接近。

表格1分析了通过输出电压Vo和旁路电压Vp进行判断旁路反灌的所有可能性。

表格1

因此，在第一种情况：输出有电压，旁路无电压：此时说明没有发生旁路反灌，旁路电压值与输出电压值的差值绝对值大于预定值，判断结果为：没有发生旁路反灌。

在第二种情况，输出有电压，旁路有电压，此时又分：2.1旁路电压值与输出电压值的差值绝对值大于预定值，判断结果为：没有发生旁路反灌；2.2旁路电压值与输出电压值的差值绝对值小于等于预定值，此情况下需要排除旁路实际输入电压和输出电压很接近的可能，防止误判。

在这种情况下，可以改变逆变器输出电压，即输出电压值，再次判断旁路电压值与输出电压值的差值绝对值，若大于预定值，则判断结果为：没有发生旁路反灌；若小于等于预定值，则判断结果为：发生旁路反灌。

改变输出电压的方法可以是改变电压幅值，可以改变输出电压的频率，也可以改变输出电压的相位，如果旁路电压跟着改变，并且满足旁路电压值与输出电压值的差值绝对值，在预定值范围之内，就认为发生了旁路反灌，如此，可以降低误判风险。

表格2分析了本发明的方法判断旁路反灌的示例。

参见表格2可知，在改变输出电压幅值、相位、频率时，再次判断旁路电压值与输出电压值的差值绝对值和预定值的关系，可以较为准确地判断旁路反灌。

因此，实施本发明的UPS电源旁路反灌保护方法，通过改变第一输出电压值并且对疑似旁路反灌进行至少两次电压差值绝对值判断，获得了可靠的旁路反灌判断，并且由于不需要进行电流检测，因此省去了电流采样电路和假负载等器件，能够显著降低产品设计成本，降低构造难度。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims

1.一种UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，包括：

S1、获取所述UPS电源的第一旁路电压值和第一输出电压值；

2.根据权利要求1所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，所述步骤S2包括：判断所述第一旁路电压值和所述第一输出电压值的第一差值绝对值是否大于预定值，如果是则直接输出没有发生旁路反灌的最终旁路反灌判断，否则执行步骤S3。

3.根据权利要求1或2所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、调整所述第一输出电压值并记录调整次数；

4.根据权利要求3所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，在所述步骤S31中，调整所述第一输出电压值包括调整所述第一输出电压值的幅值、频率和/或相位。

5.根据权利要求3所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，所述步骤S32包括：

S321、采集所述第二旁路电压值和所述第二输出电压值；

6.根据权利要求1所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

7.根据权利要求1所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，进一步包括步骤S4：基于所述最终旁路反灌判断执行旁路反灌保护动作。

8.根据权利要求7所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，所述旁路反灌保护动作包括：断开所述UPS电源的逆变器的逆变输出开关、停止所述UPS电源的逆变器的发波或者调节所述UPS电源的逆变器的输出电压。

9.一种UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，包括：

S1、获取所述UPS电源的第一旁路电压值和第一输出电压值；

S3、调整所述第一输出电压值并记录调整次数；

10.根据权利要求9所述的UPS电源旁路反灌保护方法，其特征在于，在所述步骤S3中，调整所述第一输出电压值包括调整所述第一输出电压值的幅值、频率和/或相位。