CN113422426B - 模块化ups系统休眠控制方法及装置、模块化ups系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种模块化UPS系统休眠控制方法及装置、模块化UPS系统，所述方法应用于模块化UPS系统，所述模块化UPS系统包括至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块；所述方法包括：监控主机实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，基于所述输出电压以及所述输出电流为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元；各组UPS的监控单元根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制。本发明能够提高模块化UPS系统的效率，降低总损耗。

Description

模块化UPS系统休眠控制方法及装置、模块化UPS系统
技术领域
本发明属于UPS技术领域，更具体地说，是涉及一种模块化UPS系统休眠控制方法及装置、模块化UPS系统。
背景技术
相对于集中式UPS(Uninterruptible Power Systems，不间断电源)系统，模块化UPS系统具有可在线扩容、运输安装维护方便、系统可用度高、效率高等优点，因此得到了广泛应用。
但是，在负载率偏低的情况下，由于UPS的功率模块内功率器件的固有损耗，模块化UPS系统的效率并不高。现有技术中，从模块化UPS系统的可用性以及扩容等原因考虑，模块化UPS系统通常配置有较多的功率模块，但在实际应用时，模块化UPS系统对应的负载量可能很小，或者负载在不同时间段存在时大时小现象。如果系统中所有功率模块一直长期工作，势必造成模块化UPS系统较长时间工作在低效率的状态下，导致总损耗很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化UPS系统休眠控制方法及装置、模块化UPS系统，以解决现有技术中存在的模块化UPS系统较长时间工作在低效率的状态下而导致总损耗较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种模块化UPS系统休眠控制方法，所述方法应用于模块化UPS系统，所述模块化UPS系统包括至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块，各组UPS为同一负载供电；所述方法包括：
监控主机实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，基于所述输出电压以及所述输出电流为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元；
各组UPS的监控单元根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制。
可选的，所述基于所述输出电压以及所述输出电流为各组UPS分配休眠模块数，包括：
基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS对应的参考输出功率；
从各组UPS的监控单元获取各组UPS的在线模块数，并基于各组UPS的在线模块数以及各组UPS的参考输出功率为各组UPS分配休眠模块数。
可选的，所述基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS对应的参考输出功率，包括：
基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS的实时输出功率；
计算最新时段内各组UPS的实时输出功率的最大值以及平均值，得到最新时段内各组UPS的最大输出功率和平均输出功率；
基于各组UPS的最大输出功率以及平均输出功率确定各组UPS对应的参考输出功率。
可选的，按照下式计算各组UPS对应的参考输出功率：
P参考＝P最大*K+P平均*(1-K)
其中，P参考为各组UPS对应的参考输出功率，P最大为各组UPS在最新时段内的最大输出功率，P平均为各组UPS在最新时段内的平均输出功率，K为预设值，取值范围为(0，1)。
可选的，按照下式为各组UPS分配休眠模块数：
Figure BDA0003102001310000021
其中，N休为各组UPS的休眠模块数，m为各组UPS对应的休眠调节因子，m∈[0,1)，N为各组UPS的在线模块数，P参考为各组UPS对应的参考输出功率，P为模块化UPS系统的总输出功率，|| ||为取整计算符。
可选的，所述根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，包括：
每隔预设的休眠轮休周期根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择一次休眠模块。
可选的，所述模块化UPS系统休眠控制方法还包括：
各组UPS的监控单元根据本组中各个处于工作状态的UPS模块的物理位置确定休眠轮休周期。
为实现上述目的，本发明还提供了一种模块化UPS系统休眠控制装置，所述装置应用于模块化UPS系统，所述模块化UPS系统包括至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块，各组UPS为同一负载供电；所述装置包括：
监控主机以及至少两个监控单元；所述监控主机与各个监控单元连接，各个监控单元与各组UPS一一对应连接；
监控主机实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，基于所述输出电压以及所述输出电流为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元；
各组UPS对应的监控单元根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制。
可选的，所述监控主机包括休眠控制器、至少两个采集计算单元、至少两个存储单元、至少两个功率累积器；各个采集计算单元、各个存储单元、各个功率累积器、各组UPS一一对应；
所述采集计算单元用于实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，并基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS的实时输出功率；
所述存储单元用于对各组UPS的实时输出功率进行存储；
所述功率累积器用于提取最新时段内各组UPS的实时输出功率，并基于最新时段内各组UPS的实时输出功率确定各组UPS的参考输出功率；
所述休眠控制器用于获取各组UPS的在线模块数，基于各组UPS的在线模块数以及各组UPS的参考输出功率为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元。
为实现上述目的，本发明还提供了一种模块化UPS系统，包括：
以上所描述的模块化UPS系统休眠控制装置、以及至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块。
本发明提供的模块化UPS系统休眠控制方法及装置、模块化UPS系统的有益效果在于：
区别于现有技术，本发明采用两级监控，由监控主机基于各组UPS的输出电压和输出电流为各组UPS分配休眠模块数，由各组UPS的监控单元根据接收到的休眠模块数选择休眠模块实现休眠控制。此方法既能兼顾各个UPS组之间输出的差异性，又能兼顾各个UPS组内部各个UPS模块的输出，因此可有效降低损耗，提高模块化UPS系统的效率。此外，相对于设定所有UPS模块运行的方案，本发明可根据各组UPS的输出电压和输出电流对休眠模块的数量进行调整，进而避免了模块化UPS系统长时间处于低效率的状态下，从而进一步提高了模块化UPS的效率，降低了总损耗。
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为本发明一实施例提供的模块化UPS系统休眠控制方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的模块化UPS系统休眠控制装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的监控主机的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的模块化UPS系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，图1为本发明一实施例提供的模块化UPS系统休眠控制方法的结构示意图，该模块化UPS系统休眠控制方法应用模块化UPS系统，该模块化UPS系统包括至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块，各组UPS为同一负载供电。
该模块化UPS系统休眠控制方法包括：
S101：监控主机实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，基于输出电压以及输出电流为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元。
在本实施例中，可通过电流传感器实时采集各组UPS的输出电流，通过电压传感器实时采集各组UPS的输出电压，进而确定各组UPS的实时输出功率，进而基于各组UPS的实时输出功率为各组UPS分配休眠模块数。
S102：各组UPS的监控单元根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制。
在本实施例中，各组UPS的监控单元可根据接收到的休眠模块数，按照预设的规则从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制。其中，预设的规则包括但不限于连续选择和间隔选择。例如，可以选择物理位置连续的x个UPS模块作为休眠模块(其中，x为各组UPS的监控单元接收到的休眠模块数)。也可以沿着各个UPS模块的连接线路每隔d个UPS模块选择一个UPS模块作为休眠模块，共选择x个UPS模块，其中d为预设的选择步长，可根据本组UPS模块的数量确定。
可选的，作为本发明实施例提供的模块化UPS系统休眠控制方法的一种具体实施方式，基于输出电压以及输出电流为各组UPS分配休眠模块数，包括：
基于输出电压以及输出电流确定各组UPS对应的参考输出功率。
从各组UPS的监控单元获取各组UPS的在线模块数，并基于各组UPS的在线模块数以及各组UPS的参考输出功率为各组UPS分配休眠模块数。
在本实施例中，基于输出电压以及输出电流确定各组UPS对应的参考输出功率，包括：
基于输出电压以及输出电流确定各组UPS的实时输出功率。
计算最新时段内各组UPS的实时输出功率的最大值以及平均值，得到最新时段内各组UPS的最大输出功率和平均输出功率。
基于各组UPS的最大输出功率以及平均输出功率确定各组UPS对应的参考输出功率。
在本实施例中，可对各个UPS模块的实时输出功率进行数据累计，具体方法为：每隔预设时长计算一次各个UPS模块的参考评估输出功率。其中，最新时段指的是(t-t’)～t时段，t为当前时刻，t’为预设时长。可选的，也可按照数量进行数据累积，也即各个UPS模块最新的实时输出功率累积到预设数量时，进行一次参考输出功率的计算。
可选的，作为本发明实施例提供的模块化UPS系统休眠控制方法的一种具体实施方式，按照下式计算各组UPS对应的参考输出功率：
P参考＝P最大*K+P平均*(1-K)
其中，P参考为各组UPS对应的参考输出功率，P最大为各组UPS在最新时段内的最大输出功率，P平均为各组UPS在最新时段内的平均输出功率，K为预设值，取值范围为(0，1)。
在本实施例中，K的优选范围为0.2～0.8，UPS的安全运行要求越高，K的取值越大。
可选的，作为本发明实施例提供的模块化UPS系统休眠控制方法的一种具体实施方式，按照下式为各组UPS分配休眠模块数：
Figure BDA0003102001310000071
其中，N休为各组UPS的休眠模块数，m为各组UPS对应的休眠调节因子，m∈[0,1)，N为各组UPS的在线模块数，P参考为各组UPS对应的参考输出功率，P为模块化UPS系统的总输出功率，|| ||为取整计算符。
可选的，作为本发明实施例提供的模块化UPS系统休眠控制方法的一种具体实施方式，根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，包括：
每隔预设的休眠轮休周期根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择一次休眠模块。
在本实施例中，可采用轮休的策略，平衡所有模块的老化速率，延长设备寿命。例如，某组UPS中包含10个UPS模块(按照物理位置的安装顺序依次编号为1、2、3、…、10)，该组的监控单元接收到的休眠模块数为4，则可以按照以下步骤进行轮休(T为休眠轮休周期)：
S11：t时刻，UPS模块1、2、3、4处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S12：t+T时刻，UPS模块2、3、4、5处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S13：t+2T时刻，UPS模块3、4、5、6处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S14：…以此类推。
可选的，各个UPS组的监控单元也可控制各个UPS模块按照以下步骤轮休：
可以按照以下步骤进行轮休(T为休眠轮休周期)：
S21：t时刻，UPS模块1、3、5、7处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S22：t+T时刻，UPS模块2、4、6、8处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S23：t+2T时刻，UPS模块3、5、7、9处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S24：t+3T时刻，UPS模块4、6、8、10处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S25：t+4T时刻，UPS模块5、7、9、1处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S26：t+5T时刻，UPS模块6、8、10、2处于工作状态，其余UPS模块处于休眠状态。
S27：…以此类推。
可选的，作为本发明实施例提供的模块化UPS系统休眠控制方法的一种具体实施方式，模块化UPS系统休眠控制方法还包括：
各组UPS的监控单元根据本组中各个处于工作状态的UPS模块的物理位置确定休眠轮休周期。
在本实施例中，若各个工作的UPS模块的物理位置分布较为集中，则可选择较小休眠轮休周期，以保证散热，若各个工作的UPS模块的物理位置分布较为分散，则可选择较大的休眠轮休周期。
本发明的另一方面，请参考图2，还提供了一种模块化UPS系统休眠控制装置20，模块化UPS系统休眠控制装置20应用于模块化UPS系统，模块化UPS系统包括至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块，各组UPS为同一负载供电。
模块化UPS系统休眠控制装置20包括：
监控主机21以及至少两个监控单元22。监控主机21与各个监控单元22连接，各个监控单元21与各组UPS一一对应连接。
监控主机21实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，基于输出电压以及输出电流为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元22。
各组UPS对应的监控单元22根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制。
可选的，请参考图3，作为本发明实施例提供的模块化UPS系统休眠控制装置的一种具体实施方式，监控主机21包括：
休眠控制器201、至少两个采集计算单元202、至少两个存储单元203、至少两个功率累积器204。至少两个采集计算单元202、至少两个存储单元203、至少两个功率累积器204、各组UPS一一对应。
采集计算单元202用于实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，并基于输出电压以及输出电流确定各组UPS的实时输出功率。
存储单元203用于对各组UPS的实时输出功率进行存储。
功率累积器204用于提取最新时段内各组UPS的实时输出功率，并基于最新时段内各组UPS的实时输出功率确定各组UPS的参考输出功率。
休眠控制器201用于获取各组UPS的在线模块数，基于各组UPS的在线模块数以及各组UPS的参考输出功率为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元22。
在本实施例中，采集计算单元202可以包括电流传感器和电压传感器，电流传感器用于采集UPS模块的实时输出电流，电压传感器用于采集UPS模块的实时输出电压。
本发明的再一方面，请参考图4，还提供了一种模块化UPS系统，模块化UPS系统包括：
以上所描述的模块化UPS系统休眠控制装置20、以及至少两组UPS 40，每组UPS 40包含至少一个UPS模块。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种模块化UPS系统休眠控制方法，其特征在于，所述方法应用于模块化UPS系统，所述模块化UPS系统包括至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块，各组UPS为同一负载供电；所述方法包括：
监控主机实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，基于所述输出电压以及所述输出电流为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元；
各组UPS的监控单元根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制；
其中，所述根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，包括：每隔预设的休眠轮休周期根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择一次休眠模块。
2.如权利要求1所述的模块化UPS系统休眠控制方法，其特征在于，所述基于所述输出电压以及所述输出电流为各组UPS分配休眠模块数，包括：
基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS对应的参考输出功率；
从各组UPS的监控单元获取各组UPS的在线模块数，并基于各组UPS的在线模块数以及各组UPS的参考输出功率为各组UPS分配休眠模块数。
3.如权利要求2所述的模块化UPS系统休眠控制方法，其特征在于，所述基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS对应的参考输出功率，包括：
基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS的实时输出功率；
计算最新时段内各组UPS的实时输出功率的最大值以及平均值，得到最新时段内各组UPS的最大输出功率和平均输出功率；
基于各组UPS的最大输出功率以及平均输出功率确定各组UPS对应的参考输出功率。
4.如权利要求3所述的模块化UPS系统休眠控制方法，其特征在于，按照下式计算各组UPS对应的参考输出功率：
P参考＝P最大*K+P平均*(1-K)
其中，P参考为各组UPS对应的参考输出功率，P最大为各组UPS在最新时段内的最大输出功率，P平均为各组UPS在最新时段内的平均输出功率，K为预设值，取值范围为(0，1)。
5.如权利要求2所述的模块化UPS系统休眠控制方法，其特征在于，按照下式为各组UPS分配休眠模块数：
Figure FDA0003919978000000021
其中，N休为各组UPS的休眠模块数，m为各组UPS对应的休眠调节因子，m∈[0,1)，N为各组UPS的在线模块数，P参考为各组UPS对应的参考输出功率，P为模块化UPS系统的总输出功率，|| ||为取整计算符。
6.如权利要求1所述的模块化UPS系统休眠控制方法，其特征在于，还包括：
各组UPS的监控单元根据本组中各个处于工作状态的UPS模块的物理位置确定休眠轮休周期。
7.一种模块化UPS系统休眠控制装置，其特征在于，所述装置应用于模块化UPS系统，所述模块化UPS系统包括至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块，各组UPS为同一负载供电；所述装置包括：
监控主机以及至少两个监控单元；所述监控主机与各个监控单元连接，各个监控单元与各组UPS一一对应连接；
监控主机实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，基于所述输出电压以及所述输出电流为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元；
各组UPS对应的监控单元根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，并对选择的休眠模块进行休眠控制；
其中，所述根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择休眠模块，包括：每隔预设的休眠轮休周期根据接收到的休眠模块数从本组的UPS模块中选择一次休眠模块。
8.如权利要求7所述的模块化UPS系统休眠控制装置，其特征在于，所述监控主机包括休眠控制器、至少两个采集计算单元、至少两个存储单元、至少两个功率累积器；
各个采集计算单元、各个存储单元、各个功率累积器、各组UPS一一对应；
所述采集计算单元用于实时采集模块化UPS系统中各组UPS的输出电压以及输出电流，并基于所述输出电压以及所述输出电流确定各组UPS的实时输出功率；
所述存储单元用于对各组UPS的实时输出功率进行存储；
所述功率累积器用于提取最新时段内各组UPS的实时输出功率，并基于最新时段内各组UPS的实时输出功率确定各组UPS的参考输出功率；
所述休眠控制器用于获取各组UPS的在线模块数，基于各组UPS的在线模块数以及各组UPS的参考输出功率为各组UPS分配休眠模块数，并将各组UPS对应的休眠模块数发送至各组UPS的监控单元。
9.一种模块化UPS系统，其特征在于，包括：
如权利要求7所述的模块化UPS系统休眠控制装置、以及至少两组UPS，每组UPS包含至少一个UPS模块。
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