ES2868095T3 - Sistema UPS multimodo con un modo de ahorro de energía mejorado - Google Patents
Sistema UPS multimodo con un modo de ahorro de energía mejorado Download PDFInfo
- Publication number
- ES2868095T3 ES2868095T3 ES18729428T ES18729428T ES2868095T3 ES 2868095 T3 ES2868095 T3 ES 2868095T3 ES 18729428 T ES18729428 T ES 18729428T ES 18729428 T ES18729428 T ES 18729428T ES 2868095 T3 ES2868095 T3 ES 2868095T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- power
- reactive power
- ups
- compensation
- ups system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1807—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators
- H02J3/1814—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators wherein al least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. unified power flow controllers [UPFC]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Un sistema de sistema de alimentación ininterrumpida - UPS - (100, 100') operable en modo de ahorro de energía, que comprende - un interruptor de derivación estático (110, 110') que se conecta entre un conector de entrada y un conector de salida del sistema UPS (100, 100') y que se puede activar para operar el sistema UPS (100, 100') en el modo de ahorro de energía, - varios módulos de potencia (120, 130, 121, 131, 120', 130', 121', 131') cada uno que se conecta entre el conector de entrada y el conector de salida del sistema SAI (100, 100') y al menos algunos de los módulos de potencia que son controlables para una compensación de potencia reactiva, y - un controlador (180) que está configurado para controlar uno o más de los módulos de potencia controlables (120, 130, 121, 131, 120', 130', 121', 131') dependiendo de una entrada de datos relacionada con una compensación de potencia reactiva, estando configurado el controlador (180) para controlar uno o más de los módulos de potencia controlables (120, 130, 121, 131, 120', 130', 121', 131') dependiendo de la entrada de datos de manera que un flujo de potencia reactiva a través del sistema UPS (100, 100') entre una fuente de alimentación conectada al conector de entrada y una carga (170) conectada al conector de salida se ajusta según una compensación de potencia reactiva requerida cuando el sistema UPS (100, 100') está operado en el modo de ahorro de energía, y el controlador (180) que está configurado para determinar la compensación de potencia reactiva requerida en base a la entrada de datos y para determinar un número de módulos de potencia activa (120, 130, 121, 131, 120', 130', 121', 131') para obtener la compensación de potencia reactiva requerida.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema UPS multimodo con un modo de ahorro de energía mejorado
Campo técnico
Esta memoria descriptiva se refiere a un sistema UPS (sistema de alimentación ininterrumpida, por sus siglas en inglés) multimodo, que puede funcionar en modo de ahorro de energía.
Antecedentes
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema UPS multimodo 10 típico que comprende un rectificador 12, un inversor 13, un convertidor de batería 14 y un rectificador controlado de silicio (SCR) 11. El sistema UPS 10 comprende un conector de entrada para conectarlo a un sistema de fuente de alimentación tal como una red 15, un conector de batería para acoplar el sistema UPS 10 a una o más baterías recargables 16, y un conector de salida para conectarlo a una carga 17. El conector de entrada y el conector de salida se pueden proporcionar ya sea para una fuente de alimentación monofásica, trifásica o, en general, multifásica. La fuente de alimentación que se alimenta al conector de entrada puede provenir de fuentes de alimentación independientes o de una fuente de alimentación compartida.
El sistema UPS 10 se puede operar en varios modos diferentes.
En un modo de doble conversión, el rectificador 12 genera una tensión de enlace de CC (corriente continua) a partir de la tensión suministrada al conector de entrada, y el inversor 13 genera una tensión de CA (corriente alterna) de salida a partir de la tensión de enlace de CC. El convertidor de batería 14 usa la tensión del enlace de CC para cargar una o más baterías 16. Durante un corte de energía, el convertidor de batería 14 mantiene la tensión del enlace de CC mientras el inversor 13 continúa funcionando como en el modo de doble conversión.
El sistema UPS 10 también se puede poner en derivación con fines de mantenimiento o debido a un fallo. En este denominado modo de derivación, el sistema UPS 10 proporciona corriente de red directamente a la carga 17 a través del SCR 11. En el modo de derivación, la carga 17, sin embargo, no está protegida contra cortes de energía.
El sistema UPS 10 también puede admitir un modo de ahorro de energía. En tal modo, el sistema UPS 10 proporciona corriente de red directamente a la carga 17 a través del SCR 11, y la tensión del enlace de CC se toma del conector de salida. El inversor 13 y el rectificador 12 se apagan para ahorrar energía. Sin embargo, cuando la tensión de derivación se sale de sus límites o existe alguna otra condición que impide conmutar el sistema UPS 10 al modo de ahorro de energía, el sistema UPS 10 se transfiere inmediatamente de vuelta al modo de doble conversión para proteger la carga 17. La razón principal para el uso del modo de ahorro de energía es la eficiencia operativa mejorada.
El factor de potencia de entrada del sistema UPS 10 puede generar un problema en el modo de ahorro de energía. En el modo de doble conversión, el rectificador 12 puede controlar el factor de potencia de entrada y, dependiendo del diseño del sistema UPS 10, la cantidad de corriente reactiva puede ser cercana a cero. En el modo de ahorro de energía, el sistema UPS 10 no tiene control sobre el factor de potencia, y la carga 17 conectada a la salida del UPS, que puede consumir energía reactiva, puede causar un factor de potencia más bajo en el conector de entrada del UPS. Los condensadores en la entrada del rectificador 12 y en la salida del inversor 13 también pueden consumir corriente reactiva y, por tanto, pueden contribuir a un factor de potencia más bajo del sistema UPS 10.
La solicitud de patente internacional WO2014201309A1 describe un sistema UPS multimodo, que es operable en un modo económico como el modo de ahorro de energía descrito anteriormente. En el modo económico, al menos uno del rectificador y el inversor del sistema UPS está activado, y que al menos uno del rectificador y el inversor es operable para realizar al menos uno de regulación de voltaje CC, compensación de potencia reactiva y amortiguación activa.
La patente de EE.UU. US 6295215 B1 se refiere a aparatos de suministro de energía y métodos de funcionamiento del mismo, y más en particular, a aparatos y métodos de suministro de energía de CA. Se describe un aparato de suministro de energía que incluye un circuito convertidor CC/CA multimodo que proporciona una primera componente de potencia, por ejemplo, una componente de potencia real, mientras que un circuito de derivación proporciona una segunda componente de potencia, por ejemplo, una componente de potencia armónica y/o una componente de potencia reactiva, a la carga desde una fuente de alimentación de CA. El circuito convertidor CC/CA puede incluir un inversor controlado en modo de corriente que proporciona corrientes reactivas y armónicas a la carga de modo que el circuito de derivación transfiera predominantemente energía real entre la fuente de CA y la carga. De esta manera, el factor de potencia y otros parámetros de calidad de la energía en la fuente de CA pueden mantenerse en los niveles deseados.
La solicitud de patente de EE.UU. US 2005/043859 A1 se refiere a un sistema modular de suministro de energía ininterrumpida y su método de control, en particular a un sistema de módulos UPS en paralelo, todos con capacidades completas de suministro de energía ininterrumpida, y capacidades lógicas y funcionales de control
idénticas para iniciar la detección de roles dinámicamente y elegir un maestro virtual a través del proceso de arbitraje para controlar el funcionamiento en paralelo de los módulos UPS. El diseño del sistema ha incorporado las características tanto de control centralizado como de procesamiento distribuido dejando de lado un módulo de control dedicado, y es capaz de operar con uno o más módulos UPS en paralelo, proporcionando tolerancia a fallos y máxima redundancia, y reduciendo los riesgos de fallo de un solo punto a nivel de sistema a la mínima posibilidad de la carga emergente y sensible.
La solicitud de patente de EE.UU. US 2012/181871 A1 se refiere generalmente al control de un sistema de alimentación ininterrumpida. Se describe un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) que puede incluir un inversor, un controlador y un interruptor de derivación. En un modo de operación de derivación, el controlador opera el interruptor de derivación para proporcionar energía a la salida del sistema de alimentación ininterrumpida desde una fuente de alimentación de entrada a través del interruptor de derivación. El controlador también puede operar el inversor durante la operación en línea para regular la tensión de salida del inversor y para proporcionar la tensión de salida del inversor en la salida del UPS cuando se interrumpe la operación de derivación. El controlador también puede operar el inversor durante la derivación y otros modos de operación para proporcionar, entre otras cosas, corrección del factor de potencia, control de distorsión de corriente armónica y energía activa para cargar una fuente de energía de respaldo. En algunas realizaciones, el controlador opera el inversor para proporcionar control de potencia reactiva y corrección del factor de potencia.
Compendio
Esta memoria descriptiva describe un sistema UPS multimodo mejorado.
Según un primer aspecto, un sistema UPS mejorado que es operable en un modo de ahorro de energía comprende varios módulos de potencia, cada uno de los cuales está conectado entre el conector de entrada y el conector de salida del sistema UPS y al menos algunos de los módulos de potencia que son controlables para una compensación de potencia reactiva. La compensación de potencia reactiva se puede realizar dependiendo de una entrada de datos relacionada con una compensación de carga reactiva.
Según una primera realización, se describe un sistema UPS que es operable en un modo de ahorro de energía. El sistema comprende un interruptor de derivación estático que se conecta entre un conector de entrada y un conector de salida del sistema UPS y que se puede activar para operar el sistema UPS en el modo de ahorro de energía, varios módulos de potencia cada uno que está conectado entre el conector de entrada y el conector de salida del sistema UPS y al menos algunos de los módulos de potencia que son controlables para una compensación de potencia reactiva, y un controlador que está configurado para controlar uno o más de los módulos de potencia controlables dependiendo de una entrada de datos relacionada con una compensación de potencia reactiva, el controlador que está configurado para controlar uno o más de los módulos de potencia controlables dependiendo de la entrada de datos, de modo que un flujo de potencia reactiva a través del sistema UPS entre una fuente de alimentación conectada al conector de entrada y una carga conectada al conector de salida se ajuste según una compensación de potencia reactiva requerida cuando el sistema UPS se opera en el modo de ahorro de energía y el controlador se está configurando para determinar la compensación de potencia reactiva requerida en base a la entrada de datos y para determinar un número de módulos de potencia activa para obtener la compensación de potencia reactiva requerida.
En algunas realizaciones, el controlador puede configurarse para determinar el número de módulos de potencia activa redondeando el resultado de la siguiente ecuación al siguiente valor entero: número de módulos de potencia activa = compensación de potencia reactiva requerida/compensación de potencia reactiva máxima por módulo de potencia.
En algunas realizaciones, la entrada de datos puede comprender uno o más de los siguientes datos: un requisito de compensación de carga reactiva configurado; una capacitancia equivalente definida del sistema UPS; una potencia reactiva en el lado de entrada del sistema UPS y/o un factor de potencia.
En algunas realizaciones, el controlador puede configurarse para calcular una compensación de potencia reactiva requerida en base a uno o más de los datos comprendidos por la entrada de datos.
En algunas realizaciones, al menos uno de los módulos de potencia controlable puede comprender unos medios de compensación de potencia reactiva controlable por el controlador.
En una realización específica, los medios de compensación de potencia reactiva pueden comprender un rectificador y un inversor que están conectados en serie entre el conector de entrada y el conector de salida del sistema UPS, y al menos uno del rectificador y el inversor que son controlables por el controlador.
En algunas realizaciones, el sistema puede comprender medios de medición para medir el flujo de potencia reactiva a través del sistema UPS y/o el factor de potencia del sistema que comprende el sistema UPS y una carga conectada al conector de salida del sistema UPS.
Según un segundo aspecto, se describe un método para operar un sistema UPS en un modo de ahorro de energía, el método que comprende los pasos de obtener datos para determinar una compensación de potencia reactiva requerida, determinando la compensación de potencia reactiva requerida dependiendo de los datos obtenidos, determinar un número de módulos de potencia del sistema UPS para la compensación de potencia reactiva requerida determinada, y controlar el número determinado de módulos de potencia para lograr la compensación de potencia reactiva requerida determinada.
Los detalles de una o más realizaciones se establecen en los dibujos adjuntos y la descripción a continuación. Otras características y ventajas resultarán evidentes a partir de la descripción, los dibujos y de las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema UPS multimodo de la técnica anterior;
La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de una realización de un sistema UPS multimodo; y
La Figura 3 muestra un diagrama de flujo de una realización de un programa de control para un sistema UPS multimodo.
Descripción de realizaciones
A continuación, los elementos funcionalmente similares o idénticos pueden tener los mismos números de referencia. Los valores absolutos se muestran a continuación a modo de ejemplo únicamente y no deben interpretarse como limitantes.
La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de un sistema UPS multimodo que comprende dos sistemas UPS 100, 100’ en paralelo para suministrar una carga 170, por ejemplo, bastidores de servidores en un centro de datos, que se conectan a los conectores de salida de los sistemas UPS 100, 100’. Los conectores de entrada de ambos sistemas UPS 100, 100’ están conectados a medios de suministro de energía tales como la red 150.
Ambos sistemas UPS 100, 100’ pueden implementarse de manera idéntica, es decir, pueden comprender elementos idénticos. A continuación, solo se describe en detalle la implementación del sistema UPS 100 ya que la implementación del sistema 100’ es idéntica.
El sistema UPS 100 comprende un SCR 110 y dos o incluso más módulos de potencia conectados en paralelo al SCR 110 entre el conector de entrada y el conector de salida del sistema UPS 100. Cada módulo de potencia puede comprender una conexión en serie de un rectificador 120, 121 y un inversor 130, 131. El punto de conexión entre el rectificador 120, 121 y el inversor 130, 131 comprende una conexión de derivación a una batería y/o convertidor de batería como en el sistema UPS 10 mostrado en la Figura 1.
Al menos algunos de los módulos de potencia de ambos sistemas UPS 100, 100’ son controlables, lo que significa que pueden ser apagados al menos parcialmente, particularmente cuando el sistema UPS 100, 100' se opera en el modo de ahorro de energía. La desactivación al menos en parte se puede implementar por que los rectificadores 120, 121 y/o los inversores 130, 131 de los módulos de potencia pueden activarse o desactivarse por medio de una señal de control respectiva. Se puede utilizar un rectificador o un inversor o incluso ambos para una compensación de potencia reactiva.
El control de los rectificadores y/o inversores de los módulos de potencia del controlador de los sistemas UPS 100, 100’ se realiza mediante un controlador 180. El controlador 180 puede ser un elemento externo o separado de los sistemas UPS 100, 100', o puede implementarse como un elemento interno de uno o más de los sistemas UPS 100, 100’. El controlador 180 puede implementarse, por ejemplo, mediante un dispositivo informático fijo o móvil que está configurado para realizar el control de los módulos de potencia y que comprende una conexión de comunicación de datos con los sistemas UPS 100, 100’, por ejemplo, una conexión LAN inalámbrica o cableada, una conexión USB o una conexión Bluetooth. El controlador 180 también puede estar integrado, por ejemplo, en una electrónica de control interna de los sistemas UPS 100, 100’, particularmente puede estar integrado junto con los módulos de potencia en un circuito integrado que implementa una electrónica de potencia del sistema UPS. El controlador 180 puede ser implementado por un procesador estándar tal como se aplica, por ejemplo, en ordenadores personales o un microcontrolador y configurado por un programa de ordenador que implementa un algoritmo de control para realizar las tareas del controlador requeridas para una compensación de potencia reactiva. El controlador 180 también puede implementarse mediante un ASIC o una FPGA.
Cuando el sistema UPS 100, 100’ se opera en el modo de ahorro de energía, el SCR 110, 110' se activa de modo que la energía eléctrica de la red 150 se suministre directamente a la carga 170. Como se explicó en la parte introductoria, los módulos de potencia de ambos sistemas UPS 100, 100’ normalmente se apagan en este modo para ahorrar energía. Sin embargo, la carga 170 o el sistema UPS 100, 100’ en sí mismo, en particular los condensadores de entrada y/o salida de los módulos de potencia, pueden consumir potencia reactiva Q en el modo de ahorro de energía. Un objetivo de la compensación de potencia reactiva es eliminar la potencia reactiva
consumida Q de modo que, idealmente, solo la potencia activa P fluya en la entrada del sistema UPS, lo que significaría un factor de potencia ideal de 1.
Para la compensación de potencia reactiva, el controlador 180 determina un número de módulos de potencia, que no se apagan completamente, sino que permanecen activados o simplemente se apagan parcialmente, por ejemplo, desactivando el inversor o el rectificador de un módulo de potencia. El número de módulos de potencia utilizados para la compensación de potencia reactiva frente al número de todos los módulos de potencia de un sistema UPS puede depender de la siguiente entrada de datos:
• la (cantidad de) compensación de potencia reactiva requerida en el modo de ahorro de energía puede ser un ajuste que puede modificarse según las necesidades del cliente; la compensación de potencia reactiva puede entonces ser constante y puede intentar igualar este ajuste predeterminado; y/o
• la (cantidad de) compensación de potencia reactiva requerida en el modo de ahorro de energía se puede determinar dependiendo de la potencia reactiva consumida por la carga y/o el propio sistema UPS, la potencia reactiva en la entrada del UPS y/o el factor de potencia del sistema UPS en el modo de ahorro de energía; y
• la compensación máxima de potencia reactiva que puede alcanzar un módulo de potencia (compensación máxima por módulo de potencia).
El número de módulos de potencia requeridos para la compensación de potencia reactiva se puede calcular a partir de la entrada de datos utilizando la siguiente fórmula:
número de módulos de potencia activa = compensación de potencia reactiva / compensación máxima por módulo de potencia
El resultado de la fórmula anterior se puede redondear al siguiente valor entero. La compensación máxima por módulo de potencia puede ser una cantidad configurable, que puede establecerse dependiendo del tipo de módulo de potencia y es conocida por el algoritmo. En particular, puede ser un valor predefinido en el algoritmo y que define la compensación máxima que es posible por módulo de potencia.
Los módulos de potencia se apagan o encienden según el resultado del cálculo. Si, por ejemplo, se calcula que se necesitan dos módulos de potencia para la compensación, el primero y el segundo módulo de potencia de un sistema SAI se pueden encender mientras que los otros módulos de potencia se apagan. También se puede utilizar una función de rotación para encender y apagar módulos de potencia según un esquema predeterminado para reducir el esfuerzo de los módulos de potencia individuales. Por ejemplo, la compensación de potencia reactiva se puede conmutar de un módulo de potencia a otro, por ejemplo mensualmente. Por ejemplo, de modo que si los módulos de potencia uno y dos manejan la compensación en enero, los módulos de potencia dos y tres lo harán en febrero, los módulos de potencia tres y cuatro en marzo y así sucesivamente.
En el modo de ahorro de energía, también se puede controlar el factor de potencia de entrada del sistema UPS ajustando el nivel de compensación de potencia reactiva. El sistema UPS puede monitorear constantemente el factor de potencia y ajustar el nivel de compensación tratando de lograr un factor de potencia óptimo. El número de módulos de potencia activa se puede calcular utilizando la fórmula descrita anteriormente. El número de módulos de potencia encendidos puede cambiar a medida que cambia la potencia reactiva consumida por la carga. Se puede utilizar una función de rotación del módulo de potencia similar a la descrita anteriormente.
A continuación, se explica en detalle un algoritmo para controlar una compensación de potencia reactiva en el modo de ahorro de energía del sistema UPS 100, 100’ con referencia al diagrama de flujo mostrado en la Figura 3.
En el paso S10, el algoritmo verifica si el modo de ahorro de energía del sistema UPS 100, 100’ está activado.
Si el sistema UPS opera en el modo de ahorro de energía, el algoritmo carga en el paso S12 como entrada de datos un requisito de compensación de carga reactiva configurado si, por ejemplo, un usuario ha introducido un ajuste correspondiente.
En el siguiente paso S14, el algoritmo carga como entrada de datos adicionales una capacitancia equivalente de UPS definida que corresponde particularmente a la capacitancia suma de todos los módulos de potencia del sistema UPS, particularmente la capacitancia suma de los condensadores de entrada y salida de los rectificadores e inversores comprendidos por los módulos de potencia.
El algoritmo puede determinar además en el paso S16 como entrada de datos la potencia reactiva en el lado de entrada del sistema UPS y/o el factor de potencia del sistema UPS, por ejemplo obteniendo mediciones de la potencia reactiva y/o del factor de potencia como entrada de datos de los medios de medición, que pueden ser parte de todo el sistema.
Cabe señalar que dos de las entradas de datos obtenidas en los pasos S12 a S16 pueden ser opcionales, lo que significa que solo se requiere una entrada de datos para una compensación de potencia reactiva. También cabe señalar que los pasos S12 a S16 pueden procesarse en otro orden o incluso simultáneamente por el algoritmo.
Después de obtener las entradas de datos en los pasos S12 a S16, el algoritmo determina en el paso S18 la compensación de potencia reactiva requerida.
Si la compensación de potencia reactiva requerida se introdujo como un ajuste de usuario en el paso S12, el algoritmo puede usar directamente el ajuste.
Si en el paso S14 se introdujo una capacitancia equivalente definida de UPS, el algoritmo puede derivar de ella la compensación de potencia reactiva requerida incurrida por la capacitancia equivalente. La derivación podría calcularse, por ejemplo, con la siguiente fórmula: Q = C * 2 * pi * f * UA2, donde Q es la potencia reactiva a compensar (en Var), C es la capacitancia equivalente (en F), f es la frecuencia de entrada de la fuente de alimentación del UPS (en Hz) y U es la tensión de entrada de la fuente de alimentación del UPS (en voltios). Dado que la tensión y la frecuencia de entrada pueden variar levemente, se debe utilizar una medición real de la tensión y la frecuencia de entrada en el cálculo. Por ejemplo, la tensión y la frecuencia de entrada se pueden medir constantemente y la compensación de potencia reactiva requerida se puede ajustar en consecuencia. Por lo tanto, la cantidad de compensación de potencia reactiva basada en la capacitancia equivalente no es constante, pero casi ya que el sistema UPS generalmente solo permite pequeñas variaciones de tensión y frecuencia. En un enfoque alternativo, la compensación de potencia reactiva requerida podría calcularse en base a la tensión nominal y la frecuencia del sistema UPS, por ejemplo, 230 V a 50 Hz en Europa y usar una compensación constante basada en esto.
Si el algoritmo determinó en el paso S16 la potencia reactiva real y/o el factor de potencia, puede deducir la compensación de potencia reactiva requerida a partir de estos valores o mediciones.
En el paso S20, el algoritmo determina el número de módulos de potencia, que se requieren para lograr la compensación de potencia reactiva requerida determinada, particularmente calculándola con la fórmula descrita anteriormente usando la entrada de datos de los pasos S12 a S16.
El algoritmo puede utilizar cualquiera de las entradas de datos obtenidas en los pasos S12, S14 y S16. En particular, el algoritmo puede determinar el uso de la entrada de datos dependiendo de si se obtuvo en los pasos S12, S14 y S16, como se explicará a continuación:
Si el algoritmo no obtuvo entrada de datos en el paso S16, sino en los pasos S12 y S14, puede usar la entrada de datos obtenida en los pasos posteriores para la determinación del número de módulos de potencia que se usarán para la compensación de potencia reactiva. El número de módulos de potencia determinado de esta manera puede ser constante.
Si el algoritmo obtuvo una entrada de datos en el paso S16, y también en los pasos S12 y S14, las entradas de datos obtenidas en los pasos S12 y S14 pueden usarse como puntos de partida para la compensación de potencia reactiva, es decir, el algoritmo puede calcular un número inicial de módulos de potencia que se utilizarán para una compensación de potencia reactiva inicial a partir de las entradas de datos obtenidas en los pasos S12 y S14 y pueden ajustar aún más el número de módulos y la compensación de potencia reactiva en débase a la entrada de datos obtenida en el paso S16, por ejemplo, en base a mediciones reales de la potencia reactiva y/o del factor de potencia.
Si el algoritmo obtuvo solo una entrada de datos en el paso S16 y ninguna entrada de datos en los pasos S12 y S14, puede comenzar con una configuración inicial, en donde todos los módulos de potencia se apagan y los módulos de potencia no realizan compensación de potencia reactiva. Entonces, el algoritmo puede determinar una serie de módulos de potencia que se utilizarán para la compensación de potencia reactiva y activar el número determinado de módulos de potencia. El número de módulos de potencia puede ajustarse posteriormente dependiendo de la entrada de datos real obtenida en el paso S16.
Finalmente, el algoritmo controla en el paso S22 el número determinado de módulos de potencia, en particular inversores y/o rectificadores del número determinado de módulos de potencia para la compensación. Por ejemplo, el algoritmo puede generar señales de control en el paso S22 para activar los rectificadores y desactivar los inversores del número determinado de módulos de potencia. Sin embargo, también es posible activar tanto los rectificadores como los inversores del número determinado de módulos de potencia, o desactivar los rectificadores y activar los inversores.
Al menos algo de la funcionalidad puede realizarse mediante hardware o software. En el caso de una implementación en software, se pueden utilizar un único o múltiples microprocesadores o microcontroladores estándar para procesar un único o múltiples algoritmos.
Cabe señalar que la palabra "comprender" no excluye otros elementos o pasos, y que la palabra "un" o "una" no excluye una pluralidad. Además, cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no se interpretará como una limitación del alcance de esta memoria descriptiva.
Claims (8)
1. Un sistema de sistema de alimentación ininterrumpida - UPS - (100, 100’) operable en modo de ahorro de energía, que comprende
- un interruptor de derivación estático (110, 110’) que se conecta entre un conector de entrada y un conector de salida del sistema UPS (100, 100') y que se puede activar para operar el sistema UPS (100, 100’) en el modo de ahorro de energía,
- varios módulos de potencia (120, 130, 121, 131, 120’, 130', 121’, 131') cada uno que se conecta entre el conector de entrada y el conector de salida del sistema SAI (100, 100’) y al menos algunos de los módulos de potencia que son controlables para una compensación de potencia reactiva, y
- un controlador (180) que está configurado para controlar uno o más de los módulos de potencia controlables (120, 130, 121, 131, 120’, 130', 121’, 131') dependiendo de una entrada de datos relacionada con una compensación de potencia reactiva, estando configurado el controlador (180) para controlar uno o más de los módulos de potencia controlables (120, 130, 121, 131, 120’, 130', 121’, 131') dependiendo de la entrada de datos de manera que un flujo de potencia reactiva a través del sistema UPS (100, 100’) entre una fuente de alimentación conectada al conector de entrada y una carga (170) conectada al conector de salida se ajusta según una compensación de potencia reactiva requerida cuando el sistema UPS (100, 100') está operado en el modo de ahorro de energía, y el controlador (180) que está configurado para determinar la compensación de potencia reactiva requerida en base a la entrada de datos y para determinar un número de módulos de potencia activa (120, 130, 121, 131, 120’, 130', 121’, 131') para obtener la compensación de potencia reactiva requerida.
2. El sistema (100, 100’) de la reivindicación 1, en donde el controlador (180) está configurado para determinar el número de módulos de potencia activa (120, 130, 121, 131, 120', 130’, 121', 131’) redondeando el resultado de la siguiente ecuación al siguiente valor entero: número de módulos de potencia activa = compensación de potencia reactiva requerida/compensación de potencia reactiva máxima por módulo de potencia.
3. El sistema (100, 100’) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la entrada de datos comprende uno o más de los siguientes datos:
- un requisito de compensación de carga reactiva configurado;
- una capacitancia equivalente definida del sistema UPS;
- una potencia reactiva en el lado de entrada del sistema UPS (100, 100’) y/o un factor de potencia.
4. El sistema (100, 100’) de la reivindicación 3, en donde el controlador (180) está configurado para calcular una compensación de potencia reactiva requerida en base a uno o más de los datos comprendidos por la entrada de datos.
5. El sistema (100, 100’) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos uno de los módulos de potencia controlables (120, 130, 121, 131, 120', 130’, 121', 131’) comprende medios de compensación de potencia reactiva siendo controlables por el controlador (180).
6. El sistema (100, 100’) de la reivindicación 5, en donde los medios de compensación de potencia reactiva comprenden un rectificador y un inversor que están conectados en serie entre el conector de entrada y el conector de salida del sistema UPS (100, 100'), y al menos siendo controlable uno del rectificador y del inversor por el controlador (180).
7. El sistema (100, 100’) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios de medición para medir el flujo de potencia reactiva a través del sistema UPS (100, 100') y/o del factor de potencia del sistema (100, 100’) que comprende el sistema UPS (100, 100’) y una carga (170) conectada al conector de salida del sistema UPS (100, 100').
8. Un método para operar un sistema de sistema de alimentación ininterrumpida - UPS - (100, 100’) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en un modo de ahorro de energía, que comprende los pasos de
- obtener datos para determinar una compensación de potencia reactiva requerida (S12, S14, S16),
- determinar la compensación de potencia reactiva requerida dependiendo de los datos obtenidos (S18),
- determinar un número de módulos de potencia (120, 130, 121, 131, 120’, 130', 121’, 131') del sistema UPS (100, 100’) para la compensación de potencia reactiva requerida determinada (S20), y
- controlar el número determinado de módulos de potencia (120, 130, 121, 131, 120’, 130', 121’, 131') para lograr la compensación de potencia reactiva requerida determinada (S22).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB1709695.9A GB201709695D0 (en) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | Multi-mode UPS system with an improved energy saver mode and method of operation |
| PCT/EP2018/064963 WO2018234046A1 (en) | 2017-06-19 | 2018-06-07 | MULTIMODE-FREE POWER SUPPLY SYSTEM WITH ENHANCED ENERGY SAVING MODE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2868095T3 true ES2868095T3 (es) | 2021-10-21 |
Family
ID=59462555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES18729428T Active ES2868095T3 (es) | 2017-06-19 | 2018-06-07 | Sistema UPS multimodo con un modo de ahorro de energía mejorado |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11368047B2 (es) |
| EP (1) | EP3642925B1 (es) |
| CN (1) | CN110999012B (es) |
| ES (1) | ES2868095T3 (es) |
| GB (1) | GB201709695D0 (es) |
| WO (1) | WO2018234046A1 (es) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3820010A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-12 | ABB Schweiz AG | Power supply assembly with reactive power compensation |
| US11355956B1 (en) * | 2020-12-08 | 2022-06-07 | Schneider Electric It Corporation | High-efficiency modular uninterruptible power supply |
| EP4047784A1 (en) | 2021-02-23 | 2022-08-24 | ABB Schweiz AG | Power supply assembly |
| CN115995816A (zh) | 2021-10-20 | 2023-04-21 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种供电系统、供电方法、控制装置及计算机存储介质 |
| CN117254479B (zh) * | 2023-09-19 | 2024-09-10 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法和系统 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6295215B1 (en) * | 2000-04-06 | 2001-09-25 | Powerware Corporation | AC power supply apparatus with economy mode and methods of operation thereof |
| US20050043859A1 (en) | 2003-08-13 | 2005-02-24 | Chia-Ming Tsai | Modular uninterruptible power supply system and control method thereof |
| US7566988B2 (en) * | 2005-06-14 | 2009-07-28 | Liebert Corporation | Method and apparatus for monitoring UPS power sources |
| US7649758B2 (en) | 2006-11-30 | 2010-01-19 | Eaton Corporation | Power supply apparatus, methods and computer program products using D-Q domain based synchronization techniques |
| US8803361B2 (en) | 2011-01-19 | 2014-08-12 | Schneider Electric It Corporation | Apparatus and method for providing uninterruptible power |
| US9608440B2 (en) * | 2011-11-08 | 2017-03-28 | Eaton Corporation | Methods and apparatus for determining power distribution system topology using disturbance detection |
| US20140361624A1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-11 | Active Power, Inc. | Apparatus and methods for control of load power quality in uninterruptible power systems |
| US11289940B2 (en) | 2013-06-14 | 2022-03-29 | Abb Schweiz Ag | Systems and methods for multi-use multi-mode ups |
| EP3028366B1 (en) | 2013-08-02 | 2019-06-26 | Schneider Electric IT Corporation | Uninterruptible power supply control |
| CN104426151B (zh) * | 2013-08-27 | 2017-11-07 | 深圳市华冠电气有限公司 | 基于无线通信的无功功率补偿系统 |
| CN104242457A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 山东金美亚电力科技有限公司 | 智能型电力节能综合控制成套装置 |
| US10461577B2 (en) * | 2017-08-23 | 2019-10-29 | Schneider Electric It Corporation | Inverter paralleling control system and method |
-
2017
- 2017-06-19 GB GBGB1709695.9A patent/GB201709695D0/en not_active Ceased
-
2018
- 2018-06-07 US US16/624,311 patent/US11368047B2/en active Active
- 2018-06-07 WO PCT/EP2018/064963 patent/WO2018234046A1/en unknown
- 2018-06-07 CN CN201880052568.4A patent/CN110999012B/zh active Active
- 2018-06-07 EP EP18729428.5A patent/EP3642925B1/en active Active
- 2018-06-07 ES ES18729428T patent/ES2868095T3/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11368047B2 (en) | 2022-06-21 |
| EP3642925A1 (en) | 2020-04-29 |
| CN110999012B (zh) | 2023-05-30 |
| WO2018234046A1 (en) | 2018-12-27 |
| EP3642925B1 (en) | 2021-02-17 |
| GB201709695D0 (en) | 2017-08-02 |
| CN110999012A (zh) | 2020-04-10 |
| US20210152017A1 (en) | 2021-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2868095T3 (es) | Sistema UPS multimodo con un modo de ahorro de energía mejorado | |
| JP5066522B2 (ja) | 直流システムを平衡化するｕｐｓ動作用の装置および方法 | |
| EP1900089B1 (en) | Maximized battery run-time in a parallel ups system | |
| US8994336B2 (en) | Portable alternating current inverter having reduced impedance losses | |
| US10097021B2 (en) | Charging device and charging method | |
| US10511178B2 (en) | Autonomous charge balancing of distributed AC coupled batteries with droop offset | |
| CN112398141A (zh) | 用于提供电源接口的设备和方法 | |
| JP6455661B2 (ja) | 自立運転システム | |
| CA2695430A1 (en) | Adjustable battery charger for ups | |
| TWI538349B (zh) | 不斷電電源供應器、可由不斷電電源供應器執行之方法、及非暫時性機器可讀取儲存媒體 | |
| TW201334362A (zh) | 堆疊式電池之電壓管理裝置 | |
| US20140203646A1 (en) | Method and apparatus for power imbalance correction in a multi-phase power generator | |
| WO2015072999A1 (en) | Uninterruptible power supply control | |
| WO2014209377A1 (en) | Uninterruptible power supply control | |
| US10447073B2 (en) | Power supply control | |
| WO2018078683A1 (ja) | 電力供給システム | |
| JP6172868B2 (ja) | 電源装置 | |
| JP2018182872A (ja) | 電源システム、制御方法、及び制御プログラム | |
| JPH10248180A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP4836938B2 (ja) | 電力供給装置 | |
| ES2874544T3 (es) | Sistema de conversión de potencia, sistema de suministro de potencia, y aparato de conversión de potencia | |
| JP2017005930A (ja) | 蓄電システム、蓄電装置、および蓄電装置の運転方法 | |
| US11916478B2 (en) | Parallel charger circuit with battery feedback control | |
| JP7514001B1 (ja) | 電力システム及び電気機器 | |
| US20240128751A1 (en) | Extended duration ac battery |