CN116526658A - Ups不间断电源控制管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种UPS不间断电源控制管理系统，包括控制电网供电电路的控制开关，还包括控制储能电路的储能控制电路，电网供电电路通过控制开关与负载电路电连接，储能电路通过储能控制电路与负载电路电连接，控制开关、储能控制电路均与本地控制电路电连接，本地控制电路还与上位机电连接，本地控制电路用于直接控制控制开关、储能控制电路的开闭状态，上位机用于配置本地控制电路的控制算法并用于实现本地控制电路的控制信号预先按照负载电路的工作状态制定。本申请使得电网供电电路能够根据时间的变化切换它的工作状态，从而确保电网不同的功率输出对应不同的开关状态，实现功率因数与1差值小于阈值，提高供电质量。

Description

UPS不间断电源控制管理系统

技术领域

本发明属于电业领域，具体涉及一种UPS不间断电源控制管理系统。

背景技术

如图1，现有技术在控制不间断电源时考虑到电池30储存的电量可能会倒灌到电网端110一侧,所以这类技术在控制中设置了相应的两个晶闸管112与113，通过控制两个晶闸管112与113来实现电网的电流到达负载40，并且还能够实现,当电网被切换掉时，单独由电池30来供电，晶闸管能够进一步阻止电池30的电流倒灌到电网一侧。

在应用中存在一些问题，主要问题就是在于旁路供电支路11的功率因数一般情况下都难以接近于1，旁路供电支路11的电信号与晶闸管的控制信号一般难以协调同步。严重影响到了供电的质量。相关现有技术采用的解决办法大多数是通过在旁路供电支路11的输入功率因数达不到要求时，在旁路供电支路11为负载供电时通过电池30一侧输入补偿电流，补偿负载的电流。这种方法不能从根本上解决问题，而且会产生更大的电能消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种UPS不间断电源控制管理系统，以解决上述背景技术中提出问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

UPS不间断电源控制管理系统，其包括控制电网供电电路的控制开关，还包括控制储能电路的储能控制电路，电网供电电路通过控制开关与负载电路电连接，储能电路通过储能控制电路与负载电路电连接，控制开关、储能控制电路均与本地控制电路电连接，本地控制电路还与上位机电连接，本地控制电路用于直接控制控制开关、储能控制电路的开闭状态，上位机用于配置本地控制电路的控制算法并用于实现本地控制电路的控制信号预先按照负载电路的工作状态制定。

进一步，控制开关、储能控制电路包括晶闸管、mos管。

进一步，储能电路包括电池电路、电容电路。

进一步，本地控制电路包括单片机。

进一步，上位机包括计算机。

进一步，上位机配置本地控制电路的控制算法具体包括预先统计和分析负载电路的工作状态并确定分类，负载电路的工作状态分类包括峰值状态、常态状态和谷值状态，按照分类分别的建立峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3，按照通过峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3预测峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线，然后根据峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线确定峰值状态控制开关的控制信号曲线、常态状态控制开关的控制信号曲线和谷值状态控制开关的控制信号曲线并使得峰值状态、常态状态和谷值状态下电网供电电路的功率因数与1的差值均小于阈值。

进一步，统计和分析负载电路的工作状态并确定分类具体的包括首先给负载电路限定规制，确定负载电路的功率承载范围，然后对于每一个确定的限定规制的负载电路统计其工作过程中负载功率随时间的变化周期函数f，即首先统计不同时间点负载功率的数值之后按照负载功率与时间量对应的散点图拟合函数形成周期函数f。

进一步，峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线具体指电网供电电路的功率变化曲线，峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线具体为，y=s(t)*sin(w*t)，其中s（t）为幅度参数 关于时间的变化函数，w为周期参数，其中t为时间量。

进一步，根据峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线确定峰值状态控制开关的控制信号曲线、常态状态控制开关的控制信号曲线和谷值状态控制开关的控制信号曲线，包括先确定一个边界数值b，b为正数，在某一个时间点电网供电电路的供电变化曲线值y如果大于边界数值b，则返回一个第一类的控制信号，如果y>0且Y小于b，则返回一个第二类的控制信号，如果y小于0且大于-b，返回一个第三类的控制信号，如果y小于-b，可返回一个第四类的控制信号，这样能够返回不同时间点的控制信号类型。

有益效果

本申请使得电网供电电路能够根据时间的变化切换它的工作状态，从而确保电网在不同的功率输出对应不同的开关状态，实现功率因数与1差值小于阈值，提高供电质量。

附图说明

图1为为现有技术不间断电源控制系统电路图；

图2为本申请UPS不间断电源控制管理系统电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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做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。

本申请公开了UPS不间断电源控制管理系统，其应用的UPS不间断电源包括电网供电电路和储能 电路，电网供电电路和储能 电路均能够独立的为负载电路供电，如图2，UPS不间断电源控制管理系统包括控制电网供电电路的控制开关，还包括控制储能电路的储能控制电路，电网供电电路通过控制开关与负载电路电连接，储能电路通过储能控制电路与负载电路电连接，控制开关、储能控制电路均与本地控制电路电连接，本地控制电路还与上位机电连接，本地控制电路用于直接控制控制开关、储能控制电路的开闭状态，上位机用于配置本地控制电路的控制算法并用于实现本地控制电路的控制信号预先按照负载电路的工作状态制定，其中的控制开关、储能控制电路包括晶闸管、mos管，其中的储能电路包括电池电路、电容电路，其中的本地控制电路包括单片机。上位机用于配置本地控制电路的控制算法并用于实现本地控制电路的控制信号预先按照负载电路的工作状态制定具体为， 预先统计和分析负载电路的工作状态并确定分类，首先给负载电路限定规制，确定负载电路的功率承载范围，即负载电路功率的极限数值和功率的常规变化范围，然后对于每一个确定的限定规制的负载电路统计其工作过程中负载功率随时间的变化周期函数f，即首先统计不同时间点负载功率的数值之后按照负载功率与时间量对应的散点图拟合函数形成周期函数f，一般的周期函数f的周期大小与负载电路的供电区域和对象有关，比如城区居民的供电其周期一般为24小时，还比如工业区的供电其周期一般为大于24小时，负载电路的工作状态分类包括峰值状态、常态状态和谷值状态，按照分类分别的建立峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3，按照通过峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3预测峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线，电网供电电路的供电变化曲线具体指电网供电电路的功率变化曲线，因为电网供电为交流电所以有正负半周期所以供电变化曲线也有正负变化，然后根据峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线确定峰值状态控制开关的控制信号曲线、常态状态控制开关的控制信号曲线和谷值状态控制开关的控制信号曲线并使得峰值状态、常态状态和谷值状态下电网供电电路的功率因数与1的差值均小于阈值，其中电网供电电路的供电变化曲线为，a*sin(w*t)，因为电网供电电路的供电变化曲线与负载情况和电网均有关系，不过一般电网比较稳定，所以根据负载情况可以直接映射确定电网供电电路的供电变化曲线，a*sin(w*t)，进而确定其中幅度参数a和周期参数w，其中t为时间量，一般a不确定且随时间t变化，变化函数为a=s(t)，其中s为a的变化函数，所以电网供电电路的供电变化曲线为，y=s(t)*sin(w*t)，其中s（t）为幅度参数 关于时间的变化函数，w为周期参数，其中t为时间量， y为功率值，然后根据电网供电电路的供电变化曲线 以及预设一个边界数值b，b为正数，就可以直接计算出控制信号曲线，具体方法如下，在某一个时间点电网供电电路的供电变化曲线值y如果大于边界数值b，则返回一个第一类的控制信号，如果y>0且Y<b，则返回一个第二类的控制信号，如果y<0且>-b，返回一个第三类的控制信 号，如果y<-b，返回一个第四类的控制信号，这样能够返回不同时间点的控制信号类型，经过控制信号能够给予四种控制类型， 使得电网供电电路能够根据时间的变化切换它的工作状态从而实现功率因数与1差值小于阈值。

可见，本申请使得电网供电电路能够根据时间的变化切换它的工作状态，从而确保电网在不同的功率输出对应不同的开关状态，实现功率因数与1差值小于阈值，提高供电质量。

在需要保护的实施例之中，本申请公开了UPS不间断电源控制管理系统，其包括控制电网供电电路的控制开关，还包括控制储能电路的储能控制电路，电网供电电路通过控制开关与负载电路电连接，储能电路通过储能控制电路与负载电路电连接，控制开关、储能控制电路均与本地控制电路电连接，本地控制电路还与上位机电连接，本地控制电路用于直接控制控制开关、储能控制电路的开闭状态，上位机用于配置本地控制电路的控制算法并用于实现本地控制电路的控制信号预先按照负载电路的工作状态制定。

优选地控制开关、储能控制电路包括晶闸管、mos管。

优选地储能电路包括电池电路、电容电路。

优选地本地控制电路包括单片机。

优选地上位机配置本地控制电路的控制算法 具体包括预先统计和分析负载电路的工作状态并确定分类，负载电路的工作状态分类包括峰值状态、常态状态和谷值状态，按照分类分别的建立峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3，按照通过峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3预测峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线，然后根据峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线确定峰值状态控制开关的控制信号曲线、常态状态控制开关的控制信号曲线和谷值状态控制开关的控制信号曲线并使得峰值状态、常态状态和谷值状态下电网供电电路的功率因数与1的差值均小于阈值。

优选地统计和分析负载电路的工作状态并确定分类具体的包括首先给负载电路限定规制，确定负载电路的功率承载范围，然后对于每一个确定的限定规制的负 载电路统计其工作过程中负载功率随时间的变化周期函数f，即首先统计不同时间点负载功率的数值之后按照负载功率与时间量对应的散点图拟合函数形成周期函数f。

优选地峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线具体指电网供电电路的功率变化曲线，峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线 具体为，y=s(t)*sin(w*t)，其中s（t）为幅度参数 关于时间的变化函数，w为周期参数，其中t为时间量。

优选地根据峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线确定峰值状态控制开关的控制信号曲线、常态状态控制开关的控制信号曲线和谷值状态控制开关的控制信号曲线，包括先确定一个边界数值b，b为正数，在某一个时间点电网供电电路的供电变化曲线值y如果大于边界数值b，则返回一个第一类的控制信号，如果y>0且Y小于b，则返回一个第二类的控制信号，如果y小于0且大于-b，返回一个第三类的控制信号，如果y小于-b，可返回一个第四类的控制信号，这样能够返回不同时间点的控制信号类型。

本申请中上位机的功能的程序代码存储在机器可读介质，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。 为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的上位机，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (9)

1.UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，包括控制电网供电电路的控制开关，还包括控制储能电路的储能控制电路，电网供电电路通过控制开关与负载电路电连接，储能电路通过储能控制电路与负载电路电连接，控制开关、储能控制电路均与本地控制电路电连接，本地控制电路还与上位机电连接，本地控制电路用于直接控制控制开关、储能控制电路的开闭状态，上位机用于配置本地控制电路的控制算法并用于实现本地控制电路的控制信号预先按照负载电路的工作状态制定。

2.根据权利要求1所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，控制开关、储能控制电路包括晶闸管、mos管。

3.根据权利要求1所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，储能电路 包括电池电路、电容电路。

4.根据权利要求1所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，本地控制电路包括单片机。

5.根据权利要求1所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，上位机包括计算机。

6.根据权利要求1所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，上位机配置本地控制电路的控制算法具体包括预先统计和分析负载电路的工作状态并确定分类，负载电路的工作状态分类包括峰值状态、常态状态和谷值状态，按照分类分别的建立峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3，按照通过峰值状态负载功率随时间的变化周期函数f1、常态状态负载功率随时间的变化周期函数f2和谷值状态负载功率随时间的变化周期函数f3预测峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线，然后根据峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线确定峰值状态控制开关的控制信号曲线、常态状态控制开关的控制信号曲线和谷值状态控制开关的控制信号曲线并使得峰值状态、常态状态和谷值状态下电网供电电路的功率因数与1的差值均小于阈值。

7.根据权利要求6所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，统计和分析负载电路的工作状态并确定分类具体的包括首先给负载电路限定规制，确定负载电路的功率承载范围，然后对于每一个确定的限定规制的负载电路统计其工作过程中负载功率随时间的变化周期函数f，即首先统计不同时间点负载功率的数值之后按照负载功率与时间量对应的散点图拟合函数形成周期函数f。

8.根据权利要求6所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线具体指电网供电电路的功率变化曲线，峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线具体为，y=s(t)*sin(w*t)，其中s（t）为幅度参数关于时间的变化函数，w为周期参数，其中t为时间量。

9.根据权利要求8所述的UPS不间断电源控制管理系统，其特征在于，根据峰值状态电网供电电路的供电变化曲线、常态状态电网供电电路的供电变化曲线和谷值状态电网供电电路的供电变化曲线确定峰值状态控制开关的控制信号曲线、常态状态控制开关的控制信号曲线和谷值状态控制开关的控制信号曲线，包括先确定一个边界数值b，b为正数，在某一个时间点电网供电电路的供电变化曲线值y如果大于边界数值b，则返回一个第一类的控制信号，如果y>0且y小于b，则返回一个第二类的控制信号，如果y小于0且大于-b，返回一个第三类的控制信号，如果y小于-b，可返回一个第四类的控制信号，这样能够返回不同时间点的控制信号类型。