CN109643908B - 使用模式信令的ups维护旁路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于不间断电源(UPS)的维护旁路(MBP)系统，该MBP系统包括第一开关，该第一开关具有提供电源、负载、UPS的电源输入和UPS的电源输出的不同耦接的至少三个位置并且包括第一触点组，该第一触点组被配置为指示该至少三个位置中的位置之间的至少一次转变。该系统还包括第二开关，该第二开关被配置为实现第一开关在所述位置中的至少两者之间的转变并且包括第二触点组，该第二触点组被配置为指示第二开关的致动。第一开关可包括旋转开关，并且第二开关可包括按钮开关。

Description

使用模式信令的UPS维护旁路系统

背景技术

本发明的主题涉及配电系统和方法，并且更具体地讲，涉及不间断电源(UPS)系统和方法。

UPS系统通常用于诸如数据中心、医疗中心和工业设施之类的设施中。UPS系统可在此类设施中用于提供备用电源以便在主实用电源出现故障的情况下维持操作。

一些UPS系统采用维护旁路(MBP)系统，该MBP系统允许维护人员在不中断向负载提供的电力的情况下安全地维修UPS部件。图1示出了具有常规MBP布置的UPS系统的示例。UPS 30包括具有转换器电路32的动力总成，该转换器电路可包括例如由中间DC总线耦接的整流器和反相器，如“在线”UPS构型中常见的。静态旁路开关(例如，基于半导体的开关)33被配置为绕过转换器电路32。例如，当UPS 30在效率提高的模式下操作时(此时转换器电路32的操作对于提供所需的电力质量不必要并且可不必要地增加损耗)，可闭合该静态旁路开关33。例如，当转换器电路32发生故障时，也可闭合静态旁路开关33。

MBP组件40被配置为选择性地将电源10和负载20彼此耦接以及耦接到UPS 30。在一些系统中，MBP组件40可包括具有“UPS”、“线路”和“维修”开关位置的旋转开关41。在“UPS”位置中，开关41可将电源10耦接到UPS 30的电源输入，并且可将负载20耦接到UPS 30的电源输出。在该模式下，UPS 30可用于向负载20提供不间断电源，使得如果电源10发生故障，则可由耦接到转换器电路32的替代源(例如，电池或电容器)向负载20提供电力。在“线路”开关位置(有时称为“旁路”位置)中，开关41可使UPS 30的输出与电源10解耦并且将电源直接耦接到负载20。在该模式下，UPS 30的电源输入可保持连接到电源10以保持转换器电路32处于通电状态，这可有利于在不中断负载20的情况下测试UPS 30。在“维修”位置中，开关41可使UPS 30与电源10解耦，使得UPS 30断电，这可使维护人员能够在电源10保持经由MBP组件40耦接到负载20时安全地移除和/或维修UPS 30。

如进一步所示，MBP组件40还可包括按钮开关42，该按钮开关与旋转开关41机械地互锁，使得按钮开关42被按下而实现旋转开关41的旋转。按钮开关42的致动引起与UPS 30的控制器34耦接的其触点发生状态变化。响应于按钮开关41触点的转变，控制器34可闭合静态旁路开关33以将UPS 30置于“旁路”模式，在该模式下静态旁路开关33闭合。

发明内容

本发明主题的一些实施方案为不间断电源(UPS)提供维护旁路(MBP)系统。该系统包括被配置为耦接到电源的电源输入、被配置为耦接到负载的电源输出、被配置为向UPS提供电力的MBP输出、以及被配置为从UPS接收电力的MBP输入。该系统还包括第一开关，该第一开关具有第一位置、第二位置和第三位置。第一位置将电源输入耦接到MBP输出并且将电源输出耦接到MBP输入。第二位置将电源输入耦接到电源输出和MBP输出并且使MBP输入与电源输出解耦。第三位置将电源输入耦接到电源输出，使MBP输出与电源输入解耦并且使MBP输入与电源输出解耦。第一开关还包括第一触点组，该第一触点组被配置为指示第一位置和第二位置之间的转变。该系统还包括第二开关，该第二开关被配置为实现第一开关在第一位置与第二位置之间的转变并且包括第二触点组，该第二触点组被配置为指示第二开关的致动。

在一些实施方案中，第一开关在第一位置和第二位置之间的移动需要第二开关的致动，并且第一开关在第二位置和第三位置之间的移动不需要第二开关的致动。

在一些实施方案中，第一开关可包括旋转开关，并且第二开关可包括按钮开关。

该系统还可包括上锁/挂牌(LOTO)机构，该机构包括环，该环被配置为接收锁，并且被配置为当锁接合在环中时，抑制第一开关从第三位置到第二位置的移动。LOTO机构可包括按钮，该按钮响应于被用户按下而将环平移到暴露位置，并且其中该暴露位置实现锁在环中的接合。

另外的实施方案提供了系统，该系统包括UPS和MBP组件，该MBP组件耦接到UPS的电源输入和电源输出并且被配置为耦接到电源和负载。MBP组件包括第一开关，该第一开关具有第一位置、第二位置和第三位置。第一位置将电源耦接到MBP输出的输入，并且将UPS的电源输出耦接到负载。第二位置将电源耦接到UPS的电源输入，并且使UPS的电源输出与负载解耦。第三位置将电源耦接到负载，使UPS的电源输出与负载解耦，并且使电源与UPS的电源输入解耦。第一开关还包括第一触点组，该第一触点组被配置为响应于第一开关在第一位置和第二位置之间的转变而向UPS提供第一控制信号。MBP组件还包括第二开关，该第二开关被配置为实现第一开关在第一位置与第二位置之间的转变并且包括第二触点组，该第二触点组被配置为响应于第二开关的致动而向UPS提供第二控制信号。UPS可包括转换器电路；旁路开关，该旁路开关被配置为在闭合状态下绕过转换器电路；以及控制器，该控制器被配置为响应于第一控制信号和第二控制信号而控制转换器电路和旁路开关。

还另外的实施方案提供了系统，该系统包括第一开关，该第一开关具有提供电源、负载、UPS的电源输入和UPS的电源输出的不同耦接的至少三个位置并且包括第一触点组，该第一触点组被配置为指示所述至少三个位置中的位置之间的至少一次转变。该系统还包括第二开关，该第二开关被配置为实现第一开关在这些位置中的至少两者之间的转变并且包括第二触点组，该第二触点组被配置为指示第二开关的致动。第一开关可包括旋转开关，并且第二开关可包括按钮开关。

附图说明

图1是示出常规维护旁路(MBP)布置的示意图。

图2是示出根据本发明主题的一些实施方案的MBP布置的示意图。

图3至图5是根据本发明主题的另外实施方案的MBP组件的前视图、顶视图和后视图。

图6是示出图3至图5的MBP组件的旋转开关和按钮开关的互连的示意图。

图7至图11是示出其操作的图3至图5的MBP组件的前视图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明主题的具体示例性实施方案。然而，本发明主题可以体现为许多不同形式，并且不应解释为仅限于本文所阐述的实施方案；相反地，提供这些实施方案是为了使本公开全面且完整，并且将向本领域技术人员完全传达本发明主题的范围。在附图中，相似的标号表示相似的项目。应当理解，当项目被称为“连接”或“耦接”到另一个项目时，该项目可以直接连接或耦接到另一个项目，或者可存在居间项目。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出的项目的任何和所有组合。

本文所用的术语仅是为了描述特定实施方案，而并非旨在限制本发明主题。除非另外明确规定，否则本文所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。还应当理解，在本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”指明存在所述的特征、整数、步骤、操作、项目和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、项目、部件和/或其组合。

除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明主题所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还应当理解，诸如常用词典中定义的那些术语应解释为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文中明确地如此定义，否则将不在理想化或过于形式化的意义上进行解释。

图2示出了根据本发明主题的一些实施方案的系统。该系统包括UPS210，该UPS包括具有转换器电路213的动力总成212。转换器电路213可采取多种形式中的任何一种。例如，在一些实施方案中，转换器电路213可具有包括整流器/反相器链的“在线”UPS构型。其他实施方案可使用其他UPS拓扑结构，诸如备用UPS拓扑结构。静态旁路开关(例如，半导体开关)211被配置为绕过转换器电路213。控制器214控制动力总成212的操作。

维护旁路(MBP)组件220包括旋转开关222，该旋转开关被配置为选择性地将电源10和负载20彼此耦接以及耦接到UPS 220。在“UPS”位置中，旋转开关222可将电源10耦接到UPS 210的电源输入，并且可将负载20耦接到UPS 210的电源输出。在“线路”开关位置中，旋转开关222可使UPS 210的输出与电源10解耦并且将电源直接耦接到负载20。在“线路”位置中，旋转开关22还将电源10连接到UPS 210的电源输入，使得UPS 210在该位置中可保持通电以用于测试和其他目的。在“维修”位置中，开关222使UPS 210的电源输入与电源10解耦，使得UPS 30断电以允许维修人员移除或以其他方式维修UPS 30。

如进一步所示，MBP组件220还包括按钮开关224，该按钮开关与旋转开关222机械地互锁。旋转开关222从“UPS”开关位置到“线路”位置的移动以及从“线路”位置到“UPS”位置的移动均需要用户按下按钮开关224以实现旋转开关222的旋转。按钮开关224的致动引起与UPS 210的控制器214耦接的按钮开关224的触点发生状态变化。响应于按钮开关224触点的转变，控制器214可执行多种操作中的任何一种。例如，在一些实施方案中，控制器214可闭合静态旁路开关211以在旋转开关222转变为“线路”位置之前将UPS 210置于“旁路”操作状态。

与常规系统不同，“线路”位置与“维修”位置之间的移动不需要按钮开关224的致动。这可有利于UPS 210的测试。在旋转开关222处于“线路”位置时，维修人员可手动地将UPS 210置于“正常”模式，在该模式下，可基于耦接到UPS 210的电源输入的电源的状态，选择性地从主电源10和辅助源(例如，电池)向UPS 210的输出提供电力。在UPS 210处于该“正常”模式时，维修人员可通过将旋转开关222转动到“维修”位置来测试UPS向“电池供电模式”的转变。允许维护人员在不按下按钮开关224的情况下从“维修”状态切换到“线路”状态避免了按钮开关224的触点的闭合以及UPS 210向“旁路”或其他非期望的状态的触发。

旋转开关224还包括一组辅助触点223，该组辅助触点耦接到UPS 210的控制器214，并且在旋转开关222在“线路”位置与“UPS”位置之间移动时改变状态。这些辅助触点223可用于向控制器214指示旋转开关222已返回到“UPS”位置。响应于旋转开关222向“UPS”位置的转变，控制器214可将动力总成212置于“正常”模式，在该模式下，不间断电源从主电源10向负载提供电力，并且响应于主电源10发生故障而回退到辅助源(例如，电池)。

常规系统(诸如图1所示)可在互锁按钮42致动时(此时MBP开关41切换到“线路”位置)将UPS 30置于“旁路”状态。然而，完成维护操作并将开关41往回置于“UPS”位置的维护人员可无意中使UPS 30留在其“旁路”状态。如果留在“旁路”状态，UPS 30可能无法在主电源10发生故障时保护负载20。相比之下，图2的旋转开关222的辅助触点223可用于指示开关222转变回“UPS”位置，并且作为响应，UPS控制器214可将动力总成212置于“正常”模式，以使得UPS 210可保护负载20免受电源10中断的影响。

应当理解，提供图2所示的开关布置。是为了说明的目的，并且其他实施方案可使用不同类型和布置的开关。例如，虽然图2中示出的是旋转开关222，但可由其他类型的多位置开关(诸如滑动开关)提供相同的功能。虽然图2示出的是与旋转开关222互操作的按钮开关224，但其他实施方案可使用具有其他布置的机械互锁和/或电互锁开关，诸如杠杆操纵开关。可使用多种不同机制中的任何一种来实现这些开关的互操作。

图3示出了根据另外的实施方案的MBP组件300。MBP组件300包括外壳310，该外壳被配置为连同与MBP组件300相连的UPS一起安装在设备机架中。沿着上述线路操作的旋转开关320和按钮开关320定位在外壳310的前面。参见图4和图5，接线板340为旋转开关320和按钮开关330提供连接，并且可经由外壳310背面的切口350来提供对接线板340的接入。旋转开关320还包括致动器322，该致动器用于实现下文参照图11所述的“上锁/挂牌”(LOTO)特征。

图6是示出图3至图5的MBP组件300的旋转开关320和按钮开关的连接的示意图。经由第一组端子340a和第二组端子340b来提供旋转开关320的负载和线路连接。经由相应的第三组端子和第四组端子340c、340d来提供MBP输入和输出连接。经由第五组端子340e来提供对旋转开关320的辅助触点(即，可用于感测旋转开关320从“线路”位置到“UPS”位置的转变的触点)的连接。经由第六组端子340f来提供对按钮开关330的触点的连接。应当理解，旋转开关320的辅助触点和/或按钮开关330的触点可包括互补的“正常”断开和“正常闭合”触点组。

图7至图11示出了根据一些实施方案的MBP组件300的操作。参见图7，旋转开关320最初处于“UPS”位置，其中旋转开关320将与MBP组件300的电源输入(即，图6的端子组340b)相连的电源耦接到UPS的电源输入，后者耦接到MBP组件300的MBP输出(即，图6的端子组340d)。在“UPS”位置中，旋转开关320还将与MBP组件300的MBP输入(即，端子组340c)相连的UPS的电源输出耦接到负载，该负载连接到MBP组件300的电源输出(即，图6的端子组340a)。

还参见图7，MBP组件300通过以下方式转变为“线路”模式：在将旋转开关320转动到“线路”位置时将按钮开关330按住不放。如上文参照图2所解释，按下按钮开关330可向连接的UPS生成信号(即，经由图6所示的端子组340e)，以将其自身置于“旁路”模式。在“线路”位置中，旋转开关320将外部电源直接耦接到负载，让MBP输入耦接到外部电源，并且使连接的UPS的电源输出与负载解耦。该位置允许连接的UPS在与负载断开连接时保持通电以用于测试和其他目的。

参见图8，可通过将旋转开关320转动到“维修”位置，而使MBP组件300转变为“维修”模式。在“维修”模式下，旋转开关320使UPS的电源输入与外部电源解耦，并且使UPS的电源输出与外部负载解耦，同时让电源直接耦接到负载。如上所解释，这不需要按下按钮开关330。维修人员可利用该转变来测试连接的UPS从“正常”到“电池供电”模式的转变。具体地讲，在MBP组件300处于“线路”模式时，技术人员可(例如，通过其自身的用户界面)将连接的UPS置于“正常”操作模式，其中在UPS的输出处从经由MBP组件300耦接到UPS的电源输入的外部源提供电力。可通过以下方式实现UPS向“电池供电”模式的转变：简单地将旋转开关转动到“维修”位置，从而使UPS的电源输入与外部电源解耦并且自动触发UPS的模式转变。

参见图9，可通过沿逆时针方向转动旋转开关320，而使MBP组件300转变回“线路”模式。如上所解释，该转变也不需要按下按钮开关330。维护人员也可利用该转变来测试从“电池供电”模式回到“正常”模式的转变。具体地讲，在旋转开关320处于“维修”位置且UPS处于“电池供电”模式时，技术人员可通过简单地将旋转开关320转动到“线路”位置来测试UPS回到“正常”模式的转变。

参见图10，可通过将按钮开关330按住不放并且将旋转开关320转动到“UPS”位置，而使MBP组件300转变为“UPS”模式。如上所解释，该转变可引起旋转开关320的辅助触点(即，耦接到图6的端子组340e的触点)的状态转变。连接的UPS接收该信号，并且如果需要，可转变回“正常”操作模式，以使得其将能够在外部电源发生故障的情况下保护负载。

如上所提及，MBP单元也可被配置为提供LOTO特征。参见图11，在旋转开关320处于“维修”位置时，可按下LOTO致动器322，从而引起LOTO环324移动到暴露位置。在该位置中，旋转开关320的旋转受到抑制。可通过将LOTO吊牌1100插入到暴露的环324中，而使LOTO机构保留在该锁定位置中。该特征可防止因旋转开关320的意外移动而使连接的UPS通电，因此保护正在处理UPS的维护人员。

在附图和说明书中，已经公开了本发明主题的示例性实施方案。尽管采用了具体术语，但是这些术语仅按一般和描述性意义使用，而非用于限制目的，本发明主题的范围由以下权利要求限定。

Claims (16)

1.一种用于UPS的维护旁路(MBP)系统，所述系统包括：

电源输入，所述电源输入被配置为耦接到电源；

电源输出，所述电源输出被配置为耦接到负载；

MBP输出，所述MBP输出被配置为向所述UPS提供电力；

MBP输入，所述MBP输入被配置为从所述UPS接收电力；

第一开关，所述第一开关具有第一位置、第二位置和第三位置，所述第一位置将所述电源输入耦接到所述MBP输出并且将所述电源输出耦接到所述MBP输入，所述第二位置将所述电源输入耦接到所述电源输出和所述MBP输出并且使所述MBP输入与所述电源输出解耦，所述第三位置将所述电源输入耦接到所述电源输出，使所述MBP输出与所述电源输入解耦并且使所述MBP输入与所述电源输出解耦，所述第一开关还包括第一触点组，所述第一触点组被配置为指示所述第一位置和所述第二位置之间的转变；和

第二开关，所述第二开关被配置为实现所述第一开关在所述第一位置与所述第二位置之间的转变并且包括第二触点组，所述第二触点组被配置为指示所述第二开关的致动，

其中所述第一开关在所述第一位置和所述第二位置之间的移动需要所述第二开关的致动，并且其中所述第一开关在所述第二位置和所述第三位置之间的移动不需要所述第二开关的致动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一开关包括旋转开关，并且其中所述第二开关包括按钮开关。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括上锁/挂牌(LOTO)机构，所述LOTO机构包括环，所述环被配置为接收锁，并且被配置为当所述锁接合在所述环中时，抑制所述第一开关从所述第三位置的移动。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述LOTO机构包括按钮，所述按钮响应于被用户按下而将所述环平移到暴露位置，并且其中所述暴露位置实现所述锁在所述环中的接合。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括所述UPS。

6. 一种系统，包括：

UPS；和

维护旁路(MBP)组件，所述MBP组件耦接到所述UPS的电源输入和电源输出，并且被配置为耦接到电源和负载，所述MBP组件包括：

第一开关，所述第一开关具有第一位置、第二位置和第三位置，所述第一位置将电源耦接到所述UPS的电源输入并且将所述UPS的电源输出耦接到负载，所述第二位置将所述电源耦接到所述UPS的所述电源输入并且使所述UPS的所述电源输出与所述负载解耦，所述第三位置将所述电源耦接到所述负载，使所述UPS的所述电源输出与所述负载解耦并且使所述电源与所述UPS的所述电源输入解耦，所述第一开关还包括第一触点组，所述第一触点组被配置为响应于所述第一开关在所述第一位置和所述第二位置之间的转变而向所述UPS提供第一控制信号；和

第二开关，所述第二开关被配置为实现所述第一开关在所述第一位置与所述第二位置之间的转变并且包括第二触点组，所述第二触点组被配置为响应于所述第二开关的致动而向所述UPS提供第二控制信号，

其中所述第一开关在所述第一位置和所述第二位置之间的移动需要所述第二开关的致动，并且其中所述第一开关在所述第二位置和所述第三位置之间的移动不需要所述第二开关的致动。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一开关包括旋转开关，并且其中所述第二开关包括按钮开关。

8.根据权利要求6所述的系统，还包括上锁/挂牌(LOTO)机构，所述LOTO机构包括环，所述环被配置为接收锁，并且被配置为当所述锁接合在所述环中时，抑制所述第一开关从所述第三位置的移动。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述LOTO机构包括按钮，所述按钮响应于被用户按下而将所述环平移到暴露位置，并且其中所述暴露位置实现所述锁在所述环中的接合。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述UPS包括：

转换器电路；

旁路开关，所述旁路开关被配置为在闭合状态下绕过所述转换器电路；和

控制器，所述控制器被配置为响应于所述第一控制信号和所述第二控制信号而控制所述转换器电路和所述旁路开关。

11. 一种系统，包括：

第一开关，所述第一开关具有至少三个位置，所述至少三个位置提供电源、负载、UPS的电源输入和UPS的电源输出的不同耦接，并且包括第一触点组，所述第一触点组被配置为指示所述至少三个位置中的位置之间的至少一次转变；和

第二开关，所述第二开关被配置为实现所述第一开关在所述位置中的至少两者之间的转变并且包括第二触点组，所述第二触点组被配置为指示所述第二开关的致动，

其中所述第一开关在第一位置和第二位置之间的移动需要所述第二开关的致动，并且其中所述第一开关在所述第二位置和第三位置之间的移动不需要所述第二开关的致动。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一位置将电源耦接到所述UPS的电源输入并且将所述UPS的电源输出耦接到所述负载，其中所述第二位置将所述电源耦接到所述UPS的所述电源输入并且使所述UPS的所述电源输出与所述负载解耦，并且其中所述第三位置将所述电源耦接到所述负载，使所述UPS的所述电源输出与所述负载解耦并且使所述电源与所述UPS的所述电源输入解耦。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一开关包括旋转开关，并且其中所述第二开关包括按钮开关。

14.根据权利要求11所述的系统，还包括上锁/挂牌(LOTO)机构，所述LOTO机构包括环，所述环被配置为接收锁，并且被配置为当所述锁接合在所述环中时，抑制所述第一开关从所述第三位置到所述第二位置的移动。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述LOTO机构包括按钮，所述按钮响应于被用户按下而将所述环平移到暴露位置，并且其中所述暴露位置实现所述锁在所述环中的接合。

16.根据权利要求11所述的系统，还包括所述UPS，其中所述UPS的控制器耦接到所述第一触点组和所述第二触点组。

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