ES2851999T3 - Método de control de un sistema de suministro de energía ininterrumpida para optimizar la vida útil de los componentes - Google Patents
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Abstract
Un método de control de un sistema (300) de suministro de energía ininterrumpida con un controlador (108') del sistema de suministro de energía ininterrumpida para mejorar la vida útil de los componentes, que comprende: detectar periódicamente una temperatura ambiente en un gabinete (304) de equipo en el que al menos un rectificador (102) y un inversor (104) del sistema de suministro de energía ininterrumpida están situados con un sensor (302) de temperatura y recibir con el controlador la temperatura ambiente detectada por el sensor de temperatura; después de que el controlador reciba cada temperatura ambiente detectada periódicamente, actualizar con el controlador un límite máximo de salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida basado en la temperatura ambiente detectada recibida más recientemente por el controlador en donde si la temperatura ambiente detectada ha aumentado, el límite máximo de salida de energía disminuye y si la temperatura ambiente detectada ha disminuido, se aumenta el límite máximo de salida de energía; en donde la actualización con el controlador incluye la configuración del límite máximo de salida de energía con el controlador del límite máximo de salida de energía a un valor en un rango de valores asociados con los valores para la temperatura ambiente detectada en donde a medida que los valores para la temperatura ambiente detectada progresan de menor a mayor los valores asociados para el límite máximo de salida de energía progresan de mayor a menor; y luego controlar el sistema de suministro de energía ininterrumpida con el controlador de modo que la salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida se reduzca si la salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida está por encima del límite máximo de salida de energía actualizado, y para que la salida de energía del suministro de energía ininterrumpida no se vea afectada por el límite máximo de salida de energía actualizado si la salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida está por debajo del límite máximo de salida de energía actualizado.
Description
DESCRIPCIÓN
Método de control de un sistema de suministro de energía ininterrumpida para optimizar la vida útil de los componentes
Referencia cruzada a aplicaciones relacionadas
Esta solicitud reivindica prioridad con la Solicitud de Utilidad U.S. No. 14/672,532, presentada el 30 de marzo de 2015.
Campo
La presente divulgación se refiere al control de suministros de energía ininterrumpida.
Antecedentes
Esta sección proporciona información de antecedentes relacionada con la presente divulgación que no es necesariamente una técnica anterior.
En un entorno típico de centro de datos, un sistema de suministro de energía ininterrumpida (sistema UPS) proporciona energía de emergencia a una carga cuando la fuente de energía principal falla protegiendo hardware tal como ordenadores, servidores u otro equipo eléctrico que podría causar serias interrupciones comerciales o pérdida de datos. Proporciona protección casi instantánea contra interrupciones de energía suministrando energía suficiente para encender una fuente de energía de reserva o apagar correctamente el equipo protegido.
La figura 1 es un esquema simplificado de un sistema 100 UPS típico de la técnica anterior. Los elementos básicos del sistema 100 UPS son el rectificador 102, el inversor 104, una fuente de energía DC tal como la batería 106, un controlador 108 y un interruptor 110 de transferencia estática. La batería 106 puede estar acoplada a través de un circuito 107 de refuerzo a una entrada 105 del inversor 104, que también está acoplada a una salida 103 del rectificador 102. Una entrada 114 del rectificador 102 está acoplada a través del interruptor 116 de desconexión a una fuente 115 de energía primaria de energía, normalmente una alimentación de AC de servicios públicos. Una entrada 118 del interruptor 110 de transferencia estática está acoplada a través del interruptor 120 de desconexión a una fuente 122 de energía secundaria, típicamente una alimentación de AC de un servicio público, y una salida 124 del interruptor 110 de transferencia estática está acoplada a una salida 126 del inversor 104. La salida 126 del inversor 104 está acoplada a través de un interruptor 128 de desconexión a la salida 112 del sistema 100 UPS. La salida 112 del sistema 100 UPS está acoplada a través de un interruptor 130 de derivación manual a la fuente 122 de energía secundaria. Debe entenderse que la fuente 115 de energía primaria y la fuente 122 de energía secundaria pueden ser fuentes de energía diferentes o la misma fuente de energía, tal como la misma alimentación del servicio público acoplada a ambos interruptores 116, 120 de desconexión. El interruptor 110 de transferencia estática se usa para conmutar la carga 134 conectada a una salida 112 del sistema 100 UPS a la fuente 122 de energía secundaria. Se utiliza un fusible para proteger la carga 134 y se acopla en serie entre la carga 134 y la salida 112 del sistema 100 UPS. En este sentido, cuando el interruptor 110 de transferencia estática está cerrado, la carga es conectada a la fuente 122 de energía secundaria y cuando el interruptor de transferencia estática está abierto, la carga se desconecta de la fuente 122 de energía secundaria (a menos que se haya cerrado el interruptor 130 de derivación manual).
El controlador 108 controla el sistema 100 UPS incluyendo el control del inversor 104 por la variación del ciclo de trabajo de los dispositivos de interrupción en el inversor 104 para que el inversor 104 proporcione un voltaje de salida deseado. El controlador 108 también controla el interruptor 110 de transferencia estática para hacer que cambie entre cerrado y abierto. El controlador 108 puede ser, ser parte de, o incluir: un circuito (ASIC) de aplicación especifica; un circuito electrónico; un circuito lógico combinacional; una matriz (FPGA) de puertas programables en campo; y/o un procesador tal como un procesador (DSP) de señal digital, un microcontrolador o similares. Debe entenderse que el controlador 108 puede incluir uno o más de uno de los anteriores, tal como un controlador digital basado en DSPs que controlan cada uno de los bloques funcionales del sistema 100 UPS generando las señales de interrupción adecuadas para interrumpir los semiconductores de energía tal como los IGBTs y tiristores.
El rectificador 102 puede ser un rectificador trifásico que tiene tres patas de rectificación completas (e ilustrativamente utiliza dispositivos de interrupción de energía como IGBTs), uno para cada fase, y el inversor 104 puede ser un inversor trifásico que tiene tres patas de inversor, una para cada fase. El inversor 104 también usa ilustrativamente dispositivos de interrupción de energía tales como IGBTs. El rectificador 102 y el inversor 104 están configurados en una ruta de doble conversión, con el sistema 100 UPS siendo así un sistema UPS de doble conversión.
El interruptor 110 de transferencia estática se implementa típicamente con dispositivos de interrupción de semiconductores de energía. Un tipo de dispositivo de interrupción de semiconductores de energía utilizado en la implementación de interruptores de transferencia estática es el tiristor, ya que es un dispositivo muy robusto, es relativamente económico y tiene bajas pérdidas. Normalmente, un interruptor de transferencia estática implementado con tiristores tiene un par de tiristores 132 conectados en sentido inverso para cada fase. Es decir, si el sistema 100 UPS es un sistema trifásico, el interruptor 110 de transferencia estática tendría tres pares de tiristores 132 conectados en sentido inverso, uno para cada fase. Debe entenderse que cada tiristor 132 puede incluir una pluralidad de tiristores
132 conectados en paralelo para proporcionar la capacidad de manejo de energía requerida. US2009/230772 divulga un sistema de suministro de energía multimodo de carga compartida para suministrar energía a una carga. El sistema puede implicar: un primer módulo de suministro de energía que tiene un controlador y que tiene una primera capacidad por unidad (pu-c); y un segundo módulo de fuente de energía que tiene un controlador y una segunda capacidad por unidad (pu-c); el controlador del primer módulo de suministro de energía está adaptado para implementar una reducción en la salida de energía del primer módulo de suministro de energía tras la detección de un evento operativo.
Resumen
Esta sección proporciona un resumen general de la divulgación, y no es una divulgación exhaustiva de su alcance total o de todas sus características.
De conformidad con un aspecto de la presente divulgación, el límite máximo de salida de energía disponible de un sistema de suministro de energía ininterrumpida se establece dinámicamente en base a al menos una temperatura experimentada por el sistema de suministro de energía ininterrumpida. Es decir, esta temperatura se utiliza como parámetro de control para establecer el límite máximo de salida de energía disponible. Por ajuste de manera dinámica, se quiere decir que cuando cambia la temperatura que se utiliza como parámetro de control, el límite máximo de salida de energía disponible se cambia en consecuencia. Más específicamente, a medida que aumenta la temperatura, se reduce el límite máximo de salida de energía disponible. A medida que la temperatura disminuye, se eleva el límite máximo de salida de energía.
De conformidad con un aspecto, un método de controlar un sistema de suministro de energía ininterrumpida con un controlador del sistema de suministro de energía ininterrumpida incluye disminuir un límite máximo de salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida cuando al menos una temperatura experimentada por el sistema de alimentación ininterrumpida ha aumentado y aumenta el límite máximo de potencia de salida cuando esta temperatura ha disminuido. Esta temperatura se detecta periódicamente con un sensor de temperatura y la temperatura detectada la recibe el controlador, que luego ajusta el límite máximo de salida de energía.
En un aspecto, actualizar con el controlador el límite máximo de salida de energía incluye configurar con el controlador el límite máximo de salida de energía en un rango de mayor a menor en donde cuanto mayor es la temperatura, menor es el límite máximo de salida de energía. En un aspecto, establecer la salida de energía máxima en un rango de mayor a menor incluye establecerla en un valor en un rango de valores asociados con los valores de la temperatura en donde a medida que la temperatura aumenta, los valores asociados para el límite máximo de salida de energía disminuyen.
En un aspecto, la temperatura es la temperatura ambiente del área en la que está situado el sistema de suministro de energía ininterrumpida. En un aspecto, actualizar con el controlador el límite de salida de energía máxima de la energía ininterrumpida, incluye establecer con el controlador el límite de salida de enetgía máxima en un rango de mayor a menor en el que cuanto mayor es la temperatura ambiente, menor es el límite de salida de energía máxima. En un aspecto, establecer la salida de energía máxima en un rango de mayor a menor incluye establecerlo en un valor en un rango de valores asociados con los valores de la temperatura ambiente, en donde a medida que los valores de la temperatura ambiente progresan de menor a mayor, los valores asociados para el límite máximo de salida de energía progresan de mayor a menor.
En un aspecto, el método incluye además o alternativamente que el sistema de suministro de energía ininterrumpida entre en una condición de sobrecarga, determinar un límite de tiempo de sobrecarga basado en la temperatura, la condición de sobrecarga en la que está el sistema de suministro de energía ininterrumpida y una condición de carga inicial que es una condición de carga experimentada por el sistema de suministro de energía ininterrumpida inmediatamente antes de que el sistema de suministro de energía ininterrumpida entre en la condición de sobrecarga, y controlar el sistema de suministro de energía ininterrumpida con el controlador para apagar un inversor del sistema de suministro de energía ininterrumpida cuando se excede el límite de tiempo de sobrecarga determinado.
En un aspecto, el método incluye además o alternativamente que el sistema de suministro de energía ininterrumpida pase a un modo de energía de respaldo donde se usa una batería del sistema de suministro de energía ininterrumpida para suministrar energía DC a un inversor del sistema de suministro de energía ininterrumpida, determinando una autonomía de la batería basada en la temperatura y controlando el sistema de suministro de energía ininterrumpida con el controlador para apagar el inversor cuando se excede la autonomía de la batería determinada.
Otras áreas de aplicabilidad se harán evidentes a partir de la descripción proporcionada en este documento. La descripción y los ejemplos específicos de este resumen están destinados únicamente para fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la presente divulgación.
Dibujos
Los dibujos descritos en el presente documento son solo con fines ilustrativos de realizaciones seleccionadas y no de todas las implementaciones posibles, y no pretenden limitar el alcance de la presente divulgación.
La Fig. 1 es un esquema simplificado de un sistema UPS de la técnica anterior;
La Fig. 2 es un diagrama de flujo de un programa de software para controlar un sistema UPS de conformidad con un aspecto de la presente divulgación que incluye determinar periódicamente un límite máximo de salida de energía basado en la temperatura ambiente que experimenta el sistema UPS;
La Fig. 3 es un esquema simplificado de un sistema UPS de conformidad con un aspecto de la presente divulgación. y
La Fig. 4 es una tabla de consulta que muestra los límites máximos de salida de energía para diversas temperaturas ambientales de conformidad con un aspecto de la presente divulgación.
La Fig. 5 es un diagrama de flujo de un programa de software para controlar un sistema UPS de conformidad con un aspecto de la presente divulgación que incluye determinar un límite de tiempo de sobrecarga basada en la temperatura ambiente experimentada por el sistema UPS, una condición de sobrecarga que está experimentando el sistema UPS y una condición de carga inicial;
Las Figs. 6A y 6B son gráficos que muestran los límites de tiempo de sobrecarga para diversas temperaturas ambiente de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación;
La Fig. 7 es un diagrama de flujo de un programa de software para controlar un sistema UPS de conformidad con un aspecto de la presente divulgación que incluye determinar la autonomía de la batería basada en una temperatura ambiente experimentada por el sistema UPS. y
La Fig. 8 es un gráfico que muestra la autonomía de la batería para diversas temperaturas ambiente para ejemplos de baterías que tienen 240 células 264 células y 300 células.
Los numerales de referencia correspondientes indican partes correspondientes a lo largo de las distintas vistas de los dibujos.
Descripción detallada
A continuación, se describirán más detalladamente realizaciones de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos.
De conformidad con un aspecto de la presente divulgación, el límite máximo de salida de energía disponible de un sistema de suministro de energía ininterrumpida ("sistema UPS") se establece dinámicamente basándose en al menos una temperatura experimentada por el sistema UPS. Es decir, esta temperatura se utiliza como parámetro de control para establecer el límite máximo de salida de energía disponible. Por ajuste de manera dinámica, se entiende que cuando cambia la temperatura que se utiliza como parámetro de control, el límite máximo de salida de energía disponible se cambia en consecuencia. Más específicamente, a medida que aumenta esta temperatura, se reduce el límite máximo de salida de energía disponible. A medida que esta temperatura disminuye, se eleva el límite máximo de salida de energía. Cambiar el límite máximo de salida de energía del sistema UPS de esta manera optimiza la vida útil de los componentes del sistema UPS.
Un factor para determinar la vida útil de los componentes de un sistema UPS, los dispositivos de interrupción de semiconductores de energía, los componentes magnéticos y los condensadores en particular, es el estrés que experimentan los componentes mientras el sistema UPS está operativo. Tanto la energía que emite el sistema UPS como la temperatura que experimenta el sistema UPS afectan este estrés. El efecto es mayor cuando el sistema UPS está operativo a su límite máximo de salida de energía. Por ejemplo, un aumento en la temperatura que experimenta el sistema UPS da como resultado que los componentes del sistema UPS experimenten más estrés durante el funcionamiento y una disminución de esta temperatura da como resultado que los componentes del sistema UPS experimenten menos estrés. Como se usa en este documento, la temperatura experimentada por el sistema UPS significa una temperatura (o temperaturas) experimentada por el sistema UPS en su conjunto, tal como la temperatura ambiente de un área en la que está situado el sistema UPS, tal como un gabinete de equipo del sistema UPS en el que está situado al menos el rectificador y el inversor del sistema UPS, o una temperatura (o temperaturas) experimentada por componentes individuales del sistema UPS.
La Fig. 2 es un diagrama de flujo de un método de control de un sistema 300 UPS (Fig. 3) que incluye la determinación periódica de un límite máximo de salida de energía basado en una temperatura ambiente experimentada por el sistema 300 UPS, tal como la temperatura de un gabinete 304 de equipo del sistema 300 UPS en el que están situados al menos el rectificador 102 y el inversor 104, para optimizar la vida útil de los componentes del sistema 300 UPS, los dispositivos de interrupción de semiconductores de energía en particular y la figura 4 es una tabla que muestra los límites máximos de salida de energía para diversas temperaturas ambiente. Debe entenderse que el sistema 300 UPS tiene los mismos componentes básicos que el sistema 100 UPS de la Fig.1 excepto que el controlador 108' que controla el sistema 300 UPS incluye lógica que implementa el método de la Fig.2, tal como en el software programado en el controlador 108'. El sistema 300 UPS también incluye un sensor 302 de temperatura ambiente acoplado al
controlador 108' que detecta la temperatura ambiente que experimenta el sistema 300 UPS. En el ejemplo mostrado en la Fig.3, donde el sistema 300 u Ps tiene un gabinete de equipo en el que está situado al menos el rectificador 102 y el inversor 104, el sensor 302 de temperatura está ubicado para detectar la temperatura ambiente en el gabinete de equipo, tal como en una entrada de aire de enfriamiento del gabinete de equipo.
El método comienza en 200. En 202, el controlador 108' lee la temperatura ambiente detectada por el sensor 302 de temperatura ambiente. En 204, el controlador 108' determina el ajuste para el límite máximo de salida de energía del sistema 300 UPS mediante, por ejemplo, leyéndolo de la tabla de búsqueda de la Fig. 4. En 206, el controlador 108' establece entonces el límite máximo de salida de energía del sistema 300 UPS al ajuste que el controlador 108' determinó en base a la temperatura ambiente. Debe entenderse que, si la temperatura ambiente cae entre dos entradas en la tabla de la Fig.4, el controlador 108' determina el límite máximo de salida de energía utilizando el límite máximo de salida de energía para la temperatura en la tabla de la Fig.4 que es más cercana a la temperatura ambiente. Si la temperatura ambiente está a medio camino entre las temperaturas en la tabla de la Fig.4, se usa el límite máximo de salida de energía para la más alta de las dos temperaturas. En 208, el controlador 108' controla el sistema 300 UPS de modo que la energía máxima de salida del sistema 300 UPS no exceda el límite máximo de salida de energía establecido. El controlador 108' luego se bifurca de nuevo a 202 y repite lo anterior. Como tal, el controlador 108' ejecuta periódicamente la lógica de control anterior.
Si bien la temperatura ambiente en el área donde está situado el sistema 300 UPS fue el parámetro de control en el ejemplo discutido anteriormente, debe entenderse que una temperatura diferente a esta temperatura ambiente se puede usar como parámetro de control o como parámetro de control adicional tal como la (s) temperatura (s) del (los) disipador (es) de calor en los que se disponen los semiconductores de interrupción de energía del inversor y/o rectificador o la (s) temperatura (s) de otros componentes del sistema 300 UPS, tal como sus inductores entrada y/o salida.
Además de determinar el límite máximo de salida de energía del sistema UPS en función de la temperatura ambiente experimentada por el sistema UPS, también se pueden determinar otros parámetros operativos del sistema UPS en función de la temperatura ambiente experimentada por el sistema UPS para optimizar vida del componente. Dos de estos parámetros operativos son un límite de tiempo de sobrecarga y la autonomía de la batería. Tal como se usa aquí, el límite de tiempo de sobrecarga es el tiempo máximo que el inversor del sistema UPS puede estar en una condición de sobrecarga antes de que se apague el inversor del sistema UPS. Esto puede resultar en que el sistema UPS conmute a la fuente de energía de derivación. Como se usa en este documento, la autonomía de la batería es el tiempo máximo que se le permite a la batería proporcionar energía al inversor del sistema UPS en caso de un corte de energía.
Normalmente, los sistemas UPS suelen ser capaces de gestionar una condición de sobrecarga del inversor durante un breve período de tiempo. Los fabricantes de sistemas UPS han especificado históricamente este tiempo para al menos dos condiciones de sobrecarga, 125% de la salida de energía nominal y 150% de la salida de energía nominal. De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, el límite de tiempo de sobrecarga para cualquier condición de sobrecarga dada se determina con base en la temperatura ambiente que está experimentando el sistema UPS, tal como el sistema UPS 300, y la condición de carga del sistema UPS inmediatamente antes de que el sistema UPS entre en una condición de sobrecarga. La condición de carga del sistema UPS inmediatamente antes de que el sistema UPS entre en la condición de sobrecarga se denomina aquí Condición de Carga Inicial. Esta metodología se describe con referencia a las dos condiciones de sobrecarga de 125% del límite máximo de salida de energía y 150% del límite máximo de salida de energía. Sin embargo, debe entenderse que esta metodología también se aplica a condiciones de sobrecarga distintas del 125% del límite máximo de salida de energía y 150% del límite máximo de salida de energía.
La Fig. 5 es un diagrama de flujo de un método de control del sistema 300 UPS (Fig. 3) para optimizar la vida útil de los componentes del sistema 300 UPS, los dispositivos de interrupción semiconductores de energía del inversor 104 en particular que incluyen determinar un límite de tiempo de sobrecarga basado en la temperatura ambiente experimentada por el sistema 300 UPS cuando el sistema 300 UPS entra en una condición de sobrecarga, la condición de sobrecarga que está experimentando el sistema 300 UPS y la condición de carga inicial. Como se usa aquí, una condición de sobrecarga es cuando la carga en el inversor 104 es mayor que el 100% del límite máximo de salida de energía. La condición de sobrecarga se expresa aquí como un porcentaje del límite máximo de salida de energía del sistema 300 UPS y será superior al 100%. Las Figs. 6A y 6B son gráficos que muestran los límites de tiempo de sobrecarga para condiciones de sobrecarga del 125% y 150% a diversas temperaturas ambiente en diversos ejemplos de condiciones de carga inicial: una condición de carga inicial de carga ligera (tal como en el rango del 10%-15% del límite máximo de salida de energía a una temperatura ambiente dada), una condición de carga inicial de carga completa (100% del límite máximo de salida de energía a una temperatura ambiente dada) y condiciones de carga inicial del 50% y 75% (que son ejemplos de cargas típicas en centros de datos). En este ejemplo, el límite máximo de salida de energía para una temperatura ambiente dada se determina como se ha descrito anteriormente con referencia a las Figs. 2 - 4. En las Figs. 6A y 6B, el eje y es kVA para la línea designada kVA y, de otra manera, es el tiempo en segundos para las líneas restantes designadas como ILC ligera, 50% ILC, 75% ILC y 100% ILC (siendo ILC la Condición de Carga Inicial).
El método comienza en 500 cuando el sistema 300 UPS entra en una condición de sobrecarga. En 502, el controlador 108' lee la temperatura ambiente detectada por el sensor 302 de temperatura ambiente. En 504, el controlador 108' determina el límite de tiempo de sobrecarga basado en la temperatura ambiente detectada por el sensor 302 de temperatura ambiente, la condición de sobrecarga en la que se encuentra el sistema 300 UPS (125% o 150% en los ejemplos dados en los gráficos de las Figs. 6A y 6B) y la Condición de Carga Inicial, por ejemplo, a partir del gráfico de las Figs. 6A y 6B (que se pueden programar, por ejemplo, en el controlador 108, tal como en una tabla de búsqueda). En 506, el controlador 108' comprueba si se ha superado el límite de tiempo de sobrecarga. Si no, en 508 el controlador 108' comprueba si el sistema 300 UPS todavía está en condición de sobrecarga y el sistema 300 UPS todavía está en la condición de sobrecarga, el controlador 108' se bifurca de nuevo a 506. Si en 506 se ha excedido el límite de tiempo de sobrecarga, el controlador 108' se bifurca a 510 donde apaga el inversor 104 y luego procede a 512 donde termina el método.
Debe entenderse que los gráficos utilizados por el controlador 108' (que, por ejemplo, pueden tener sus valores incluidos en una tabla de búsqueda programada en el controlador 108') incluirían de manera ilustrativa límites de tiempo de sobrecarga para todas las condiciones de sobrecarga aplicables y para todas las Condiciones de Carga Inicial desde carga ligera hasta carga completa. También debe entenderse que estos límites de tiempo de sobrecarga se basan en las características de los semiconductores de energía de interrupción, tal como los IGBT, utilizados en el inversor 104 y, por ejemplo, los límites de tiempo de sobrecarga son una función de las pérdidas de energía de los semiconductores de interrupción en las diversas temperaturas ambiente. Los límites de tiempo de sobrecarga pueden determinarse, por ejemplo, mediante la siguiente fórmula:
donde: t es la constante de tiempo térmica del disipador de calor donde se colocan los IGBTs; AThsamb es el aumento de la temperatura ambiente; AThsambint es la temperatura ambiente externa al aumento de la temperatura ambiente interna (que se utiliza para considerar pocos grados de diferencia entre el Tamb medido fuera de la unidad y dentro de la unidad (es decir, en una línea de aire del sistema UPS); AToalor-Amb este es el aumento de temperatura del disipador de calor donde se colocan los IGBT; ATjhs es el aumento de temperatura entre la unión IGBT y el disipador de calor; Tamb es la temperatura ambiente externa; y Tjmax es la temperatura operativa máxima permitida de unión.
La figura 7 es un diagrama de flujo de un método de control del sistema 300 UPS (figura 3) que incluye la determinación de la autonomía de la batería en base a la temperatura ambiente experimentada por el sistema 300 UPS. La Fig. 8 es un gráfico que muestra la autonomía de la batería en diversas temperaturas ambiente para baterías que tienen 240 células, 264 células y 300 células. En la Fig. 8, el eje y es kVA para la línea designada kVA y, de lo contrario, es el tiempo en segundos para las líneas restantes designadas 240 células, 264 células y 300 células.
El método comienza en 700 cuando el sistema 300 UPS entra en un modo de energía de respaldo donde la batería 106 se usa para suministrar energía DC al inversor 104. En 702, el controlador 108' lee la temperatura ambiente detectada por el sensor 302 de temperatura ambiente. En 704, el controlador 108' determina la autonomía de la batería para la batería 106 en base de la temperatura ambiente detectada por el sensor 302 de temperatura ambiente, por ejemplo, a partir del gráfico de la Fig. 8 (que puede, por ejemplo, tener sus valores programados en el controlador 108' tal como en una tabla de búsqueda). En 706, el controlador 108' comprueba si se ha excedido la autonomía de la batería. Si no, en 708 el controlador 108' comprueba si el sistema 300 UPS todavía está en el modo de energía de respaldo y si el sistema 300 UPS todavía está en el modo de energía de respaldo, el controlador 108' se bifurca nuevamente a 706. Si en 706 la autonomía de la batería se ha superado, el controlador 108' se bifurca a 710 donde apaga el inversor 104 y luego procede a 712 donde termina el método.
Debe entenderse que la autonomía de la batería para la batería 106 es la autonomía de la batería para el número de células que tiene la batería 106. También debe entenderse que el gráfico utilizado por el controlador 108' (que puede tener, por ejemplo, sus valores incluidos en una tabla de búsqueda programada en el controlador 108') incluiría la autonomía de la batería para el número de células que tiene la batería 106. La ilustración de la Fig. 8 para baterías que tienen 240 células, 264 células y 300 células son ejemplos y no limitan el número de células que puede tener la batería 106.
Debe entenderse que un sistema UPS, tal como el sistema 300 UPS, puede tener una o cualquier combinación de los métodos descritos anteriormente con referencia a las Figs. 2-8.
Debe entenderse que el controlador 108' puede ser o incluir un procesador (DSP) digital o microprocesador que se programan con software que implementa los métodos descritos anteriormente. Debe entenderse que se pueden utilizar otros dispositivos lógicos, como una matriz (FPGA) de puerta programable en campo, un dispositivo (CPLD) lógico programable complejo o un circuito (ASIC) integrado de aplicación específica. También debe entenderse que cuando se establece que el controlador 108' está configurado para realizar una función, el controlador 108' tiene lógica (tal como un programa de software, hardware o una combinación de los mismos) que implementa el desempeño de la función por el controlador 108.
La descripción anterior de las realizaciones se ha proporcionado con fines ilustrativos y descriptivos. No pretende ser exhaustiva ni limitar la divulgación. Los elementos o características individuales de una realización particular generalmente no se limitan a esa realización particular, pero donde sea procedente, son intercambiables y se pueden usar en una realización seleccionada, incluso si no se muestran o describen específicamente. Lo mismo también se puede variar de muchas formas. Tales variaciones no deben considerarse como una desviación de la divulgación, y se pretende que todas estas modificaciones estén incluidas dentro del alcance de la divulgación.
Claims (4)
1. Un método de control de un sistema (300) de suministro de energía ininterrumpida con un controlador (108') del sistema de suministro de energía ininterrumpida para mejorar la vida útil de los componentes, que comprende:
detectar periódicamente una temperatura ambiente en un gabinete (304) de equipo en el que al menos un rectificador (102) y un inversor (104) del sistema de suministro de energía ininterrumpida están situados con un sensor (302) de temperatura y recibir con el controlador la temperatura ambiente detectada por el sensor de temperatura;
después de que el controlador reciba cada temperatura ambiente detectada periódicamente, actualizar con el controlador un límite máximo de salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida basado en la temperatura ambiente detectada recibida más recientemente por el controlador en donde si la temperatura ambiente detectada ha aumentado, el límite máximo de salida de energía disminuye y si la temperatura ambiente detectada ha disminuido, se aumenta el límite máximo de salida de energía;
en donde la actualización con el controlador incluye la configuración del límite máximo de salida de energía con el controlador del límite máximo de salida de energía a un valor en un rango de valores asociados con los valores para la temperatura ambiente detectada en donde a medida que los valores para la temperatura ambiente detectada progresan de menor a mayor los valores asociados para el límite máximo de salida de energía progresan de mayor a menor; y
luego controlar el sistema de suministro de energía ininterrumpida con el controlador de modo que la salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida se reduzca si la salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida está por encima del límite máximo de salida de energía actualizado, y para que la salida de energía del suministro de energía ininterrumpida no se vea afectada por el límite máximo de salida de energía actualizado si la salida de energía del sistema de suministro de energía ininterrumpida está por debajo del límite máximo de salida de energía actualizado.
2. El método de la reivindicación 1, en donde los valores para el límite máximo de salida de energía están asociados con los valores de la temperatura ambiente detectada mediante una tabla de búsqueda.
3. El método de la reivindicación 1, que además incluye que el sistema de suministro de energía ininterrumpida entre en una condición de sobrecarga, determinar un límite de tiempo de sobrecarga basado en la temperatura ambiente detectada, la condición de sobrecarga en la que está situado el sistema de suministro de energía ininterrumpida y una condición de carga inicial que es una condición de carga experimentada por el sistema de suministro de energía ininterrumpida inmediatamente antes de que el sistema de suministro de energía ininterrumpida entre en la condición de sobrecarga, y controlar el sistema de suministro de energía ininterrumpida con el controlador para apagar un inversor del sistema de suministro de energía ininterrumpida cuando se excede el límite de tiempo de sobrecarga determinado.
4. El método de la reivindicación 3, incluye además que el sistema de suministro de energía ininterrumpida pase a un modo de energía de respaldo donde se usa una batería del sistema de suministro de energía ininterrumpida para suministrar energía DC al inversor del sistema de suministro de energía ininterrumpida, determinar una autonomía de la batería basada en la temperatura ambiente detectada y controlar el sistema de suministro de energía ininterrumpida con el controlador para apagar el inversor cuando se excede la autonomía determinada de la batería, en donde la autonomía determinada de la batería es un tiempo máximo que la batería puede proporcionar energía al inversor del sistema de suministro de energía ininterrumpida en caso de corte de energía.
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| CN114513041A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-17 | 施耐德电气It公司 | 不间断电源供应器的高效控制方法 |
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|---|---|---|---|---|
| DE3519151C1 (de) | 1985-05-29 | 1987-01-02 | Piller Gmbh Co Kg Anton | Statischer Wechselrichter mit einer Schaltung zur Stromueberhoehung im Kurzschlussfall |
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| USRE40866E1 (en) | 2000-09-27 | 2009-08-04 | Huron Ip Llc | System, method, and architecture for dynamic server power management and dynamic workload management for multiserver environment |
| US20020138159A1 (en) | 2001-03-26 | 2002-09-26 | Atkinson Lee W. | Temperature responsive power supply to minimize power consumption of digital logic without reducing system performance |
| CA2348586A1 (en) * | 2001-05-25 | 2002-11-25 | Corporation Avestor Inc. | Power management system |
| JP4433656B2 (ja) | 2002-01-29 | 2010-03-17 | ソニー株式会社 | 情報処理装置 |
| JP4493308B2 (ja) | 2003-09-05 | 2010-06-30 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 無停電電源装置及び無停電電源システム |
| US7222246B2 (en) | 2003-09-26 | 2007-05-22 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method for determining number of dynamically temperature-adjusted power supply units needed to supply power according to measure operating temperature of power supply units |
| US6838925B1 (en) | 2003-10-07 | 2005-01-04 | American Power Conversion Corporation | Three level inverter |
| US7194645B2 (en) | 2005-02-09 | 2007-03-20 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for autonomic policy-based thermal management in a data processing system |
| EP1988590A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-11-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alkaline battery |
| US7908493B2 (en) | 2007-06-06 | 2011-03-15 | International Business Machines Corporation | Unified management of power, performance, and thermals in computer systems |
| US8035250B2 (en) | 2008-03-14 | 2011-10-11 | Liebert Corporation | System and method for load sharing in multi-module power supply systems |
| US8179705B2 (en) | 2008-05-27 | 2012-05-15 | Power-One, Inc. | Apparatus and method of optimizing power system efficiency using a power loss model |
| US9778718B2 (en) | 2009-02-13 | 2017-10-03 | Schneider Electric It Corporation | Power supply and data center control |
| US8560677B2 (en) | 2009-02-13 | 2013-10-15 | Schneider Electric It Corporation | Data center control |
| US7898826B2 (en) | 2009-04-13 | 2011-03-01 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for limiting maximum output power of a power converter |
| TWI414932B (zh) | 2009-11-19 | 2013-11-11 | Asustek Comp Inc | 多相位電源供應裝置與其電流調整方法 |
| DE102010008426B4 (de) | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Hochschule Konstanz | 3-Stufen-Pulswechselrichter mit Entlastungsnetzwerk |
| EP2372861B1 (en) | 2010-04-01 | 2013-01-30 | Racktivity NV | Data center management unit with dynamic load balancing |
| JP2012099058A (ja) | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Sony Corp | 情報処理装置および方法、およびプログラム |
| US8861164B2 (en) | 2011-02-04 | 2014-10-14 | Fairchild Semiconductor Corporation | Integrated overdrive and overvoltage protection device |
| KR101813262B1 (ko) | 2011-05-17 | 2018-01-02 | 삼성전자주식회사 | 히스테리시스를 사용하여 과전압, 과전류 및 과온도로부터 무선-커플된 전력 장치들을 보호하는 장치 및 방법 |
| JP6541248B2 (ja) * | 2011-07-26 | 2019-07-10 | ゴゴロ インク | 電動車両におけるコンポーネントの熱管理 |
| US8934209B2 (en) | 2011-10-20 | 2015-01-13 | Dell Products L.P. | Information handling system power supply automated de-rating for power output and thermal constraints |
| US8799694B2 (en) | 2011-12-15 | 2014-08-05 | International Business Machines Corporation | Adaptive recovery for parallel reactive power throttling |
| US20140003655A1 (en) | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Praveen Gopalakrishnan | Method, apparatus and system for providing image data to represent inventory |
| US9774205B2 (en) * | 2012-12-26 | 2017-09-26 | Schneider Electric It Corporation | System and method for monitoring a battery in an uninterruptible power supply |
| DE102013202649A1 (de) | 2013-02-19 | 2014-08-21 | Robert Bosch Gmbh | Wechselrichteranordnung und Ansteuerverfahren für eine Wechselrichteranordnung |
| US9705310B2 (en) * | 2013-11-26 | 2017-07-11 | Thomas & Betts International Llc | Adaptive fault clearing based on power transistor temperature |
| CN104201762B (zh) * | 2014-08-04 | 2016-06-22 | 珠海普恩瑞电力科技有限公司 | 一种电力箱变专用操作电源 |
| US10305320B2 (en) * | 2015-03-30 | 2019-05-28 | Vertiv S.R.L. | Method of controlling an uninterruptible power supply system to optimize component life |
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