CN115118004A - Ups的控制方法及控制终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种UPS的控制方法及控制终端。该方法包括：当UPS由柴油发电机供电时，获取柴油发电机的额定输出功率；若柴油发电机的额定输出功率小于整流模块的额定输入功率，则降低整流模块的额定输入功率，使得整流模块的额定输入功率不大于柴油发电机的额定输出功率。本发明中，当UPS由柴油发电机供电时，若柴油发电机的额定功率小于整流模块的额定输入功率，则降低整流模块的额定输入功率，使得整流模块的额定输入功率与柴油发电机模块的额定功率相匹配，防止柴油发电机过载，提高了系统的安全性及稳定性。

Description

UPS的控制方法及控制终端

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种UPS的控制方法及控制终端。

背景技术

UPS广泛应用于数据中心机房及其他负载需要可靠供电的环境中，保障在市电停电之后仍然可以工作一段时间，防止用户因断电影响工作或丢失数据。同时，部分UPS还设置有柴油发电机作为应急电源，当市电异常时，切换为柴油发电机供电。

现有技术中，柴油发电机的输出功率有限，若柴油发电机的额定输出功率小于UPS的整流模块的额定功率，柴油发电机长时间工作在过载状态会造成柴油发电机无法正常工作，严重时甚至损坏柴油发电机。

发明内容

本发明实施例提供了一种UPS的控制方法及控制终端，以解决现有技术中柴油发电机的额定功率与UPS的功率不匹配，造成柴油发电机无法正常运行的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种UPS的控制方法，UPS的输入端分别与市电及柴油发电机连接，UPS的输出端用于为负载供电；UPS包括：整流模块、储能模块及逆变模块；整流模块的输入端与UPS的输入端连接，整流模块的输出端分别与储能模块及逆变模块的输入端连接；逆变模块的输出端与UPS的输出端连接；上述控制方法包括：

当UPS由柴油发电机供电时，获取柴油发电机的额定输出功率；

若柴油发电机的额定输出功率小于整流模块的额定输入功率，则降低整流模块的额定输入功率，使得整流模块的额定输入功率不大于柴油发电机的额定输出功率。

第二方面，本发明实施例提供了一种控制终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中UPS的控制方法的步骤。

本发明实施例提供一种UPS的控制方法及控制终端。UPS的输入端分别与市电及柴油发电机连接，UPS的输出端用于为负载供电；UPS包括：整流模块、储能模块及逆变模块；整流模块的输入端与UPS的输入端连接，整流模块的输出端分别与储能模块及逆变模块的输入端连接；逆变模块的输出端与UPS的输出端连接；上述控制方法包括：当UPS由柴油发电机供电时，获取柴油发电机的额定输出功率；若柴油发电机的额定输出功率小于整流模块的额定输入功率，则降低整流模块的额定输入功率，使得整流模块的额定输入功率不大于柴油发电机的额定输出功率。本发明实施例中当UPS由柴油发电机供电时，若柴油发电机的额定功率小于整流模块的额定输入功率，则降低整流模块的额定输入功率，使得整流模块的额定输入功率与柴油发电机模块的额定功率相匹配，防止柴油发电机过载，使柴油发电机可以长期稳定的工作，提高了供电的安全性及稳定性。

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性的前提下，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UPS的拓扑结构图；

图2是本发明实施例提供的UPS的控制方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的UPS的控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的控制终端的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

图1示出了UPS的拓扑示意图。UPS采用双电源供电，当市电正常时由市电供电，当市电异常时由柴油发电机供电，可为负载14稳定持续的供电，保证市电断电时负载14不会断电。由于柴油发电机的额定输出功率(柴油发电机的额定输出功率为柴油发电机在预设时长内可连续稳定使用的功率。例如，预设时长为24h。)通常小于市电功率，因此，当UPS由市电切换为柴油发电机供电时，若整流模块11(整流模块11包括不控整流和DCDC两部分)仍然采用原来的控制参数控制，则柴油发电机的额定输出功率会小于整流模块11的额定输入功率，柴油发电机过载。柴油发电机长期工作在过载状态会对柴油发电机的性能造成损害，严重时甚至损坏柴油发电机。

基于以上，参见图2，其示出了本发明实施例提供的UPS的控制方法的实现流程图，详述如下：

参考图1，UPS的输入端分别与市电及柴油发电机连接，UPS的输出端用于为负载14供电；UPS包括：整流模块11、储能模块12及逆变模块13；整流模块11的输入端与UPS的输入端连接，整流模块11的输出端分别与储能模块12及逆变模块13的输入端连接；逆变模块13的输出端与UPS的输出端连接；上述控制方法包括：

S101：当UPS由柴油发电机供电时，获取柴油发电机的额定输出功率；

S102：若柴油发电机的额定输出功率小于整流模块11的额定输入功率，则降低整流模块11的额定输入功率，使得整流模块11的额定输入功率不大于柴油发电机的额定输出功率。

本发明实施例中，当UPS由柴油发电机供电，且柴油发电机的额定输出功率小于整流模块11的额定输入功率，则调整整流模块11的控制参数，降低整流模块11的额定输入功率，使得整流模块11的功率与柴油发电机的功率匹配，避免柴油发电机过载，损坏柴油发电机。

同时，本发明实施例中柴油发电机不直接为负载14供电，而是通过UPS为负载14供电，可有效隔离柴油发电机产生的不良电力，避免电网污染，为负载14提供纯净、安全及稳定的电源。

在一种可能的实施方式中，S102可以包括：

S1021：获取整流模块11的输入电压；

S1022：将柴油发电机的额定输出功率除以整流模块11的输入电压，得到整流模块11的最大输入电流；

S1023：控制整流模块11的输入电流不大于最大输出电流。

本发明实施例中，由于柴油发电机的实际输出功率等于整流模块11的实际输入功率，且柴油发电机的输出电压相对稳定，因此要限制整流模块11的额定输入功率，可以限制整流模块11的输入电流，将柴油发电机的额定输出功率除以整流模块11的输入电压即得到整流模块11的最大输入电流，整流模块11的输入电流不大于最大输入电流，则整流模块11的额定输入功率不大于柴油发电机的额定输出功率，柴油发电机不过载，可稳定工作。

在一种可能的实施方式中，整流模块11采用电压环及电流环控制模式；上述控制方法还可以包括：

S103：当检测到UPS由柴油发电机供电时，减小电流环的PI控制器的比例系数。

本发明实施例中，由于柴油发电机为弱源，为提高电网的适应性，当UPS切换为柴油机供电时，可适应性的减小电流环的PI控制器的比例系数，

在一种可能的实施方式中，S103可以包括：

S1031：将电流环的PI控制器的比例系数设置为0.5。

例如，当UPS由市电供电时，电流环的PI控制器的比例系数可以为1，当切换为柴油发电机供电时，可以将电流环的PI控制器的比例系数调整为0.5，提高电网的适应性。

具体的，也可根据实际应用需求设定电流环的PI控制器的比例系数。

在进一步的实施方式中，上述控制方法还可以包括：

当检测到UPS切换为市电供电时，增大电流环的PI控制器的比例系数。

例如，可将电流环的PI控制器的比例系数增大为1。

在一种可能的实施方式中，上述控制方法还可以包括：

S104：获取负载14的功率；

S105：若负载14的功率不大于柴油发电机的额定输出功率，则将柴油发电机的额定输出功率减去负载14的功率，得到第一功率差值；

S106：控制储能模块12按照第一功率差值充电。

在一种可能的实施方式中，上述控制方法还可以包括：

S107：若负载14的功率大于柴油发电机的额定功率，则将负载14的功率减去柴油发电机的额定功率，得到第二功率差值；

S108：控制储能模块12按照第二功率差值放电。

本发明实施例中，当柴油发电机的额定功率可以满足负载14功率需求时，多余功率可用于为储能模块12充电。当柴油发电机的额定功率不能满足负载14功率需求时，不足功率由储能模块12提供，保证负载14的稳定供电。

在一种可能的实施方式中，在S106之前，上述控制方法还可以包括：

S109：确定第一功率差值是否大于第一最大充电功率；

S1010：若是，则控制储能模块12按照第一最大充电功率充电；

S1011：若否，则控制储能模块12按照第一功率差值充电；其中，第一最大充电功率小于储能模块12的额定充电功率。

市电供电时，可采用额定充电功率对储能模块12进行充电。但由于柴油发电机能量有限，当切换为柴油机供电时，可对储能模块12的充电功率进行降额控制，以提高柴油发电机的后备使用时间。

在一种可能的实施方式中，上述控制方法还可以包括：

S1012：当检测到市电掉电时，控制储能模块12放电，并向柴油发电机发送启动信号；其中，启动信号用于控制柴油发电机启动；

S1013：当检测到柴油发电机启动完成后，UPS切换为由柴油发电机供电。

由于柴油发电机启动需要时间，因此，本发明实施例在市电掉电时首先启动储能模块12短时供电，待柴油发电机启动完成后再切换为柴油发电机供电，确保了供电的连续性。

例如，可以在检测到市电断电时控制柴油发电机接入UPS的输入端，但关闭整流模块11，由储能模块12单独供电。待柴油发电机启动完成后，开启整流模块11，UPS切换为由柴油发电机供电。

其中，可通过柴油发电机的输出电压确定发电机是否启动完成。柴油发电机启动过程中输出电压不断攀升，当柴油发电机的输出电压达到预设电压时，说明柴油发电机启动完成。

在一种可能的实施方式中，S1013可以包括：

1、当检测到柴油发电机启动完成后，按预设步长逐步减小储能模块12的输出电流。

本发明实施例中，为防止突然切换引起故障，本发明实施例中缓慢减小储能模块12供能，由储能模块12供能缓慢切换为柴油发电机供能，提高了供电的稳定性。

具体的，按预设步长逐步减小储能模块12的输出电流，可以包括：

若负载14的功率不大于柴油发电机的额定输出功率，则按照预设步长逐步减小储能模块12的输出电流，直至储能模块12的输出电流为0；若负载14的功率大于柴油发电机的额定输出功率，则按照预设步长逐步减小储能模块12的输出电流，直至储能模块12的输出功率等于负载14的功率与柴油发电机的额定输出功率的差值。

若柴油发电机可以满足负载14的功率需求，为提高储能模块12的寿命，可完全由柴油发电机供能。若柴油发电机不能满足负载14的功率需求，则主要由柴油发电机供能，不足部分由储能模块12补充。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图3示出了本发明实施例提供的UPS的控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图1，UPS的输入端分别与市电及柴油发电机连接，UPS的输出端用于为负载14供电；UPS包括：整流模块11、储能模块12及逆变模块13；整流模块11的输入端与UPS的输入端连接，整流模块11的输出端分别与储能模块12及逆变模块13的输入端连接；逆变模块13的输出端与UPS的输出端连接；上述控制装置包括：

第一参数获取模块21，用于当UPS由柴油发电机供电时，获取柴油发电机的额定输出功率；

功率控制模块22，用于若柴油发电机的额定输出功率小于整流模块11的额定输入功率，则降低整流模块11的额定输入功率，使得整流模块11的额定输入功率不大于柴油发电机的额定输出功率。

在一种可能的实施方式中，功率控制模块22可以包括：

电压获取单元221，用于获取整流模块11的输入电压；

电流计算单元222，用于将柴油发电机的额定输出功率除以整流模块11的输入电压，得到整流模块11的最大输入电流；

限流单元223，用于控制整流模块的输入电流不大于最大输入电流。

在一种可能的实施方式中，整流模块11采用电压环及电流环控制模式；上述控制装置还可以包括：

PI参数调整模块23，用于当检测到UPS由柴油发电机供电时，减小电流环的PI控制器的比例系数。

在一种可能的实施方式中，PI参数调整模块23可以具体用于：将电流环的PI控制器的比例系数设置为0.5。

在一种可能的实施方式中，上述控制装置还可以包括：

第二参数获取模块24，用于获取负载14的功率；

第一判断模块25，用于若负载14的功率不大于柴油发电机的额定输出功率，则将柴油发电机的额定输出功率减去负载14的功率，得到第一功率差值；

储能控制模块26，用于控制储能模块12按照第一功率差值充电。

在一种可能的实施方式中，上述控制装置还可以包括：

比较模块27，用于确定第一功率差值是否大于第一最大充电功率；

第二判断模块28，用于若是，则控制储能模块12按照第一最大充电功率充电；

第三判断模块29，用于若否，则控制储能模块12按照第一功率差值充电；

其中，第一最大充电功率小于储能模块12的额定充电功率。

在一种可能的实施方式中，上述控制装置还可以包括：

发电机启动模块210，用于当检测到市电掉电时，控制储能模块12放电，并向柴油发电机发送启动信号；其中，启动信号用于控制柴油发电机启动；

供电切换模块211，用于当检测到柴油发电机启动完成后，UPS切换为由柴油发电机供电。

在一种可能的实施方式中，供电切换模块211可以包括：

缓启单元2111，用于当检测到柴油发电机启动完成后，按预设步长逐步减小储能模块12的输出电流。

在一种可能的实施方式中，缓启单元2111可以具体用于：

若负载14的功率不大于柴油发电机的额定输出功率，则按照预设步长逐步减小储能模块12的输出电流，直至储能模块12的输出电流为0；

若负载14的功率大于柴油发电机的额定输出功率，则按照预设步长逐步减小储能模块12的输出电流，直至储能模块12的输出功率等于负载14的功率与柴油发电机的额定输出功率的差值。

图4是本发明实施例提供的控制终端的示意图。如图4所示，该实施例的控制终端3包括：处理器30和存储器31。存储器31用于存储计算机程序32，处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32，执行上述各个UPS的控制方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至S102。或者，处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32，实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块21至22的功能。

示例性的，计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器31中，并由处理器30执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序32在控制终端3中的执行过程。例如，计算机程序32可以被分割成图3所示的模块/单元21至22。

控制终端3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。控制终端3可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是控制终端3的示例，并不构成对控制终端3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器31可以是控制终端3的内部存储单元，例如控制终端3的硬盘或内存。存储器31也可以是控制终端3的外部存储设备，例如控制终端3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器31还可以既包括控制终端3的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器31用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、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单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种UPS的控制方法，其特征在于，所述UPS的输入端分别与市电及柴油发电机连接，所述UPS的输出端用于为负载供电；所述UPS包括：整流模块、储能模块及逆变模块；所述整流模块的输入端与所述UPS的输入端连接，所述整流模块的输出端分别与所述储能模块及所述逆变模块的输入端连接；所述逆变模块的输出端与所述UPS的输出端连接；所述控制方法包括：

当所述UPS由所述柴油发电机供电时，获取所述柴油发电机的额定输出功率；

若所述柴油发电机的额定输出功率小于所述整流模块的额定输入功率，则降低所述整流模块的额定输入功率，使得所述整流模块的额定输入功率不大于所述柴油发电机的额定输出功率。

2.根据权利要求1所述的UPS的控制方法，其特征在于，所述降低所述整流模块的额定输入功率，使得所述整流模块的额定输入功率不大于所述柴油发电机的额定输出功率，包括：

获取所述整流模块的输入电压；

将所述柴油发电机的额定输出功率除以所述整流模块的输入电压，得到所述整流模块的最大输入电流；

控制所述整流模块的输入电流不大于所述最大输入电流。

3.根据权利要求1所述的UPS的控制方法，其特征在于，所述整流模块采用电压环及电流环控制模式；所述控制方法还包括：

当检测到所述UPS由所述柴油发电机供电时，减小所述电流环的PI控制器的比例系数。

4.根据权利要求3所述的UPS的控制方法，其特征在于，所述减小所述电流环的PI控制器的比例系数，包括：

将所述电流环的PI控制器的比例系数设置为0.5。

5.根据权利要求1至4任一项所述的UPS的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取所述负载的功率；

若所述负载的功率不大于所述柴油发电机的额定输出功率，则将所述柴油发电机的额定输出功率减去所述负载的功率，得到第一功率差值；

控制所述储能模块按照所述第一功率差值充电。

6.根据权利要求5所述的UPS的控制方法，其特征在于，在所述控制所述储能模块按照所述第一功率差值充电之前，所述控制方法还包括：

确定所述第一功率差值是否大于第一最大充电功率；

若是，则控制所述储能模块按照所述第一最大充电功率充电；

若否，则控制所述储能模块按照所述第一功率差值充电；

其中，所述第一最大充电功率小于所述储能模块的额定充电功率。

7.根据权利要求1至4任一项所述的UPS的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

当检测到市电掉电时，控制所述储能模块放电，并向所述柴油发电机发送启动信号；其中，所述启动信号用于控制所述柴油发电机启动；

当检测到所述柴油发电机启动完成后，所述UPS切换为由所述柴油发电机供电。

8.根据权利要求7所述的UPS的控制方法，其特征在于，当检测到所述柴油发电机启动完成后，所述UPS切换为由所述柴油发电机供电，包括：

当检测到所述柴油发电机启动完成后，按预设步长逐步减小所述储能模块的输出电流。

9.根据权利要求8所述的UPS的控制方法，其特征在于，所述按预设步长逐步减小所述储能模块的输出电流，包括：

若所述负载的功率不大于所述柴油发电机的额定输出功率，则按照所述预设步长逐步减小所述储能模块的输出电流，直至所述储能模块的输出电流为0；

若所述负载的功率大于所述柴油发电机的额定输出功率，则按照所述预设步长逐步减小所述储能模块的输出电流，直至所述储能模块的输出功率等于所述负载的功率与所述柴油发电机的额定输出功率的差值。

10.一种控制终端，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如权利要求1至9中任一项所述的UPS的控制方法。

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