DE102006010386A1

DE102006010386A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von unnormalen Zuständen eines Stromversorgungssystems vom Typ Backup

Info

Publication number: DE102006010386A1
Application number: DE102006010386A
Authority: DE
Inventors: Tsung-Chun Hsin-Tien Chen
Original assignee: Zippy Technology Corp
Current assignee: Zippy Technology Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13
Also published as: US20070204183A1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung, um unnormale Zustände von Stromversorgungssystemen vom Typ Backup zu verarbeiten zielt darauf ab, Betriebslastwerte bereitzustellen, um den Stromversorgungssystemen vom Typ Backup zu ermöglichen, unabhängig die individuellen Stromversorgungsmodule (P1-P3) zu überwachen, so dass die Betreiber früher von Stromversorgungsmodulen (P1-P3), die altern oder bei denen es wahrscheinlich ist, dass sie eine Fehlfunktion aufweisen, erfährt, so dass ein Ersetzen frühzeitig vorgenommen werden kann. Somit kann die Überlast oder die starke Belastung der verbleibenen Stromversorgungsmodule im normalen Betrieb verhindert werden. Somit kann die Lebenserwartung von Stromversorgungssystemen vom Typ Backup verlängert werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von unnormalen Zuständen eines Stromversorgungssystems vom Typ Backup und insbesondere bezieht es sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die einen Betriebslastwert bereitstellen, um einem Stromversorgungssystem vom Typ Backup zu ermöglichen individuelle Stromversorgungsmodule zu überwachen, so dass die Stromversorgungsmodule im Vorfeld vor dem Auftreten von Fehlfunktionen ausgetauscht werden können.

Hintergrund der Erfindung

Konventionelle Stromversorgungssysteme vom Typ Backup für industrielle Computer weisen in der Regel einen N+M-Kombinationsmodus auf, um einen kontinuierlichen Betrieb von Industriecomputern ohne Unterbrechung der Stromversorgung zu ermöglichen. Im Allgemeinen steht „N" für die Anzahl von Stromversorgungsmodulen, die zusammen die gesamte Leistungsanforderungen des Industriecomputers bedienen können und „M" bedeutet die Anzahl von Stromversorgungsmodulen, die trotz ihres Nichtfunktionierens einen Weiterbetrieb erlauben. Das allgemein verwendete Design ist eine N+1 Architektur. Im Falle, dass ein Stromversorgungsmodul nicht funktioniert, erzeugt das System ein Alarmsignal, um die Operatoren bzw. Betreiber zu alarmieren, so dass diese Reparaturen oder Ersatz vornehmen können. Nimmt man als Beispiel ein Stromversorgungssystem, das eine 2+1-Architektur annimmt, um elektrische Leistung für eine existierende Last gleichmäßig zur Verfügung zu stellen, so hat jedes der Stromversorgungsmodule ein Drittel der Ausgangsleistung bereit zu stellen. Jedoch hat tatsächlich jedes Stromversorgungsmodule einen unterschiedlichen Alterungsgrad und einen unterschiedlichen Dämpfungsbereich, so dass das Verhältnis im Wesentlichen 30%:35%:45% als Antwort an die aktuelle Leistungsausgabe der Stromversorgungsmodule lautet, um eine normale Last oder eine leichte Lastsituation zu bedienen. Im Falle, dass eine Gruppe der Stromversorgungsmodule eine Fehlfunktion aufweist, haben die verbleibenden beiden Gruppen der Stromversorgungsmodule mehr Leistung auf in einem Hochlastzustand von 50%:50% oder 40%:60% bereitzustellen. Operatoren müssen daher oftmals das neue Stromversorgungsmodul ersetzen, bevor das relative Verhältnis sich auf eine normale Last oder leichte Last zurücksetzt. Tatsächlich ist jedoch die tatsächliche Lebenserwartung von jedem Stromversorgungsmodul unterschiedlich. Die Ursachen für die Fehlfunktion kö_nnen folglich variieren. Es kann passieren, dass, nachdem ein neues Stromversorgungsmodul installiert wurde, das relative Verhältnis 20%:20%:60% lautet. Wobei die ersten zwei Stromversorgungsmodule für eine gewisse Zeit verwendet wurden, während das letzte ein neues Stromversorgungsmodul ist. Dies führt dazu, dass das neue Stromversorgungsmodul in einem starken Lastzustand über eine längere Zeit kontinuierlich gefahren wird. Sobald eine Fehlfunktion auftritt, werden zumindest zwei Sätze der Stromversorgungsmodule zum gleichen Zeitpunkt beschädigt. Dies kann darin resultieren, dass die Ausgabeleistung des gesamten Stromversorgungssystems nicht den Leistungsansprüchen des Backend-Gerätes bzw. nachgeschalteten Gerätes entspricht. Der Betrieb des Industriecomputers wird somit unterbrochen. Ferner müssen die Operatoren jedes Stromversorgungsmodul untersuchen, um festzustellen, welches davon beschädigt ist. Dies ist aufwendig. Im Allgemeinen muss das beschädigte Stromversorgungsmodul zum Hersteller zurück gesendet werden, damit es dort untersucht und getestet werden kann. Somit wird der Betrieb des Industriecomputers zeitweise unterbrochen. Dies ist entspricht jedoch nicht dem grundsätzlichen Zweck, einer Non-Stop-Stromversorgung vom Typ Backup, die die Stromversorgung dauerhaft bereitzustellen hat. Zusätzlich, nachdem das neue Stromversorgungsmodul installiert wurde, arbeitet es in seinem normalen Betrieb in einem Starklast- oder in einem Überlastzustand. Dies beschleunigt wiederum die Beschädigung des neuen Stromversorgungsmoduls. Dies trifft insbesondere in einer Umgebung zu, in der eine Überhitzungen auftritten können und der Strom nicht effektiv angepasst werden kann. Einige der Elemente in den neuen Stromversorgungsmodulen können dadurch leicht durchbrennen. Hieraus resultiert, dass die Benutzer neue Stromversorgungsmodule häufig zu erwerben haben. Weiterhin steigt, falls das Durchbrennen von Stromversorgungsmodulen häufig auftritt, ebenfalls das Ausbruchsrisiko eines Feuers im Computerraum. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Stromversorgungsmodul, das am wahrscheinlichsten eine Fehlfunktion hat, oftmals in einem unnormalen Zustand arbeitet, so dass die Betriebstemperatur oftmals höher als die von normalen Stromversorgungsmodulen ist. Die finale Ursache der Beschädigung von solchen Typen von Stromversorgungsmodulen ist oftmals das Durchbrennen aufgrund von Überhitzen. Dies ist jedoch eine große Beeinträchtigung der industriellen Sicherheit.

Überblick über die Erfindung

Das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, die vorgenannten Nachteile zu lösen. Die vorliegende Erfindung stellt einen Betriebslastwert zur Verfügung, um einem Stromversorgungssystem vom Typ Backup zu ermöglichen, unabhängig die individuellen Stromversorgungsmodule zu überwachen, so dass die Stromversorgungsmodule die altern oder für die eine Wahrscheinlichkeit besteht, dass sie eine Fehlfunktion aufweisen, identifiziert werden können und im Vorfeld ersetzt werden können. Hierdurch kann die Überlast oder die Hochlast der restlichen Stromversorgungsmodule verhindert werden. Die Lebenserwartung der Stromversorgungssysteme vom Typ Backup kann dadurch erhöht werden.

Die vorgenannten, sowie zusätzliche Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher durch die folgende detaillierte Beschreibung, die erfolgt mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verarbeitung von unnormalen Zuständen gemäß der Erfindung.
2 ist ein schematisches Schaltkreisblockdiagramm der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 und 2 zeigen ein Verfahren zur Bearbeitung von unnormalen Zuständen von Stromversorgungssystemen vom Typ Backup gemäß der Erfindung, das angepasst ist, um Stromversorgungssysteme vom Typ Backup, bestehend aus einer Vielzahl von Stromversorgungsmodulen P1-P3 aufzunehmen. In dem Fall, dass eines der Stromversorgungsmodule P1-P3 eine Fehlfunktion aufweist, wird eine entsprechende Aktion durchgeführt. Das Verfahren umfasst die Folgenden Schritte:

A. Bestimmen der Lastwerte der Stromversorgungsmodule P1-P3: Gemäß des gesamten Leistungslastwertes, der durch das Stromversorgungssystem zur Verfügung zu stellen ist, kann der Betriebslastwert der individuellen Stromversorgungsmodulen P1-P3 anhand des lieferbaren Output-Leistungslastwertes (deliverable output power loading value) der individuellen Stromversorgungsmodule P1-P3 durch eine Leistungslastbalanzeinheit 20 (power loading balance unit) durch Anpassen des Leistungslastbalanzmodus bestimmt werden, Diese Ausführungsform, die die Form einer 2+1-Architektur für die Stromversorgungsmodule P1-P3 als Beispiel annimmt, hat als normales Verteilungsverhältnis P1:PS:P3 = 1/3:1/3:1/3. Angenommen P1 und P2 sind Stromversorgungsmodule, die für eine längere Zeit verwendet wurden und ein so existiert ein Dämpfungszustand, und ferner P3 eine neues Stromversorgungsmodul ist; und ebenfalls angenommen, dass das angepasste Stromversorgungsverhältnis P1:P2:P3 = 25%:30%:45% ist (die Verhältnisgruppe, die oben genannt wurde, ist im Wesentlichen ein Beispiel, um die folgende Diskussion zu vereinfachen und stellt keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar);
B. Feststellen der erlaubten Bereiche für die Überlast der Stromversorgungsmodule P1-P3: Die erlaubten Bereiche für die Überlast können zumindest durch drei folgende Ansätze bestimmt werden: 1. Setzen der Bereiche gemäß des relativen Verhältnisses des maximalen Betriebslastwertes und des minimalen Betriebslastwertes der Stromversorgungsmodule P1-P3; 2. Setzen zwischen den Betriebslastwert und den minimalen Betriebslastwert der Stromversorgungsmodule P1-P3; 3. Setzen zwischen den Betriebslastwert und den maximalen Betriebslastwert der Stromversorgungsmodule P1-P3; 4. Setzen zwischen den Minimum-Betriebslastwert und den Maximum-Betriebslastwerten der Stromversorgungsmodule P1-P3. Die Ausführungsform basiert auf Ansatz 4, der vorher diskutiert wurde, und die erlaubten Bereiche liegen zwischen 20%-80% und sind in der Logikfeststelleinheit 30 fest vorgegeben;
C. Erlangen bzw. Bestimmen der Betriebslastwerte der Stromversorgungsmodule P1-P3: Nachdem das Stromversorgungssystem gemäß dem Stromverteilungsverhältnis, der nach Punkt A. gesetzt wurde, aktiviert wurde, werden die Betriebslastwerte der individuellen Stromversorgungsmodule P1-P3 durch das Detektieren der Logikfeststelleinheit 30 erlangt. Die detektierten Betriebslastwerte werden auf einer Displayeinheit 60 durch ein Displaysignal ausgegeben; und
D. Ausführen eines Prozesses für unnormale Zustände: Angenommen, dass das Stromversorgungssystem eine längere Zeit benutzt wurde und die Dämpfung der Stromversorgungsmodule P1-P3 bedrohlich sind, so wird durch die Logikfeststelleinheit 30 festgestellt, ob die Betriebslastwerte der Stromversorgungsmodule P1-P3 den Bereich der zulässigen Überlast überschritten haben; falls dies zu bejahen ist, so wird ein entsprechender Prozess für unnormale Zustände ausgeführt, der umfassen kann, dass Abschalten der Stromversorgungsmodule P1-P3, die die erlaubten Überlastbereiche übersteigen oder Abschalten aller Stromversorgungsmodule P1-P3, oder Abschalten der Stromversorgungsmodule P1-P3, die die erlaubbaren Überlastbereiche überschreiten und zurück kehren zum anfänglichen Schritt, um neue individuelle Lastwerte der verbleibenden Stromversorgungsmodule P1-P3 anzupassen; oder die Logikfeststelleinheit 30 gibt ein erstes Signal aus, so dass die Alarmeinheit 40 ein lichtemittierendes Element (LED Idikationslampengruppe) oder Audioausgabeelement (ein Pieper) aktiviert, um ein Tonsignal ein Lichtsignal oder eine Kombination davon zu erzeugen, um die Operatoren umgehend zu informieren, damit diese einen Austausch oder eine Reparatur der Stromversorgungsmodule P1-P3 durchführen können, die wahrscheinlich bald eine Fehlfunktion aufweisen werden. Ferner kann das Alarmsignal ebenfalls zu einem entfernten Überwachungsort über ein Kommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel ein verkabeltes oder ein kabelloses Netzwerk (LAN), Intranet oder Internet übertragen werden, so dass die Überwacher an dem entfernten Ort die Nachricht unmittelbar erlangen kann. Der Prozess für die unnormalen Zustände kann weiterhin eine Timingprozedur umfassen. Nachdem das Alarmsignal gesendet wurde, setzt der Timer 50 eine Zeitperiode. Falls die Stromversorgungsmodule P1-P3 ersetzt wurden, wird zum initialen Schritt zurückgekehrt; anderenfalls, wenn die Zeitperiode abgelaufen ist, wird ein Treibersignal aufgegeben, um die Stromversorgungsmodule P1-P3 abzuschalten. Falls die Betriebslastwerte der Stromversorgungsmodule P1-P3 erfindunggemäß so angepasst sind, dass P1:P2:P3 = 15%:18%:67% oder sogar dass P1:P2:P3 = 10%:10%:80% aufgrund der unterschiedlichen Dämpfung der Module, informiert das Alarmsignal den Operatoren, dass dieser die Stromversorgungen P1 und P2 zum gleichen Zeitpunkt zu ersetzten um zu verhindern, dass P3 in einer hohen Betriebslast und somit in einer Überlast kontinuierlich arbeitet, wodurch verhindert wird, dass P3 aufgrund der starken Last einer eine beschleunigte Dämpfung oder Überhitzung unterliegt, was zur Beschädigung von einigen Elementen führen kann.

Aufgrund der Erfindung können die Stromversorgungsmodule P1-P3 eine ausgeglichene Leistung liefern und jede der Stromversorgungsmodule P1-P3 kann individuell gemäß der unterschiedlichen Dämpfung und der benutzten Zeit ersetzt werden. Somit kann eine unzulässige Beschädigung der neuer Stromversorgungsmodule P1-P3 verhindert werden. Zusätzlich stellt der Prozess für unnormale Zustände der Erfindung weiterhin einen Schutzmechanismus dar. Wenn es wahrscheinlich ist, dass die Stromversorgungsmodule P1-P3 eine Fehlfunktion aufweien, wird der Strom abgeschaltet und der Betreiber aufgefordert, diese zu ersetzen. Somit können in der Industrie Sicherheitsbedenken, wie zum Beispiel das Ausbrechen eines Feuers, effektiv vermieden werden.
Auch wenn die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Zwecke der Offenbarung beschrieben wurden, so dass Modifikationen der offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, genauso wie andere Ausführungsformen für den Fachmann auf diesem Gebiet nahe liegend erscheinen können, so sollen die beigefügten Ansprüche alle Ausführungsformen abdecken wollen, die nicht vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abweichen.

P1: Stromversorgungsmodul
P2: Stromversorgungsmodul
P3: Stromversorgungsmodul
20: Belastungsausgleichseinheit für die Leistung/Elektrizität
30: logische Beurteilungseinheit
40: Warneinheit
50: Zeitmesseinheit
60: Anzeigeeinheit

Claims

Verfahren zu Verarbeitung von unnormalen Zuständen eines Stromversorgungssystems vom Typ Backup, das eine Vielzahl von Stromversorgungsmodulen (P1-P3) umfasst, das die entsprechenden Aktionen durchführt, wenn eine der Stromversorgungsmodule eine Fehlfunktion aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass: A. Feststellen der Lastwerte der individuellen Stromversorgungsmodule (P1-P3) gemäß des gesamten Leistungslastwertes der durch das Stromversorgungssystem bereitzustellen ist und Bestimmen von lieferbaren Ausgabeleistungslastwerten der individuellen Stromversorgungsmodule (P1-P3), die in einem Leistungsbalancemodus erlangt werden; B. Bestimmen der Bereiche der erlaubten Überlast der Stromversorgungsmodule (P1-P3); C. Erlangen der Betriebslastwerte der Stromversorgungsmodule (P1-P3); und D. Ausführung eines Prozesses für unnormale Zustände, wenn der Betriebslastwert der Stromversorgungsmodule (P1-P3) den Bereich der erlaubten Überlast überschreitet.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen eines Prozesses für unnormale Zustände das Abschalten der Stromversorgungsmodule (P1-P3) ist, die den erlaubten Überlastbereich überschreiten.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen eines Prozesses für unnormale Zustände das Abschalten aller Stromversorgungsmodule (P1-P3) ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen eines Prozesses für unnormale Zustände das Abschalten der Stromversorgungsmodule (P1-P3) ist, die die erlaubten Überlastbereiche überschreiten und zurückkehren zur initialen Prozedur, um neuen individuelle Lastwerte der verbliebenen Stromversorgungsmodule (P1-P3) erneut anzupassen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen eines Prozesses für unnormale Zustände das Senden eines Signals einschließt.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Alarmsignal ein Soundsignal, ein Lichtsignal oder eine Kombination davon ist.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Alarmsignal zu einem entfernten Überwachungszentrum durch ein Kommunikationsnetzwerk gesendet wird, das ein verkabeltes oder kabelloses Netzwerk (LAN), ein Intranet oder ein Internet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ausführen eines Prozesses für unnormale Zustände eine Timingprozedur umfasst, durch Setzen einer Zeitperiode, nachdem das Alarmsignal gesendet wird, zurückkehren zu einer initialen Prozedur, wenn die Stromversorgungsmodule (P1-P3) ersetzt sind, anderenfalls Abschalten der Stromversorgungsmodule (P1-P3), wenn sie nicht ersetzt wurden.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erlaubten Überlastbereiche gesetzt werden auf der Basis eines relativen Verhältnisses der maximalen Betriebslastwerte und der minimalen Betriebslastwerte der Stromversorgungsmodule (P1-P3).
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erlaubten Überlastbereiche gesetzt werden zwischen den Lastwerten und einem Minimum-Betriebslastwert der Stromversorgungsmodule (P1-P3).
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erlaubten Überlastbereiche gesetzt werden zwischen den Lastwerten und einem Maximum-Betriebslastwert der Stromversorgungsmodule (P1-P3).
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erlaubten Überlastbereiche gesetzt sind zwischen einem Minimum-Betriebslastwert und einem Maximum-Betriebslastwert der Stromversorgungsmodule (P1-P3).
Eine Vorrichtung zur Implementierung eines Prozesses für unnormale Zustände von Stromversorgungssystemen vom Typ Backup, gekennzeichnet durch: eine Vielzahl von Stromversorgungsmodulen (P1-P3); eine Leistungslastbalanzeinheit (20), die elektrisch mit den Stromversorgungsmodulen (P1-P3) verbunden ist, um die Betriebslastwerte der individuellen Stromversorgungsmodule (P1-P3) gemäß eines gesamten Leistungslastwertes, der bereitgestellt wird, und lieferbaren Ausgabeleistungslastwerten der individuellen Stromversorgungsmodulen (P1-P3) zu bestimmen; und eine Logikbestimmungseinheit (30), um die Betriebslastwerte der individuellen Stromversorgungsmodulen (P1-P3) zu detektieren und zum Voreinstellen der erlaubten Überlastbereiche, und Erzeugen eines Treibersignals, um einen entsprechenden Prozess für unnormale Zustände auszuführen, wenn die Betriebslastwerte die erlaubten Überlastbereiche übersteigen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Treibersignale an die Stromversorgungsmodule (P1-P3) geleitet werden, um den Strom und den Leistungs-Output der Stromversorgungsmodule (P1-P3) abzuschalten.
Die Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Logikbestimmungseinheit (30) weiterhin ein Alarmsignal an die Alarmeinheit (40) ausgibt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Alarmeinheit (40) ein lichtemittierendes Element, ein Audioausgabeelement oder eine Kombination davon ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Logikfeststelleinheit (30) mit einer Timingeinheit (50) verbunden ist, um ein Treibersignal auszugeben, nachdem die aktivierte und ausgewählte Zeitperiode abgelaufen ist, nachdem das Alarmsignal generiert wurde, werden die Stromausgabe der Stromversorgungsmodule (P1-P3) abgeschaltet.
Die Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Logikfeststelleinheit (30) weiterhin ein Displaysignal zu einer Anzeigeeinheit (60) ausgibt.