CN110007743A - 一种不间断电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不间断电源，该不间断电源能够检测不同类型的谐波信号和不间断电源内部蓄电池的直流电量相关信息，并根据该谐波信号和该直流电量相关信息，形成用于对不间断电源运行状态进行转换的模式切换信号，虽然该不间断电源并不能从根本上消除其固有存在的谐波信号，但是该不间断电源能够根据该谐波信号的强度或者频率等相关信息，设定实时适应性的不同工作模式，这能够很好地解决谐波信号对不间断电源工作的冲击干扰问题，从而改善不间断电源对不同数据中心供电场合的适用性。

Description

一种不间断电源
技术领域
本发明涉及数据中心动力系统的技术领域，特别涉及一种不间断电源。
背景技术
数据中心是通过计算机硬件和软件作为系统载体，以进行相关数据信息的处理和存储中心。数据中心具备强大的数据处理和数据存储功能，其广泛应用于银行客户数据信息处理、金融行业数据信息处理或者互联网企业用户数据信息处理等多个不同大数据分析场合或者个人隐私数据处理场合中。数据中心通常包括数据处理系统和动力系统这两个重要组成部分；其中，数据处理系统是以相应的计算机硬件和运算软件相结合作为载体来实现对不同类型大数据的分析处理，而动力系统则是为数据处理系统提供相应的电力能源支持。动力系统为数据处理系统提供电力能源的稳定性和持续性直接影响数据处理系统运行的稳定性，即动力系统自身供电性能的优劣直接影响数据中心的运作状态。若动力系统不能为数据中心的运作提供稳定和持续的电力能源，这会导致数据中心存在停止运作的风险。为了保证动力系统供电的可靠性，现有数据中心都普遍采用不间断电源作为相应的动力系统，该不间断电源能够保证数据中心始终接收到来自外部交流电源或者蓄电池提供的电力能源。
目前，数据中心的动力系统大多数采用不间断电源作为不间断电源。其中，该不间断电源是利用高频开关技术，以高频开关元件替代传统工频变压器中的整流器和逆变器，这使得不间断电源相对于其他类型的不间断电源具有体积小和效率高的优点。由于不间断电源内部并没有隔离变压器，这导致其输出零线中存在一定的高频电流，而这些高频电流主要来自市电电网的谐波信号干扰、整流器和高频逆变器的脉动电流谐波信号干扰以及各种负载的谐波信号干扰等，这些谐波信号不仅信号强高，而且难以彻底消除。上述提及的谐波信号会在不间断电源工作过程中干扰不间断电源的正常运行，若该谐波信号的强度或者频率超过不间断电源自身可承受的极限值，这会对不间断电源产生不可逆的损坏，导致不间断电源无法正常地和持续地为数据中心提供电能动力，从而为数据中心的正常工作产生一定的安全隐患。
发明内容
不间断电源用作数据中心的动力系统，其能够为数据中心提供稳定的和持续的电能动力，从而保证数据中心能够维持不间断的工作状态。不间断电源具有体积小和供电效率高的优点，已经被广泛应用于不同场合的数据中心。但是，由于不间断电源内部并没有隔离变压器，这导致不间断电源极容易受到来自市电电网的谐波信号干扰、整流器和高频逆变器的脉动电流谐波信号干扰以及各种负载的谐波信号干扰等不同形式的干扰影响，上述提及的谐波信号干扰不仅会影响不间断电源供电电压的强度和频率稳定性，使得数据中心的动力供应存在起伏波动，这些起伏波动轻则影响数据中心内部其他电子元件的运行，重则可能永久性地损坏这些电子元件导致数据中心发生运行故障；还有，这些谐波信号干扰对于不间断电源本身也是无益的，若这些波信号的强度或者频率超过不间断电源自身可承受的极限值，这会对不间断电源产生不可逆的损坏，导致不间断电源无法正常地和持续地为数据中心提供电能动力，从而为数据中心的正常工作产生一定的安全隐患。
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种不间断电源，该不间断电源能够检测不同类型的谐波信号和不间断电源内部蓄电池的直流电量相关信息，并根据该谐波信号和该直流电量相关信息，形成用于对不间断电源运行状态进行转换的模式切换信号，虽然该不间断电源并不能从根本上消除其固有存在的谐波信号，但是该不间断电源能够根据该谐波信号的强度或者频率等相关信息，设定实时适应性的不同工作模式，该不间断电源在不同工作模式下能够实现相应的抗谐波信号干扰工作模式或者防负载过压供电工作模式等，而该抗谐波信号干扰工作模式或者防负载过压供电工作模式等是通过调整该不间断电源自身的运行参数来实现，这能够很好地解决谐波信号对不间断电源工作的冲击干扰问题，从而改善不间断电源对不同数据中心供电场合的适用性。
本发明提供一种不间断电源，其特征在于，所述不间断电源包括主控模块、谐波信号检测模块、蓄电池电量检测模块和模式切换模块；其中，
所述谐波信号检测模块用于获取来自外部交流电源、所述不间断电源内部元件和工作负载中至少一者的谐波信号；
所述蓄电池电量检测模块用于获取关于所述不间断电源中蓄电池的直流电量相关信息；
所述主控模块根据接收到的所述谐波信号和所述直流电量相关信息，生成一模式切换信号；
所述模式切换模块根据所述模式切换信号，控制所述不间断电源实现若干不同工作模式的切换；
进一步，所述谐波信号检测模块包括第一谐波信号检测子模块、第二谐波信号检测子模块、第三谐波信号检测子模块、谐波信号标识模块；其中，所述第一谐波信号检测子模块用于获取来自所述外部交流电源的第一谐波信号，所述第二谐波信号检测子模块用于获取来自所述不间断电源内部元件的第二谐波信号，所述第三谐波信号检测子模块用于获取来自所述工作负载的第三谐波信号，所述谐波信号标识模块用于对所述第一谐波信号、所述第二谐波信号或者所述第三谐波信号执行关于有效性的标识处理，并根据所述标识处理的结果确定所述第一谐波信号、所述第二谐波信号或者所述第三谐波信号是否传送至所述主控模块；
进一步，所述谐波信号检测模块还包括谐波信号频率判断模块和谐波信号强度判断模块；其中，所述谐波信号判断模块用于将第一谐波信号频率、第二谐波信号频率和第三谐波信号频率分别与对应的第一频率阈值、第二频率阈值和第三频率阈值进行第一比较处理；所述谐波信号强度判断模块用于将第一谐波信号强度、第二谐波信号强度分别与对应的第一强度阈值、第二强度阈值和第三强度阈值进行第二比较处理；所述谐波信号标识模块基于所述第一比较处理和所述第二比较处理的结果，来执行所述关于有效性的标识处理；
进一步，所述谐波信号标识模块执行所述关于有效性的标识处理具体包括，当所述谐波信号频率判断模块确定所述第一谐波信号频率超过所述第一频率阈值、或者所述第二谐波信号频率超过所述第二频率阈值、或者所述第三谐波信号频率超过所述第三频率阈值，其相应地生成一频率异常信号；当所述谐波信号强度判断模块确定所述第一谐波信号强度超过所述第一强度阈值、或者所述第二谐波信号强度超过所述第二强度阈值、或者所述第三谐波信号强度超过所述第三强度阈值，其相应地生成一强度异常信号；所述谐波信号标识模块基于所述频率异常信号或者所述强度异常信号，将所述第一谐波信号、所述第二谐波信号或者所述第三谐波信号标识为有效谐波信号并将所述有效谐波信号传送至所述主控模块；
进一步，所述不间断电源还包括交流电源信号检测模块；所述交流电源信号检测模块用于获取所述外部交流电源与所述蓄电池之间的交流电传输信号；所述蓄电池电量检测模块基于所述交流电传输信号确定是否获取所述直流电量相关信息，具体为，若所述交流电源信号检测模块确定所述外部交流电源与所述蓄电池之间存在交流电传输信号，则指示所述蓄电池电量检测模块获取所述蓄电池储存的直流电量值，若所述交流电源信号检测模块确定所述外部交流电源与所述蓄电池之间不存在交流电传输信号，则指示所述蓄电池电量检测模块获取所述蓄电池对应的直流电量消耗相关信息，其中，所述直流电量消耗相关信息包括所述蓄电池对应的剩余直流电量值和/或直流电量消耗速度值；
进一步，所述不间断电源还包括直流电量标识模块；所述蓄电池直流电量标识模块用于对所述直流电量相关信息执行关于有效性的标识处理；所述蓄电池电量检测模块基于所述标识处理的结果确定是否将所述直流电量相关信息传送至所述主控模块，具体为，若所述标识处理标识所述直流电量相关信息具有有效性，则指示所述蓄电池电量检测模块将所述直流电量相关信息传送至所述主控模块，若否，则指示所述蓄电池电量检测模块不将所述直流电量相关信息传送至所述主控模块；
进一步，所述直流电量标识模块对所述直流电量相关信息执行关于有效性的标识处理具体包括，所述直流电量标识模块将所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值分别进行阈值比较处理，若所述阈值比较处理指示所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值大于对应的阈值，则对所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值进行有效性的标识处理，否则，不对所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值进行有效性的标识处理；
进一步，所述主控模块生成所述模式切换信号具体包括所述主控模块基于接收到的所述谐波信号和所述直流电量相关信息，通过一机器学习算法模型计算出一影响因子，再根据所述影响因子生成所述模式切换信号；其中，所述影响因子用于指示所述谐波信号和/或所述直流电量相关信息在所述蓄电池进行充电操作或者供电操作过程中所述不间断电源发生工作异常状态的概率值，
或者，所述主控模块根据所述谐波信号和所述直流电量相关信息生成所述模式切换信号具体包括，所述主控模块根据所述谐波信号中若干不同类型的谐波信号对应的不同谐波信号强度和谐波信号频率，直流电源的电压、电流与内阻，所述不间断电源所处环境对应的温度、湿度、一氧化碳浓度与二氧化碳浓度构建一学习数据库，并根据所述学习数据库所包含的不同指标数据与所述不间断电源的不同工作模式及其对应的数据记录形成一矩阵B，该矩阵B的表达式如下
在上述表达式中，bjn为第j条数据记录中的第n个指标数据对应的值，Yj为第j条数据记录对应的不间断电源的工作模式；
所述主控模块还在所述学习数据库构建完毕后，根据所述学习数据库中的指标数据的缺失情况，对相应的指标数据执行删除处理和补值处理，其中所述补值处理采用如下公式实现
在上述公式中，bst为指标数据的缺失位置为第s行第t列，bs1为不存在缺失情况的指标数据所在列对应的第一列第s行的值，bis为不存在缺失情况的指标数据所在列对应的第i列第s行的值，j为第j列；
所述主控模块还在所述学习数据库构建完毕后，对所述学习数据库的指标数据执行异常值确定处理，所述异常值是指对每一指标数据做一个箱线图，在所述箱线图中超过上四分位线或者低于下四分位线对应的值，在执行所述异常值确定处理前，还包括确定所述上四分位线和所述下四分位线，具体为，将对应列的指标数据进行从小到大的排序并确定中位数，若对应列的指标数据的长度J为奇数，则所述中位数所在位置为(J+1)/2，若对应列的指标数据的长度J为偶数，则所述中位数所在位置为J/2与(J+1)/2，所述中位数的值为位置为J/2与(J+1)/2对应的数据值的算术平均数，接着确定位置为I*(J+1)/4的指标数据QI的值，其中I＝1，2，3，并计算四分位距IQR，IQR＝Q3-Q1，对应地，所述上四分位线的值为Q3+1.5*IQR，所述下四分位线的值为Q1-1.5*IQR；
所述主控模块还在所述学习数据库构建完毕后，对所述学习数据库的指标数据执行标准化处理，所述标准化处理包括采用下面过程对所述矩阵B中的每一个指标数据对应的值均执行标准化转换以此得到一个新的矩阵B′，所述过程为若所述矩阵B的第i列的指标数据为Bi＝(b1i,b2i,b3i...bji)，则对所述矩阵B的每一列指标数据均通过下面公式进行所述标准化转换
bij＝bij/max(Bi)
在上述公式中，bij为Bi中对应的每一个指标数据，max(Bi)为Bi中对应具有最大值的指标数据；
所述主控模块基于上述对所述学习数据库中指标数据的处理获得一个所述新的矩阵B′，所述主控模块还实时提取所述不间断电源的与所述矩阵B′对应相同的指标数据，并用向量C进行表示，即
C＝(c1,c2 … cn)
其中，cn为第n个指标数据对应的值，接着对所述向量C执行上述的标准化处理，并通过下面公式计算所述向量C与所述矩阵B中每个指标数据之间的相似度
其中，ρ(C,Bj)为向量C与矩阵B中第j个指标数据之间的相似度，Bj为矩阵B中第j个指标数据，p为相似度系数且其取值范围为[0，1]，n为指标数据的个数，ci为向量C的第i个值，bji为矩阵B中的第j行第i个指标数据的值；
最后，所述主控模块计算获得所述向量C与所述矩阵B中每个指标数据之间的相似度，确定其中具有最大值的相似度，以此确定所述具有最大值的相似度对应的指标数据在所述矩阵B中的位置，从而生成所述模式切换信号；
进一步，所述主控模块生成所述模式切换信号还具体包括，若所述影响因子指示所述谐波信号和/或所述直流电量相关信息在所述蓄电池进行充电操作过程中所述不间断电源发生工作异常状态的概率值高于第一概率阈值，则所述主控模块生成第一模式切换信号，否则，所述主控模块生成第二模式切换信号；若所述影响因子指示所述谐波信号和/或所述直流电量相关信息在所述蓄电池进行供电操作过程中所述不间断电源发生工作异常状态的概率值高于第二概率阈值，则所述主控模块生成第三模式切换信号，否则，所述主控模块生成第四模式切换信号；
进一步，所述模式切换模块控制所述不间断电源实现若干不同工作模式的切换具体包括，所述模式切换模块根据所述第一模式切换信号，指示所述不间断电源的蓄电池切换至间歇性充电的工作模式，所述模式切换模块根据所述第二模式切换信号，指示所述不间断电源的蓄电池切换至持续性充电的工作模式，所述模式切换模块根据所述第三模式切换信号，指示所述不间断电源切换至抗负载谐波干扰供电的工作模式，所述模式切换模块根据所述第四模式切换信号，指示所述不间断电源切换至防负载过压供电的工作模式。
相比于现有技术，本发明的不间断电源能够检测不同类型的谐波信号和不间断电源内部蓄电池的直流电量相关信息，并根据该谐波信号和该直流电量相关信息，形成用于对不间断电源运行状态进行转换的模式切换信号，虽然该不间断电源并不能从根本上消除其固有存在的谐波信号，但是该不间断电源能够根据该谐波信号的强度或者频率等相关信息，设定实时适应性的不同工作模式，该不间断电源在不同工作模式下能够实现相应的抗谐波信号干扰工作模式或者防负载过压供电工作模式等，而该抗谐波信号干扰工作模式或者防负载过压供电工作模式等是通过调整该不间断电源自身的运行参数来实现，这能够很好地解决谐波信号对不间断电源工作的冲击干扰问题，从而改善不间断电源对不同数据中心供电场合的适用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明提供的一种不间断电源的结构示意图。
图2为本发明提供的一种不间断电源中谐波信号检测模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的一种不间断电源的结构示意图。该不间断电源可包括但不限于是主控模块、谐波信号检测模块、蓄电池电量检测模块和模式切换模块。
其中，优选地，该谐波信号检测模块用于获取来自外部交流电源、该不间断电源内部元件和工作负载中至少一者的谐波信号。
优选地，该蓄电池电量检测模块用于获取关于该不间断电源中蓄电池的直流电量相关信息。
优选地，该模式切换模块根据该模式切换信号，控制该不间断电源实现若干不同工作模式的切换。
优选地，该谐波信号检测模块可包括第一谐波信号检测子模块、第二谐波信号检测子模块、第三谐波信号检测子模块、谐波信号标识模块；其中，该第一谐波信号检测子模块可用于获取来自该外部交流电源的第一谐波信号，该第二谐波信号检测子模块可用于获取来自该不间断电源内部元件的第二谐波信号，该第三谐波信号检测子模块可用于获取来自该工作负载的第三谐波信号，该谐波信号标识模块可用于对该第一谐波信号、该第二谐波信号或者该第三谐波信号执行关于有效性的标识处理，并根据该标识处理的结果确定该第一谐波信号、该第二谐波信号或者该第三谐波信号是否传送至该主控模块。
优选地，该谐波信号检测模块还可包括谐波信号频率判断模块和谐波信号强度判断模块；其中，该谐波信号判断模块可用于将第一谐波信号频率、第二谐波信号频率和第三谐波信号频率分别与对应的第一频率阈值、第二频率阈值和第三频率阈值进行第一比较处理；该谐波信号强度判断模块可用于将第一谐波信号强度、第二谐波信号强度分别与对应的第一强度阈值、第二强度阈值和第三强度阈值进行第二比较处理；该谐波信号标识模块可基于该第一比较处理和该第二比较处理的结果，来执行该关于有效性的标识处理。
优选地，该谐波信号标识模块执行该关于有效性的标识处理可具体包括，当该谐波信号频率判断模块确定该第一谐波信号频率超过该第一频率阈值、或者该第二谐波信号频率超过该第二频率阈值、或者该第三谐波信号频率超过该第三频率阈值，其相应地生成一频率异常信号；当该谐波信号强度判断模块确定该第一谐波信号强度超过该第一强度阈值、或者该第二谐波信号强度超过该第二强度阈值、或者该第三谐波信号强度超过该第三强度阈值，其相应地生成一强度异常信号；该谐波信号标识模块基于该频率异常信号或者该强度异常信号，将该第一谐波信号、该第二谐波信号或者该第三谐波信号标识为有效谐波信号并将该有效谐波信号传送至该主控模块。
优选地，该不间断电源还可包括交流电源信号检测模块；该交流电源信号检测模块可用于获取该外部交流电源与该蓄电池之间的交流电传输信号；该蓄电池电量检测模块可基于该交流电传输信号确定是否获取该直流电量相关信息，具体可为，若该交流电源信号检测模块确定该外部交流电源与该蓄电池之间存在交流电传输信号，则指示该蓄电池电量检测模块获取该蓄电池储存的直流电量值，若该交流电源信号检测模块确定该外部交流电源与该蓄电池之间不存在交流电传输信号，则指示该蓄电池电量检测模块获取该蓄电池对应的直流电量消耗相关信息，其中，该直流电量消耗相关信息包括该蓄电池对应的剩余直流电量值和/或直流电量消耗速度值。
优选地，该不间断电源还可包括直流电量标识模块；该蓄电池直流电量标识模块可用于对该直流电量相关信息执行关于有效性的标识处理；该蓄电池电量检测模块可基于该标识处理的结果确定是否将该直流电量相关信息传送至该主控模块，具体可为，若该标识处理标识该直流电量相关信息具有有效性，则指示该蓄电池电量检测模块将该直流电量相关信息传送至该主控模块，若否，则指示该蓄电池电量检测模块不将该直流电量相关信息传送至该主控模块。
优选地，该直流电量标识模块对该直流电量相关信息执行关于有效性的标识处理可具体包括，该直流电量标识模块将该蓄电池储存的直流电量值、该剩余直流电量值或者该直流电量消耗速度值分别进行阈值比较处理，若该阈值比较处理指示该蓄电池储存的直流电量值、该剩余直流电量值或者该直流电量消耗速度值大于对应的阈值，则对该蓄电池储存的直流电量值、该剩余直流电量值或者该直流电量消耗速度值进行有效性的标识处理，否则，不对该蓄电池储存的直流电量值、该剩余直流电量值或者该直流电量消耗速度值进行有效性的标识处理。
优选地，该主控模块生成该模式切换信号可具体包括该主控模块基于接收到的该谐波信号和该直流电量相关信息，通过一机器学习算法模型计算出一影响因子，再根据该影响因子生成该模式切换信号；其中，该影响因子可用于指示该谐波信号和/或该直流电量相关信息在该蓄电池进行充电操作或者供电操作过程中该不间断电源发生工作异常状态的概率值。
优选地，该主控模块根据该谐波信号和该直流电量相关信息生成该模式切换信号具体包括，该主控模块根据该谐波信号中若干不同类型的谐波信号对应的不同谐波信号强度和谐波信号频率，直流电源的电压、电流与内阻，该不间断电源所处环境对应的温度、湿度、一氧化碳浓度与二氧化碳浓度构建一学习数据库，并根据该学习数据库所包含的不同指标数据与该不间断电源的不同工作模式及其对应的数据记录形成一矩阵B，该矩阵B的表达式如下
在上述表达式中，bjn为第j条数据记录中的第n个指标数据对应的值，Yj为第j条数据记录对应的不间断电源的工作模式；
该主控模块还在该学习数据库构建完毕后，根据该学习数据库中的指标数据的缺失情况，对相应的指标数据执行删除处理和补值处理，其中该补值处理采用如下公式实现
在上述公式中，bst为指标数据的缺失位置为第s行第t列，bs1为不存在缺失情况的指标数据所在列对应的第一列第s行的值，bis为不存在缺失情况的指标数据所在列对应的第i列第s行的值，j为第j列；
该主控模块还在该学习数据库构建完毕后，对该学习数据库的指标数据执行异常值确定处理，该异常值是指对每一指标数据做一个箱线图，在该箱线图中超过上四分位线或者低于下四分位线对应的值，在执行该异常值确定处理前，还包括确定该上四分位线和该下四分位线，具体为，将对应列的指标数据进行从小到大的排序并确定中位数，若对应列的指标数据的长度J为奇数，则该中位数所在位置为(J+1)/2，若对应列的指标数据的长度J为偶数，则该中位数所在位置为J/2与(J+1)/2，该中位数的值为位置为J/2与(J+1)/2对应的数据值的算术平均数，接着确定位置为I*(J+1)/4的指标数据QI的值，其中I＝1，2，3，并计算四分位距IQR，IQR＝Q3-Q1，对应地，该上四分位线的值为Q3+1.5*IQR，该下四分位线的值为Q1-1.5*IQR；
该主控模块还在该学习数据库构建完毕后，对该学习数据库的指标数据执行标准化处理，该标准化处理包括采用下面过程对该矩阵B中的每一个指标数据对应的值均执行标准化转换以此得到一个新的矩阵B′，该过程为若该矩阵B的第i列的指标数据为Bi＝(b1i,b2i,b3i...bji)，则对该矩阵B的每一列指标数据均通过下面公式进行该标准化转换
bij＝bij/max(Bi)
在上述公式中，bij为Bi中对应的每一个指标数据，max(Bi)为Bi中对应具有最大值的指标数据；
该主控模块基于上述对该学习数据库中指标数据的处理获得一个该新的矩阵B′，该主控模块还实时提取该不间断电源的与该矩阵B′对应相同的指标数据，并用向量C进行表示，即
C＝(c1,c2 … cn)
其中，cn为第n个指标数据对应的值，接着对该向量C执行上述的标准化处理，并通过下面公式计算该向量C与该矩阵B中每个指标数据之间的相似度
其中，ρ(C,Bj)为向量C与矩阵B中第j个指标数据之间的相似度，Bj为矩阵B中第j个指标数据，p为相似度系数且其取值范围为[0，1]，n为指标数据的个数，ci为向量C的第i个值，bji为矩阵B中的第j行第i个指标数据的值；
最后，该主控模块计算获得该向量C与该矩阵B中每个指标数据之间的相似度，确定其中具有最大值的相似度，以此确定该具有最大值的相似度对应的指标数据在该矩阵B中的位置，从而生成该模式切换信号。
优选地，该主控模块生成该模式切换信号还可具体包括，若该影响因子指示该谐波信号和/或该直流电量相关信息在该蓄电池进行充电操作过程中该不间断电源发生工作异常状态的概率值高于第一概率阈值，则该主控模块生成第一模式切换信号，否则，该主控模块生成第二模式切换信号；若该影响因子指示该谐波信号和/或该直流电量相关信息在该蓄电池进行供电操作过程中该不间断电源发生工作异常状态的概率值高于第二概率阈值，则该主控模块生成第三模式切换信号，否则，该主控模块生成第四模式切换信号。
优选地，该模式切换模块控制该不间断电源实现若干不同工作模式的切换可具体包括，该模式切换模块根据该第一模式切换信号，指示该不间断电源的蓄电池切换至间歇性充电的工作模式，该模式切换模块根据该第二模式切换信号，指示该不间断电源的蓄电池切换至持续性充电的工作模式，该模式切换模块根据该第三模式切换信号，指示该不间断电源切换至抗负载谐波干扰供电的工作模式，该模式切换模块根据该第四模式切换信号，指示该不间断电源切换至防负载过压供电的工作模式。
从上述实施例可以看出，该不间断电源能够检测不同类型的谐波信号和不间断电源内部蓄电池的直流电量相关信息，并根据该谐波信号和该直流电量相关信息，形成用于对不间断电源运行状态进行转换的模式切换信号，虽然该不间断电源并不能从根本上消除其固有存在的谐波信号，但是该不间断电源能够根据该谐波信号的强度或者频率等相关信息，设定实时适应性的不同工作模式，该不间断电源在不同工作模式下能够实现相应的抗谐波信号干扰工作模式或者防负载过压供电工作模式等，而该抗谐波信号干扰工作模式或者防负载过压供电工作模式等是通过调整该不间断电源自身的运行参数来实现，这能够很好地解决谐波信号对不间断电源工作的冲击干扰问题，从而改善不间断电源对不同数据中心供电场合的适用性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种不间断电源，其特征在于，所述不间断电源包括主控模块、谐波信号检测模块、蓄电池电量检测模块和模式切换模块；其中，
所述谐波信号检测模块用于获取来自外部交流电源、所述不间断电源内部元件和工作负载中至少一者的谐波信号；
所述蓄电池电量检测模块用于获取关于所述不间断电源中蓄电池的直流电量相关信息；
所述主控模块根据接收到的所述谐波信号和所述直流电量相关信息，生成一模式切换信号；
所述模式切换模块根据所述模式切换信号，控制所述不间断电源实现若干不同工作模式的切换。
2.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于：所述谐波信号检测模块包括第一谐波信号检测子模块、第二谐波信号检测子模块、第三谐波信号检测子模块、谐波信号标识模块；其中，所述第一谐波信号检测子模块用于获取来自所述外部交流电源的第一谐波信号，所述第二谐波信号检测子模块用于获取来自所述不间断电源内部元件的第二谐波信号，所述第三谐波信号检测子模块用于获取来自所述工作负载的第三谐波信号，所述谐波信号标识模块用于对所述第一谐波信号、所述第二谐波信号或者所述第三谐波信号执行关于有效性的标识处理，并根据所述标识处理的结果确定所述第一谐波信号、所述第二谐波信号或者所述第三谐波信号是否传送至所述主控模块。
3.如权利要求2所述的不间断电源，其特征在于：所述谐波信号检测模块还包括谐波信号频率判断模块和谐波信号强度判断模块；其中，所述谐波信号判断模块用于将第一谐波信号频率、第二谐波信号频率和第三谐波信号频率分别与对应的第一频率阈值、第二频率阈值和第三频率阈值进行第一比较处理；所述谐波信号强度判断模块用于将第一谐波信号强度、第二谐波信号强度分别与对应的第一强度阈值、第二强度阈值和第三强度阈值进行第二比较处理；所述谐波信号标识模块基于所述第一比较处理和所述第二比较处理的结果，来执行所述关于有效性的标识处理。
4.如权利要求3所述的不间断电源，其特征在于：所述谐波信号标识模块执行所述关于有效性的标识处理具体包括，当所述谐波信号频率判断模块确定所述第一谐波信号频率超过所述第一频率阈值、或者所述第二谐波信号频率超过所述第二频率阈值、或者所述第三谐波信号频率超过所述第三频率阈值，其相应地生成一频率异常信号；当所述谐波信号强度判断模块确定所述第一谐波信号强度超过所述第一强度阈值、或者所述第二谐波信号强度超过所述第二强度阈值、或者所述第三谐波信号强度超过所述第三强度阈值，其相应地生成一强度异常信号；所述谐波信号标识模块基于所述频率异常信号或者所述强度异常信号，将所述第一谐波信号、所述第二谐波信号或者所述第三谐波信号标识为有效谐波信号并将所述有效谐波信号传送至所述主控模块。
5.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于：所述不间断电源还包括交流电源信号检测模块；所述交流电源信号检测模块用于获取所述外部交流电源与所述蓄电池之间的交流电传输信号；所述蓄电池电量检测模块基于所述交流电传输信号确定是否获取所述直流电量相关信息，具体为，若所述交流电源信号检测模块确定所述外部交流电源与所述蓄电池之间存在交流电传输信号，则指示所述蓄电池电量检测模块获取所述蓄电池储存的直流电量值，若所述交流电源信号检测模块确定所述外部交流电源与所述蓄电池之间不存在交流电传输信号，则指示所述蓄电池电量检测模块获取所述蓄电池对应的直流电量消耗相关信息，其中，所述直流电量消耗相关信息包括所述蓄电池对应的剩余直流电量值和/或直流电量消耗速度值。
6.如权利要求5所述的不间断电源，其特征在于：所述不间断电源还包括直流电量标识模块；所述蓄电池直流电量标识模块用于对所述直流电量相关信息执行关于有效性的标识处理；所述蓄电池电量检测模块基于所述标识处理的结果确定是否将所述直流电量相关信息传送至所述主控模块，具体为，若所述标识处理标识所述直流电量相关信息具有有效性，则指示所述蓄电池电量检测模块将所述直流电量相关信息传送至所述主控模块，若否，则指示所述蓄电池电量检测模块不将所述直流电量相关信息传送至所述主控模块。
7.如权利要求6所述的不间断电源，其特征在于：所述直流电量标识模块对所述直流电量相关信息执行关于有效性的标识处理具体包括，所述直流电量标识模块将所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值分别进行阈值比较处理，若所述阈值比较处理指示所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值大于对应的阈值，则对所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值进行有效性的标识处理，否则，不对所述蓄电池储存的直流电量值、所述剩余直流电量值或者所述直流电量消耗速度值进行有效性的标识处理。
8.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于：所述主控模块生成所述模式切换信号具体包括所述主控模块基于接收到的所述谐波信号和所述直流电量相关信息，通过一机器学习算法模型计算出一影响因子，再根据所述影响因子生成所述模式切换信号；其中，所述影响因子用于指示所述谐波信号和/或所述直流电量相关信息在所述蓄电池进行充电操作或者供电操作过程中所述不间断电源发生工作异常状态的概率值；
或者，所述主控模块根据所述谐波信号和所述直流电量相关信息生成所述模式切换信号具体包括，所述主控模块根据所述谐波信号中若干不同类型的谐波信号对应的不同谐波信号强度和谐波信号频率，直流电源的电压、电流与内阻，所述不间断电源所处环境对应的温度、湿度、一氧化碳浓度与二氧化碳浓度构建一学习数据库，并根据所述学习数据库所包含的不同指标数据与所述不间断电源的不同工作模式及其对应的数据记录形成一矩阵B，该矩阵B的表达式如下
在上述表达式中，bjn为第j条数据记录中的第n个指标数据对应的值，Yj为第j条数据记录对应的不间断电源的工作模式；
所述主控模块还在所述学习数据库构建完毕后，根据所述学习数据库中的指标数据的缺失情况，对相应的指标数据执行删除处理和补值处理，其中所述补值处理采用如下公式实现
在上述公式中，bst为指标数据的缺失位置为第s行第t列，bs1为不存在缺失情况的指标数据所在列对应的第一列第s行的值，bis为不存在缺失情况的指标数据所在列对应的第i列第s行的值，j为第j列；
所述主控模块还在所述学习数据库构建完毕后，对所述学习数据库的指标数据执行异常值确定处理，所述异常值是指对每一指标数据做一个箱线图，在所述箱线图中超过上四分位线或者低于下四分位线对应的值，在执行所述异常值确定处理前，还包括确定所述上四分位线和所述下四分位线，具体为，将对应列的指标数据进行从小到大的排序并确定中位数，若对应列的指标数据的长度J为奇数，则所述中位数所在位置为(J+1)/2，若对应列的指标数据的长度J为偶数，则所述中位数所在位置为J/2与(J+1)/2，所述中位数的值为位置为J/2与(J+1)/2对应的数据值的算术平均数，接着确定位置为I*(J+1)/4的指标数据QI的值，其中I＝1，2，3，并计算四分位距IQR，IQR＝Q3-Q1，对应地，所述上四分位线的值为Q3+1.5*IQR，所述下四分位线的值为Q1-1.5*IQR；
所述主控模块还在所述学习数据库构建完毕后，对所述学习数据库的指标数据执行标准化处理，所述标准化处理包括采用下面过程对所述矩阵B中的每一个指标数据对应的值均执行标准化转换以此得到一个新的矩阵B′，所述过程为若所述矩阵B的第i列的指标数据为Bi＝(b1i,b2i,b3i...bji)，则对所述矩阵B的每一列指标数据均通过下面公式进行所述标准化转换
bij＝bij/max(Bi)
在上述公式中，bij为Bi中对应的每一个指标数据，max(Bi)为Bi中对应具有最大值的指标数据；
所述主控模块基于上述对所述学习数据库中指标数据的处理获得一个所述新的矩阵B′，所述主控模块还实时提取所述不间断电源的与所述矩阵B′对应相同的指标数据，并用向量C进行表示，即
C＝(c1,c2…cn)
其中，cn为第n个指标数据对应的值，接着对所述向量C执行上述的标准化处理，并通过下面公式计算所述向量C与所述矩阵B中每个指标数据之间的相似度
其中，ρ(C,Bj)为向量C与矩阵B中第j个指标数据之间的相似度，Bj为矩阵B中第j个指标数据，p为相似度系数且其取值范围为[0，1]，n为指标数据的个数，ci为向量C的第i个值，bji为矩阵B中的第j行第i个指标数据的值；
最后，所述主控模块计算获得所述向量C与所述矩阵B中每个指标数据之间的相似度，确定其中具有最大值的相似度，以此确定所述具有最大值的相似度对应的指标数据在所述矩阵B中的位置，从而生成所述模式切换信号。
9.如权利要求8所述的不间断电源，其特征在于：所述主控模块生成所述模式切换信号还具体包括，若所述影响因子指示所述谐波信号和/或所述直流电量相关信息在所述蓄电池进行充电操作过程中所述不间断电源发生工作异常状态的概率值高于第一概率阈值，则所述主控模块生成第一模式切换信号，否则，所述主控模块生成第二模式切换信号；若所述影响因子指示所述谐波信号和/或所述直流电量相关信息在所述蓄电池进行供电操作过程中所述不间断电源发生工作异常状态的概率值高于第二概率阈值，则所述主控模块生成第三模式切换信号，否则，所述主控模块生成第四模式切换信号。
10.如权利要求9所述的不间断电源，其特征在于：所述模式切换模块控制所述不间断电源实现若干不同工作模式的切换具体包括，所述模式切换模块根据所述第一模式切换信号，指示所述不间断电源的蓄电池切换至间歇性充电的工作模式，所述模式切换模块根据所述第二模式切换信号，指示所述不间断电源的蓄电池切换至持续性充电的工作模式，所述模式切换模块根据所述第三模式切换信号，指示所述不间断电源切换至抗负载谐波干扰供电的工作模式，所述模式切换模块根据所述第四模式切换信号，指示所述不间断电源切换至防负载过压供电的工作模式。
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