CN113013979B - 用于从电源向负载提供直接电流及交换电流的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了多种从一电源向一负载提供直接电流及交换电流的系统及方法。一不间断电源(UPS)包括：一输入端被配置为接收输入AC电力、一DC输出端被配置为向一负载提供输出DC电力、一AC输出端被配置为向所述负载提供输出AC电力、一充电器耦合到所述输入端及被配置为将所述输入AC电力转换为DC电力、一DC总线及一控制器被配置为：监视所述DC输出端处的相对于一需求阈值的一电流需求，响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求低于所述需求阈值，通过启用所述充电器以向所述DC总线提供DC电力，使所述UPS以一第一运行模式运行，及响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求高于所述需求阈值，通过禁用所述充电器使所述UPS以一第二运行模式运行。

Description

用于从电源向负载提供直接电流及交换电流的系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请根据美国联邦法典第35篇(35U.S.C)§119(e)要求2019年12月19日提交的美国临时申请序列号第62/950,305号的优先权，标题为“用于从电源向负载提供直接电流及交换电流的系统及方法”，其全文通过引用合并于本说明书中。
技术领域
本发明总体上涉及多个电源。更具体地，本发明的多个方面涉及多个用于从电源向负载提供直接电流及交换电流的系统及方法。
背景技术
已知使用例如多个不间断电源(UPS)等电力设备来为多个敏感和/或关键的负载(例如多个计算机系统及多个其他数据处理系统)提供受调控的且不间断的电力。多个已知的不间断电源包括：在线UPS、离线UPS、在线交互式UPS等。在线UPS会在AC电力的一主要电源中断时提供条件式AC电力及备用AC电力。离线UPS通常不提供输入AC电力的条件作用，但会在所述主要AC电源中断时提供备用AC电源。在线交互式UPS与离线UPS相似，它们在一停电发生时会切换到电池电力，但通常还包括一多抽头变压器，用于调控所述UPS提供的所述输出电压。
发明内容
本发明的至少一方面针对一种不间断电源(UPS)，所述UPS包括：一输入端，被配置为接收输入AC电力；一DC输出端，被配置为向一负载提供输出DC电力；一AC输出端，被配置为向所述负载提供输出AC电力；一充电器，耦合到所述输入端及被配置为将所述输入AC电力转换为DC电力；一DC总线，耦合到所述充电器及被配置为接收所述DC电力；一旁路线，耦合在所述输入端与所述AC输出端之间及被配置为将所述输入AC电力提供至所述AC输出端，以作为所述AC输出电力；及一控制器，耦合到所述充电器及被配置为：监视所述DC输出端处的相对于一需求阈值的一电流需求；响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求低于所述需求阈值，通过启用所述充电器以向所述DC总线提供DC电力，使所述UPS以一第一运行模式运行；及响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求高于所述需求阈值，通过禁用所述充电器使所述UPS以一第二运行模式运行。
在一实施例中，所述UPS还包括：一辅助电力接口，耦合到所述DC总线，所述辅助电力接口被配置为从所述DC总线向一辅助电源提供DC电力，以及被配置为从所述辅助电源接收DC电力。在某些实施例中，在所述第一运行模式期间，所述辅助电源被配置为接收由所述充电器提供的所述DC电力，以对所述辅助电源进行充电。在一些实施例中，所述UPS还包括：一DC-DC转换器，耦合到所述DC总线及被配置为将来自于所述DC总线的所述DC电力转换为所述输出DC电力。在多个不同的实施例中，在所述第二运行模式期间，所述控制器还被配置为运行所述DC-DC转换器，以将由所述辅助电源提供的所述DC电力转换为所述输出DC电力。
在一些实施例中，所述需求阈值是一预定阈值。在一实施例中，所述UPS被配置为以所述第一运行模式运行，以在所述负载从所述AC输出端取得AC电力时支持所述负载。在多个不同的实施例中，所述UPS被配置为以所述第二运行模式运行，以在所述负载从所述DC输出端取得DC电力时支持所述负载。
本发明的另一方向针对一种不间断电源(UPS)，所述UPS包括：一输入端，被配置为接收输入AC电力；一DC输出端，被配置为向一负载提供输出DC电力；一AC输出端，被配置为向所述负载提供输出AC电力；一充电器，耦合到所述输入端及被配置为将所述输入AC电力转换为DC电力；一DC总线，耦合到所述充电器及被配置为接收所述DC电力；一旁路线，耦合在所述输入端与所述AC输出端之间及被配置为将所述输入AC电力提供至所述AC输出端，以作为所述AC输出电力；及一控制器，耦合到所述充电器及被配置为：监视所述AC输出端处的相对于一需求阈值的一电流需求；响应于确定所述AC输出端处的所述电流需求高于所述需求阈值，通过启用所述充电器以向所述DC总线提供DC电力，使所述UPS以一第一运行模式运行；及响应于确定所述AC输出端处的所述电流需求低于所述需求阈值，通过禁用所述充电器使所述UPS以一第二运行模式运行。
在一实施例中，所述UPS还包括：一辅助电力接口，耦合到所述DC总线，所述辅助电力接口被配置为从所述DC总线向一辅助电源提供DC电力，以及被配置为从所述辅助电源接收DC电力。在一些实施例中，在所述第一运行模式期间，所述辅助电源被配置为接收由所述充电器提供的所述DC电力，以对所述辅助电源进行充电。在多个不同的实施例中，所述UPS还包括：一DC-DC转换器，耦合到所述DC总线及被配置为将来自于所述DC总线的所述DC电力转换为所述输出DC电力。在某些实施例中，在所述第二运行模式期间，所述控制器还被配置为运行所述DC-DC转换器，以将由所述辅助电源提供的所述DC电力转换为所述输出DC电力。
在一些实施例中，所述需求阈值是一预定阈值。在一实施例中，所述UPS被配置为以所述第一运行模式运行，以在所述负载从所述AC输出端取得AC电力时支持所述负载。在多个不同的实施例中，所述UPS被配置为以所述第二运行模式运行，以在所述负载从所述DC输出端取得DC电力时支持所述负载。
本发明的另一方面针对一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上存储用于操作一不间断电源(UPS)的多个计算机可执行指令的多个序列，所述多个计算机可执行指令的多个序列包括指示至少一个处理器控制所述UPS进行以下步骤的多个指令：接收来自一输入电源的一输入端处的输入AC电力；通过一DC输出端向一负载提供一输出DC电力；通过一AC输出端向所述负载提供一输出AC电力；监视所述DC输出端处的相对于一需求阈值的一电流需求；响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求低于所述需求阈值，通过启用与所述输入端耦合的一充电器以将所述输入AC电力转换为DC电力，使所述UPS以一第一运行模式运行；及响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求高于所述需求阈值，通过禁用所述充电器使所述UPS以一第二运行模式运行。
在一实施例中，所述多个指令序列包括指示所述至少一个处理器控制所述UPS进行以下步骤的多个指令：在所述第一运行模式中，将所述DC电力从所述充电器提供给一DC总线，以对与所述DC总线耦合的一辅助电源进行充电；及在所述第二运行模式中，将来自于所述辅助电源的DC电源提供给与所述DC总线耦合的一DC-DC转换器，所述DC-DC转换器被配置为将来自于所述辅助电源的所述DC电力转换为所述输出DC电力。在一些实施例中，所述UPS以所述第一运行模式运行，以在所述负载从所述AC输出端取得AC电力时支持所述负载。在多个不同的实施例中，所述UPS以所述第二运行模式运行，以在所述负载从所述DC输出端取得DC电力时支持所述负载。
附图说明
通过参考多个附图来对至少一个实施例的各个方面在下面进行讨论，所述多个附图并不是按比例绘制。多个附图被包括以提供对各个方面及多个实施例的说明及进一步的理解，并且被并入本说明书中及构成本说明书的一部分，而不旨在作为任何特定实施例的多个限制的定义。多个附图与说明书的其余部分一起用于解释所描述及所要求保护的多个方面及多个实施例的多个原理及多个操作。在多个附图中，在各个附图中说明的相同的组件或几乎相同的组件由一相似的数字来表示。为了清晰的目的，不是每个组件都可以被标记在每张图中。在附图中：
图1是根据本说明书中描述的多个方面的一UPS的一功能框图；
图2A是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统的一功能框图；
图2B是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统的多个运行配置的一表格；
图3是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统的一功能框图；
图4是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统的一状态图；
图5是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统的一功能框图；及
图6是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统的一状态图。
具体实施方式
本说明书中讨论的所述多个方法及系统的多个示例在应用中并不限制在以下描述所阐述的或在多个附图中所说明的多个组件的构造及布置的多个细节。所述多个方法及多个系统能够在其它实施例中实行，且能够以各种方式来被实施或实现。本文所提供的多个特定实施方式的多个示例仅用于多个说明性的目的，且并非旨在限制。特别地，结合任何一个或多个示例所讨论的动作、组件、元件及特征并非旨在排除其他示例中的类似作用。
并且，本文所使用的措辞及术语是用于描述的目的而不应该被视为限制。本文以单数形式对所述多个系统及多个方法的多个示例、多个实施例、多个组件、多个元件或多个动作的任何引用也可包含包括有复数形式的多个实施例，且本文以复数形式对任何实施例、组件、元件或动作的任何引用也可包含仅包括有单数形式的多个实施例。以所述单数形式或所述复数形式的引用并不旨在限制目前所公开的多个系统或多个方法、其多个组件、多个动作或多个元件。本文使用的“包括(including)”、“包含(comprising)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”以及其多种变型意旨为包含后面所列出的多个项目及其等同物以及多个附加的项目。引用“或(or)”可被解释为包括的，如此使用“或”所描述的任何项目可指示出单一个描述的项目、一个以上描述的项目及所有描述的项目中的任何一个。此外，假如本文件与通过引用并入本文中的多个文件之间的术语用法不一致，则被并入的多个特征的术语用法是对本文件的补充；对于不可调和的差异，由本文件中的术语用法为准。
如上所述，例如多个不间断电源(UPS)之类的多个电源通常被用来向多个敏感及/或关键的负载提供调控的且不间断的电力。当公用电力是可用的且足以为一负载供电时，一离线UPS将一负载直接连接至公用电力。所述离线UPS还包括一充电器，所述充电器利用所述公用电力对一备用电源(例如：一电池)充电。当公用电力不可用或不足以为所述负载供电时，所述离线UPS将运行一DC/AC逆变器，以将来自所述备用电源的DC电力转换为提供给所述负载的所需AC电力。
一在线UPS使用一功率因子校正转换器电路(PFC)对一电力公司提供的输入AC电力进行整流，以向至少一DC总线提供DC电力。当主要电力为可用时，所述(多个)DC总线上的所述整流的DC电力可用于为一电池充电。在没有主要电力的情况下，所述电池会进行放电，并且将DC电力提供给所述(多个)DC总线。一逆变器从所述(多个)DC总线上的所述DC电力生成一AC输出电压，所述AC输出电压提供给一负载。由于电力是从主要电力或电池提供给所述(多个)DC总线，因此，如果所述主要电力发生故障并且所述电池已充足地充电，则所述UPS的所述输出电力不会中断。在线不间断电源(UPS)也可以在一旁路模式下运行，在所述模式下，具有基本保护功能的无条件电源可通过一旁路线直接从一交流电源提供给一负载。
同样地，一UPS可以被配置为一直流(DC)-UPS，一DC-UPS利用AC/DC转换器将一电力公司提供的输入AC电力转换为DC电力，并将所述转换后的DC电力提供给至少一DC总线。当公用电力可用时，可使用所述(多个)DC总线上的所述DC电源为一电池进行充电。在公用电力为不可用的情况下，所述电池会放电，并将DC电力提供给所述(多个)DC总线。一DC/DC转换器从所述(多个)DC总线上的所述DC电源产生一DC输出电压，所述DC输出电压被提供给一负载。DC-UPS可能还包括一AC输出，所述AC输出耦合到所述输入，以向所述负载提供AC输出电力。
图1是一UPS 100的一实施例的一框图。在一示例中，所述UPS 100被配置为一DC-UPS。所述UPS 100包括一输入102、一充电器104、一DC总线106、一DC/DC转换器108、一DC输出端110、一AC输出端112以及一备用电源接口114。在一些示例中，所述备用电源接口114被配置为从一电池116接收备用DC电力。在某些示例中，所述UPS100可以包括所述电池116。然而，在其他示例中，所述电池116可以在所述UPS 100的外部。
另外，所述UPS 100中可以包括一控制器118。在一示例中，所述控制器118耦合到并配置为运行所述充电器104及所述DC/DC转换器108。在某些示例中，所述控制器118在所述UPS 100的外部。在一些示例中，所述控制器118包括一个或多个通用计算处理器、专用处理器或微控制器。所述控制器118可以包括特殊编程的专用硬件，例如：一专用集成电路(ASIC)，或更通用的设计硬件，例如：现场可编程门阵列(FPGA)，或一通用处理器。在一些示例中，所述控制器118连接到一个或多个存储设备，例如：一磁盘驱动器、存储器、闪存、嵌入式或片上存储器或其他用于存储数据的设备。在某些示例中，所述控制器118可以是一个或多个控制器，包括一个或多个组件，例如：一个或多个处理器。
如图所示，所述输入102耦合到所述充电器104及所述AC输出端112。所述DC总线106耦合在所述充电器104与所述DC/DC转换器108之间。所述DC输出端110耦合到所述DC/DC转换器110，所述备用电源接口114耦合到所述DC总线106。
所述UPS 100通常被配置为以至少两个运行模式中的一个进行操作，包括：一AC模式及DC模式。在一示例中，所述UPS 100的所述运行模式取决于在所述输入102处接收到的交流电力的一质量水平。例如：当在所述输入端102处接收到的所述AC电力是可接受时(即在多个可接受的电气参数的指定范围内)，所述UPS 100可以被配置为以所述AC模式运行。否则，当在所述输入端102处接收到的所述AC电力为不可接受时(即不在多个可接受的电气参数的指定范围内)，则所述UPS 100可以被配置为以所述DC模式运行。在一些示例中，所述控制器118耦合到所述输入端102并且被配置为监视所述输入端102，以确定是否以所述AC模式或所述DC模式运行UPS100。
在所述AC模式下，所述输入端102从一外部电源(例如：从一公用主要的AC电源)接收AC电力，并将接收到的电力提供给所述AC输出端112及所述充电器104。所述AC输出端112接收来自所述输入端102的所述AC电力，并将所述AC电力提供给一外部负载(未示出)。尽管未示出，但是可以在所述输入端102与所述AC输出端112之间采用一滤波电路。所述充电器104从所述输入端102接收所述AC电力，将所述AC电力转换为DC电力，并且通过来自所述输入端102的所述DC电力对所述电池116充电。
在所述DC模式下，所述充电器104被关闭(即被禁用)，并且不继续对所述电池116充电。所述电池116经由所述备用电源接口114及所述DC总线106将存储的DC电力放电到所述DC/DC转换器108。所述DC/DC转换器108调控从所述电池116接收的DC电力，并且将调控后的DC电力提供给所述DC输出端110。所述DC输出端110接收来自所述DC/DC转换器108的所述电力，并且将所述DC电力提供给所述外部负载。
在一些情况下，DC-UPS(例如：UPS 100)可用于为信息技术(IT)设备供电。所述IT负载可能具有其自己的智能决策单元(例如：控制器)的多个操作状态。例如：所述IT负载可以具有一AC输入端及一DC输入端，并且被配置为以一AC模式及一DC模式运行。这样，所述DC-UPS及所述IT负载可以一起形成具有多个运行配置的一电源系统。
通常期望所述DC-UPS及所述负载都以一相似的配置(例如：都以一AC模式或皆以一DC模式)运行。然而，所述UPS(例如100)通常由一实体(例如：一卖方)开发，而所述负载(例如：202)由另一实体(例如：一客户)开发。这样，所述卖方可能对详细的设计描述和/或所述负载的行为具有有限的访问权限或没有访问权限。这可能对所述卖方构成挑战，以确保所述UPS以与所述负载相同的模式运作(例如：交流或直流模式)。例如：所述UPS可以利用与所述负载不同的标准(例如：多个阈值)来确定要在何种模式下运行。在许多情况下，所述UPS与所述负载之间可能没有通信，并且所述UPS可能无法确定所述负载正在运行何种模式，反之亦然。
这样，本说明书提供了一种用于控制一UPS的改进系统及方法。在至少一实施例中，相对于一需求阈值，监视所述UPS的所述DC输出端及/或所述AC输出端处的所述电流需求。在一示例中，基于所述电流需求及所述需求阈值的一比较，所述UPS以所述AC模式或所述DC模式运行，以匹配所述负载的所述运行模式。在一些示例中，在所述AC运行模式与所述DC运行模式之间转换所述UPS包括启用/禁用所述UPS的所述充电器。
图2A是根据本说明书描述的多个方面的一电源系统200的一实施例的一框图。如图所示，所述电源系统200包括：所述UPS 100及一负载202。在一示例中，所述负载202是具有一DC输入端210及一AC输入端212的一IT负载。所述UPS100的所述DC输出端110耦合到所述负载202的所述DC输入端210。类似地，所述UPS 100的所述AC输出端112耦合到所述负载202的所述AC输入端212。
如上所述，所述负载202可以被配置为以一AC模式及一DC模式运行。在一示例中，所述负载202包括一负载控制器218，所述负载控制器218被配置为以所述AC模式及DC模式运行所述负载202。在一些示例中，所述负载控制器218监视所述AC输入端212及/或所述DC输入端210，以确定是否以所述AC模式或所述DC模式运行所述负载202。例如：当所述UPS100提供给所述AC输入端212的所述AC电力是可接受的(即高于一电力质量阈值)时，所述负载控制器218可以使所述负载202以所述AC模式运行。同样地，当所述UPS 100提供给所述AC输入端212的所述AC电力是不可接受的(即低于一电力质量阈值)时，所述负载控制器218可以以所述DC模式运行所述负载202。
在一些示例中，所述UPS 100与所述负载202之间没有通信，并且所述UPS 100可能无法确定所述负载202是以何种模式运行，反之亦然。例如：所述UPS 100可以利用与所述负载202不同的标准(例如：阈值)来确定以何种模式进行操作(例如：AC或DC)。这样，取决于所述输入AC电源的质量水平，所述电源系统200可以以各种期望及不期望的配置来操作。
例如：图2B是示出了根据本说明书中描述的多个方面的所述电源系统200的各种操作配置的一表格250。在一第一种场景252中，在所述UPS 100的所述输入102及所述负载202的所述AC输入端212处皆接收的所述AC电力被所述UPS 100及所述负载202两者皆认为是“可接受”。结果，所述UPS100及所述负载202皆以它们各自的AC运行模式运行。在所述UPS100的所述AC模式下，所述接收的AC电力被提供给所述AC输出端112及所述充电器104。所述AC输出端112从所述输入端102接收所述电力，并且将所述AC电力提供给所述负载202的所述AC输入端212。所述充电器104将所述AC电源转换为DC电源，并且对所述电池116充电。在以所述AC模式运行时，所述负载202通过AC输入端212取得所述AC电力。这样，由于所述负载202并未通过所述DC输入端210取得电力，因此，所述UPS 100的所述DC/DC转换器108以一空载(no-load)状态下运行。
在一第二种场景254中，在所述UPS 100的所述输入端102及所述负载202的所述AC输入端212处接收到的所述AC电力被所述UPS 100识别为“可接受”，而在所述负载202处被识别为“不可接受”。结果，所述UPS 100以所述AC模式运行，而所述负载202以所述DC模式运行。在所述UPS 100的所述AC模式下，所述接收的AC电力被提供给所述AC输出端112及所述充电器104，以对所述电池116进行充电。然而，由于所述负载202以所述DC模式运行，因此所述负载202通过所述DC输入端210取得电力。为了支持所述负载202，所述DC/DC转换器108在一全负载状态下运行，以支持所述UPS 100的所述DC输出端110处的所述负载202的所述电力取得。
在一第三种场景256中，在所述UPS 100的所述输入102及所述负载202的所述AC输入端212处接收到的所述AC电力被所述UPS 100识别为“不可接受”，而在所述负载202处被识别为“可接受”。结果，所述UPS 100以所述DC模式运行，而所述负载202以所述AC模式运作。在所述UPS 100的所述DC模式下，所述充电器104被关闭(即被禁用)，并且所述电池116经由所述备用电源接口114及所述DC总线106将存储的DC电力放电到所述DC/DC转换器108。所述DC/DC转换器108调控从所述电池116接收的所述DC电力，并将调控后的DC电力提供给所述DC输出端110。然而，由于所述负载202在所述AC模式下运行，因此，所述负载202通过所述AC输入端212取得电力。
在一第四种场景258中，所述UPS 100及所述负载202两者皆将在所述UPS 100的输入端102及所述负载202的所述AC输入端212处接收到的所述AC电力识别为“不可接受”。结果，所述UPS 100及所述负载202以它们各自的DC运行模式运行。在所述UPS 100的所述DC模式下，所述充电器104被关闭(即被禁用)并且所述电池116经由所述备用电源接口114及所述DC总线106将存储的DC电力放电到所述DC/DC转换器108。所述DC/DC转换器108调控从所述电池116接收的所述DC电力，并将调控后的DC电力提供给所述DC输出端110。在所述DC模式下运行时，所述负载202通过所述DC输入端210取得DC电力。
在一些示例中，通过以多个不同的模式操作所述UPS 100及负载202，所述UPS 100的性能可能会降低。例如：在所述第二场景254中，同时运作的所述充电器104及所述DC/DC转换器108产生一过多的热量。同样地，在所述第三场景256中，所述电池116由所述DC/DC转换器108连续地加载，并且在所述DC/DC转换器108在空载状态下运作时被排出(或部分地放电)。这样，可能期望防止所述电源系统200在所述多个不良场景下运行。
图3是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统300的一实施例的一框图。如图所示，所述电源系统300包括一UPS 302及所述负载202。在一示例中，所述UPS 302类似于图1的所述UPS 100，除了所述UPS 302包括一电流传感器304，所述电流传感器304被配置为监视(或感测)所述UPS302的所述DC输出端110处的电流。
在一些示例中，所述电流传感器304被包含在所述UPS 302的所述控制器118中；然而，在其他示例中，所述电流传感器304在所述控制器118的外部。应当理解，本发明不限于一特定类型的电流传感器。例如：所述电流传感器304可以是用于检测、监视或测量电流的任何类型的电流传感器(例如：霍尔效应传感器)。在某些示例中，所述电流传感器304将指示所述DC输出端110处的所述电流需求的多个数值提供给所述控制器118。在其他多个示例中，所述控制器118包括附加电路(例如：模数转换器)，所述附加电路被配置为处理由所述电流传感器304提供的一个或多个信号，以确定所述DC输出端110处的所述电流需求。在一些示例中，所述控制器118被配置为使用从所述电流传感器304提供的所述多个数值或多个信号来确定所述DC输出端110处的所述电力需求。
图4是示出根据本说明书中描述的多个方面的所述电源系统300的运行的一状态图400。在一些示例中，所述状态图400对应于由所述UPS 302的所述控制器118执行的一控制方法。
在一个示例中，所述负载202被配置为基于由所述UPS 302提供给所述负载202的所述AC电力的质量，而以所述AC模式或所述DC模式运行。如图所示，当由所述UPS 302提供的所述AC电力为被所述负载202识别为“不可接受”(即“条件A”)时，所述负载202以所述DC模式运行。这样，所述负载202开始(通过所述负载202的所述DC输入端210)从所述UPS 302的所述DC输出端110取得电力。
如上所述，所述控制器118被配置为监视所述DC输出端110处的电流需求(通过所述电流传感器304)。在一些示例中，所述控制器118被配置为监视相对于一需求阈值的所述DC输出端110处的所述电流需求。在一示例中，所述需求阈值是一预定阈值；然而，在其他示例中，所述需求阈值可以是一动态阈值，所述动态阈值被配置为基于所述UPS 302或所述负载202的一个或多个运行条件/参数来更新。响应于一确定DC，所述输出端110处的所述电流需求高于所述需求阈值时，所述UPS 302被配置为以所述DC模式运行。这样，所述UPS 302可以检测到所述负载202在所述DC模式下运行并且转换到其对应的DC模式而无需与所述负载202进行通信。在某些示例中，所述UPS 302通过禁用所述充电器104来转换成所述DC模式，以减少当运行所述DC/DC转换器108来支持所述负载202时由所述UPS 302产生的热量。
同样地，当所述负载202将所述UPS 302提供的所述AC电力被识别为“可接受”(即“条件B”)时，所述负载202在所述AC模式下运行，并开始从所述UPS 302的所述AC输出端112取得电力(通过所述负载202的所述AC输入端212)。这样，所述UPS 302的所述DC输出端110处的所述电流需求开始减少。响应于确定所述DC输出端110处的所述电流需求低于所述需求阈值，所述UPS 302转换为所述AC模式。这样，所述UPS 302可以检测到所述负载202正在以所述AC模式运行，并且转换到其对应的AC模式，而无需与所述负载202进行通信。在某些示例中，所述UPS 302通过使所述充电器104能够对所述电池116进行充电而转换到所述AC模式，防止所述电池116被所述DC/DC转换器108消耗掉，同时向所述AC输出端112提供AC电力，以支持所述负载202。
在一些示例中，所述电流传感器304可以被配置为监视所述DC/DC转换器108的所述输入端处的所述电流需求，以提供对所述DC输出端110处的所述电流需求的一指示。在其他示例中，所述控制器118被配置为：监视所述DC/DC转换器108的一个或多个内部参数，以推断所述DC输出端110处的所述电流需求。
图5是根据本说明书中描述的多个方面的一电源系统500的另一实施例的一框图。如图所示，所述电源系统500包括一UPS 502及所述负载202。在一示例中，所述UPS 502类似于图3的所述UPS 302，除了所述UPS 502包括一电流传感器504，被配置为监视(或感测)所述UPS 502的所述AC输出端112处的电流。在一些示例中，所述电流传感器504与所述UPS302的所述电流传感器304基本相同。
图6是示出运行根据本说明书中描述的多个方面的所述电源系统500的一状态图600。在一些示例中，状态图600对应于由UPS 502的控制器118执行的控制方法。
在一示例中，所述负载202被配置为基于由所述UPS 502提供给所述负载202的所述AC电力的质量而以所述AC模式或所述DC模式运行。如图所示，当由所述UPS 502提供的所述AC电力时被所述负载202识别为“不可接受”(即“条件A”)时，则所述负载202以所述DC模式运行。这样，所述负载202开始(通过所述负载202的所述DC输入端210)从所述UPS 502的所述DC输出端110取得电力。
如上所述，所述控制器118被配置为(通过所述电流传感器504)监视所述AC输出端112处的所述电流需求。在一些示例中，所述控制器118被配置为监视所述AC输出端112处的相对于一需求阈值的所述电流需求。在一示例中，所述需求阈值是一预定阈值；然而，在其他示例中，所述需求阈值是被配置为基于所述UPS 502或所述负载202的一个或多个运行条件/参数进行更新的一动态阈值。为了响应于确定所述交流输出端110处的所述电流需求低于所述需求阈值时，所述UPS 502被配置为以所述DC模式运作。这样，所述UPS 502可以检测到所述负载202正在以所述DC模式运行，并且转换到所述UPS 502对应的DC模式而无需与所述负载202进行通信。在某些示例中，所述UPS 502通过禁用所述充电器104以使所述UPS502转换为DC模式。当运作所述DC/DC转换器108以支持所述负载202时，减少由所述UPS 502产生的热量。
类似地，当由所述UPS 502提供的所述AC电力被所述负载202识别为“可接受”(即“条件B”)时，所述负载202在所述AC模式下运行，并且开始(通过所述负载202的所述AC输入端212)从所述UPS 502的所述AC输出端112汲取电力。这样，所述UPS 502处的所述电流需求开始增加。响应于确定所述AC输出端112处的所述电流需求高于一需求阈值，所述UPS502转换为所述AC模式。这样，所述UPS 502可以检测到所述负载202正在以所述AC模式运行，并且转换到所述UPS 502对应的AC模式而无需与所述负载202进行通信。在某些示例中，所述UPS502通过使所述充电器104能够对所述电池116充电而转换到所述AC模式，防止所述电池116被所述DC/DC转换器108耗尽，同时向所述AC输出端112提供AC电力，以支持所述负载202。
在一些示例中，所述UPS(例如：302或502)可以被配置为监视所述DC输出端110及所述AC输出端110处的所述电流需求。通过监视所述DC输出端110及所述AC输出端112两者，所述UPS可以预测所述负载202的一模式转换。这样，所述UPS可以以一更快的响应时间在所述AC模式与所述DC模式之间转换，这在多个特定的高性能应用中可以带来效益。
如上所述，本说明书提供了一种用于控制一UPS的改进系统及方法。在至少一实施例中，监视所述UPS的所述DC输出端及/或所述AC输出端处的相对于一需求阈值的所述电流需求。在一个示例中，基于所述电流需求及所述需求阈值的比较，所述UPS以所述AC模式或所述DC模式运行，以匹配所述负载的所述运行模式。在一些示例中，所述UPS在所述AC运行模式及所述DC运行模式之间的转换包括启用/禁用所述UPS的所述充电器。
因此，已经描述了至少一实施例的多个方面，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改及改进。所述改变、修改及改进旨在作为本发明的一部分，并且涵盖在本发明的精神及范围内。因此，以上描述及多个附图仅作为示例。

Claims (20)

1.一种不间断电源(UPS)，其特征在于：所述UPS包括：
一输入端，被配置为接收输入AC电力；
一DC输出端，被配置为向一负载提供输出DC电力；
一AC输出端，被配置为向所述负载提供输出AC电力；
一充电器，耦合到所述输入端及被配置为将所述输入AC电力转换为DC电力；
一DC总线，耦合到所述充电器及被配置为接收所述DC电力；
一旁路线，耦合在所述输入端与所述AC输出端之间及被配置为将所述输入AC电力提供至所述AC输出端，以作为所述AC输出电力；及
一控制器，耦合到所述充电器及被配置为：
监视所述DC输出端处的相对于一需求阈值的一电流需求；
响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求低于所述需求阈值，通过启用所述充电器以向所述DC总线提供DC电力，使所述UPS以一第一运行模式运行；及
响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求高于所述需求阈值，通过禁用所述充电器使所述UPS以一第二运行模式运行。
2.根据权利要求1所述的UPS，其特征在于：所述UPS还包括：
一辅助电力接口，耦合到所述DC总线，所述辅助电力接口被配置为从所述DC总线向一辅助电源提供DC电力，以及被配置为从所述辅助电源接收DC电力。
3.根据权利要求2所述的UPS，其特征在于：在所述第一运行模式期间，所述辅助电源被配置为接收由所述充电器提供的所述DC电力，以对所述辅助电源进行充电。
4.根据权利要求2所述的UPS，其特征在于：所述UPS还包括：
一DC-DC转换器，耦合到所述DC总线及被配置为将来自于所述DC总线的所述DC电力转换为所述输出DC电力。
5.根据权利要求4所述的UPS，其特征在于：在所述第二运行模式期间，所述控制器还被配置为运行所述DC-DC转换器，以将由所述辅助电源提供的所述DC电力转换为所述输出DC电力。
6.根据权利要求1所述的UPS，其特征在于：所述需求阈值是一预定阈值。
7.根据权利要求1所述的UPS，其特征在于：所述UPS被配置为以所述第一运行模式运行，以在所述负载从所述AC输出端提取AC电力时支持所述负载。
8.根据权利要求1所述的UPS，其特征在于：所述UPS被配置为以所述第二运行模式运行，以在所述负载从所述DC输出端提取DC电力时支持所述负载。
9.一种不间断电源(UPS)，其特征在于：所述UPS包括：
一输入端，被配置为接收输入AC电力；
一DC输出端，被配置为向一负载提供输出DC电力；
一AC输出端，被配置为向所述负载提供输出AC电力；
一充电器，耦合到所述输入端及被配置为将所述输入AC电力转换为DC电力；
一DC总线，耦合到所述充电器及被配置为接收所述DC电力；
一旁路线，耦合在所述输入端与所述AC输出端之间及被配置为将所述输入AC电力提供至所述AC输出端，以作为所述AC输出电力；及
一控制器，耦合到所述充电器及被配置为：
监视所述AC输出端处的相对于一需求阈值的一电流需求；
响应于确定所述AC输出端处的所述电流需求高于所述需求阈值，通过启用所述充电器以向所述DC总线提供DC电力，使所述UPS以一第一运行模式运行；及
响应于确定所述AC输出端处的所述电流需求低于所述需求阈值，通过禁用所述充电器使所述UPS以一第二运行模式运行。
10.根据权利要求9所述的UPS，其特征在于：所述UPS还包括：
一辅助电力接口，耦合到所述DC总线，所述辅助电力接口被配置为从所述DC总线向一辅助电源提供DC电力，以及被配置为从所述辅助电源接收DC电力。
11.根据权利要求10所述的UPS，其特征在于：在所述第一运行模式期间，所述辅助电源被配置为接收由所述充电器提供的所述DC电力，以对所述辅助电源进行充电。
12.根据权利要求10所述的UPS，其特征在于：所述UPS还包括：
一DC-DC转换器，耦合到所述DC总线及被配置为将来自于所述DC总线的所述DC电力转换为所述输出DC电力。
13.根据权利要求12所述的UPS，其特征在于：在所述第二运行模式期间，所述控制器还被配置为运行所述DC-DC转换器，以将由所述辅助电源提供的所述DC电力转换为所述输出DC电力。
14.根据权利要求10所述的UPS，其特征在于：所述需求阈值是一预定阈值。
15.根据权利要求10所述的UPS，其特征在于：所述UPS被配置为以所述第一运行模式运行，以在所述负载从所述AC输出端提取AC电力时支持所述负载。
16.根据权利要求10所述的UPS，其特征在于：所述UPS被配置为以所述第二运行模式运行，以在所述负载从所述DC输出端提取DC电力时支持所述负载。
17.一种非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述非暂时性计算机可读介质上存储用于操作一不间断电源(UPS)的多个计算机可执行指令的多个序列，所述多个计算机可执行指令的多个序列包括指示至少一个处理器控制所述UPS进行以下步骤的多个指令：
接收来自一输入电源的一输入端处的输入AC电力；
通过一DC输出端向一负载提供输出DC电力；
通过一AC输出端向所述负载提供输出AC电力；
监视所述DC输出端处的相对于一需求阈值的一电流需求；
响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求低于所述需求阈值，通过启用与所述输入端耦合的一充电器以将所述输入AC电力转换为DC电力，使所述UPS以一第一运行模式运行；及
响应于确定所述DC输出端处的所述电流需求高于所述需求阈值，通过禁用所述充电器使所述UPS以一第二运行模式运行。
18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令序列包括指示所述至少一个处理器控制所述UPS进行以下步骤的多个指令：
在所述第一运行模式中，将所述DC电力从所述充电器提供给一DC总 线，以对与所述DC总 线耦合的一辅助电源进行充电；及
在所述第二运行模式中，将来自于所述辅助电源的DC电源提供给与所述DC总线耦合的一DC-DC转换器，所述DC-DC转换器被配置为将来自于所述辅助电源的所述DC电力转换为所述输出DC电力。
19.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述UPS以所述第一运行模式运行，以在所述负载从所述AC输出端提取AC电力时支持所述负载。
20.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述UPS以所述第二运行模式运行，以在所述负载从所述DC输出端提取DC电力时支持所述负载。
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