MÉTODO Y APARATO PARA PROPORCIONAR UN SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA.

Método y aparato para proporcionar un sistema de alimentación ininterrumpida. [0001] La presente invención se refiere en general a un sistema y método para proporcionar alimentación redundante a cargas críticas. [0002] El uso de un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) para proporcionar alimentación a una carga crítica es bien conocido. Los sistemas de alimentación ininterrumpida incluyen SAIs on-line y SAIs off-line. Los SAIs on-line proporcionan alimentación de CA acondicionada así como alimentación de CA de emergencia cuando se interrumpe la fuente primaria de alimentación de CA. Los SAIs off-line típicamente no proporcionan acondicionamiento de alimentación de CA de entrada, pero proporcionan alimentación de CA de emergencia cuando se interrumpe la fuente de alimentación de CA primaria. La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un tipo de SAI on-line 10. Otros SAIs on-line son descritos en la Patente U.S. Nº 5.982.652, y la Patente U.S. Nº 5.686.768, ambas de las cuales se incorporan en la presente por referencia. Los SAIs on-line del tipo descrito en las patentes referenciadas están disponibles de la American Power Conversion Corporation, West Kingston, RI bajo los nombres comerciales Symmetra y Silcon. El SAI 10A de la Figura 1 incluye un interruptor automático/filtro de entrada 12, un rectificador 14, un interruptor de control 15, un controlador 16, una batería 18, un inversor 20, un transformador de aislamiento 22, un interruptor de derivación 23. El SAI también incluye una entrada 24 para acoplarse a una fuente de alimentación de CA, y una salida 26 para acoplarse a una carga. [0003] El SAI 10A funciona como sigue. El interruptor automático/filtro 12 recibe la alimentación de CA de entrada de una fuente de alimentación de CA a través de la entrada, filtra la alimentación de CA de entrada y proporciona alimentación de CA filtrada al rectificador 14. El rectificador rectifica el voltaje de entrada. El interruptor de control 15 recibe la alimentación rectificada y también recibe alimentación de CC de la batería 18. El controlador 16 determina si la alimentación disponible del rectificador está dentro de las tolerancias predeterminadas, y si es así, controla el interruptor de control para proporcionar la alimentación desde el rectificador al inversor 20. Si la alimentación del rectificador no está dentro de las tolerancias predeterminadas, que puede ocurrir debido a unas condiciones de bajada de tensión o de apagón, o debido a subidas de tensión, entonces el controlador controla el interruptor de control para proporcionar alimentación de CC desde la batería al inversor 20. [0004] El inversor 20 del SAI 10A recibe alimentación de CC y convierte la alimentación de CC a alimentación de CA y regula la alimentación de CA a las especificaciones predeterminadas. El inversor 20 proporciona la alimentación de CA regulada al transformador de aislamiento 22. El transformador de aislamiento es utilizado para aumentar o disminuir el voltaje de la alimentación de CA del inversor y para proporcionar aislamiento entre una carga y el SAI. El transformador de aislamiento es típicamente un dispositivo opcional, el uso del cual es típicamente dependiente de las especificaciones de la alimentación de salida del SAI. Dependiendo de la capacidad de la batería y de los requisitos de alimentación de la carga, el SAI 10A puede proporcionar alimentación a la carga durante breves caídas de la fuente de alimentación o durante cortes de corriente extendidos. El interruptor de derivación 23 es utilizado para proporcionar una derivación de la circuitería del SAI para proporcionar una alimentación de entrada directamente a la salida. El interruptor de derivación puede ser controlado por el controlador 16 para proporcionar derivación de la circuitería del SAI en una condición de fallo del SAI. [0005] Para proporcionar redundancia de alimentación adicional, es conocido el utilizar una segunda fuente de alimentación para proporcionar alimentación a un interruptor de derivación de un SAI de una segunda fuente de alimentación de CA. Se hace referencia a los sistemas de este tipo a menudo como sistemas principales duales. La Figura 2 muestra un SAI 10B principal dual que es similar al SAI 10A excepto que incluye una segunda entrada para acoplar a una segunda suministro de alimentación, y el SAI 10B incluye un interruptor de derivación 23 que selectivamente acopla la segunda entrada directamente a la salida del SAI 10B. En los sistemas principales duales, típicamente, una fuente de alimentación de utilidad es acoplada a la primera entrada de alimentación del sistema y a una fuente de alimentación de reserva, como un generador acoplado a la segunda entrada de alimentación del sistema. En caso de fallo de la fuente de alimentación de utilidad, el sistema de alimentación es capaz de continuar proporcionando alimentación a una carga utilizando el modo de operación de batería del SAI, mientras que el generador es alimentado y llevado al voltaje de salida completo. Una vez que el generador está en línea, el sistema de alimentación puede continuar proporcionando alimentación de salida en un modo de derivación durante un periodo de tiempo extendido desde el generador. [0006] Los sistemas principales duales pueden también ser utilizados con ambas entradas de alimentación acopladas a la misma fuente de alimentación de entrada, pero a través de fusibles y/o interruptores automáticos. Para muchos tipos de fallos de alimentación, la alimentación será perdida tanto en la entrada 1 como en la entrada 2, pero pueden existir situaciones, como un fusible fundido o un cortocircuito, donde la alimentación es perdida sólo en la entrada 1, y el interruptor de derivación puede ser utilizado para continuar proporcionando alimentación de salida a una carga. 2   [0007] Un problema con los sistemas principales duales es que en el modo de derivación, no es normalmente posible cargar las baterías del SAI, mientras que típicamente serán al menos parcialmente consumidas cuando la alimentación de entrada es suministrada por una fuente en la entrada 2. [0008] La US 2003/0184160 A1 revela un método de operación paralelo para un aparato de sistema de alimentación ininterrumpida, la US 5.998.886 revela un aparato de sistema de alimentación que puede compensar cambios en el voltaje, y la US 6.184.593 revela un sistema de alimentación ininterrumpida. [0009] De acuerdo a la presente invención, se proporciona un sistema de alimentación ininterrumpida de acuerdo a la reivindicación 1, y un método de descargar un voltaje a través de un condensador en un sistema de alimentación ininterrumpida de acuerdo a la reivindicación 6. [0010] Las realizaciones de la presente invención proporcionan sistemas de alimentación mejorados. En un aspecto se proporciona un sistema de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación a una carga. El sistema de alimentación ininterrumpida incluye una entrada para recibir alimentación de entrada, una salida para proporcionar alimentación de salida, un circuito de alimentación de entrada acoplado a la entrada y que tiene una salida de CC que proporciona alimentación de CC que tiene un primer nivel de voltaje de CC, un condensador que tiene un primer extremo acoplado a la salida de CC del circuito de alimentación de entrada y que tiene un segundo extremo, una fuente de alimentación de emergencia acoplado al circuito de alimentación de entrada, un circuito de alimentación de salida acoplado a la salida de CC del circuito de alimentación de entrada y a la salida del sistema de alimentación ininterrumpida para proporcionar la alimentación de salida, y un circuito de descarga del condensador acoplado al primer extremo del condensador y al segundo extremo del condensador y configurado en un primer modo de operación para descargar un voltaje a través del condensador, de tal forma que una corriente de descarga media a través del circuito de descarga es inversamente proporcional a un voltaje a través del condensador para un primer intervalos de voltajes a través del condensador. [0011] El circuito de descarga del condensador puede ser configurado en un segundo modo de operación de tal forma que la corriente de descarga a través del circuito de descarga es proporcional al voltaje a través del condensador para un segundo intervalo de voltajes que es inferior que el primer intervalo de voltajes. El circuito de descarga del condensador puede ser configurado en el primer modo de operación para controlar la corriente de descarga, de tal forma que la corriente de descarga tiene una forma de onda que contiene una serie de pulsos con un ciclo de trabajo de los pulsos siendo inversamente proporcional al voltaje a través del condensador para al menos el primer intervalos de voltajes. El primer intervalo de voltajes puede ser igual... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de alimentación ininterrumpida (100) para proporcionar alimentación a una carga, el sistema de alimentación ininterrumpida comprende: una entrada (101) para recibir alimentación de entrada; una salida (103) para proporcionar alimentación de salida; un circuito de alimentación de entrada (114) acoplado a la entrada y que tiene una salida de CC (133) dispuesta para proporcionar alimentación de CC teniendo in primer nivel de voltaje de CC; un condensador (137) acoplado a la salida de CC del circuito de alimentación de entrada; una fuente de alimentación de reserva (118) acoplada al circuito de alimentación de entrada; y un circuito de alimentación de salida (120) acoplado a la salida de CC del circuito de alimentación de entrada y a la salida del sistema de alimentación ininterrumpida para proporcionar la alimentación de salida; caracterizado porque medios (300) para descargar un voltaje (301) a través del condensador usando una serie de pulsos de corriente (303), el ciclo de corriente de los pulsos de corriente siendo inversamente proporcional a un voltaje a través del condensador para un primer intervalo de voltajes a través del condensador. 2. El sistema de alimentación ininterrumpida de la reivindicación 1, además comprendiendo medios para descargar el voltaje a través del condensador de tal forma que una corriente de descarga es proporcional al voltaje a través del condensador para un segundo intervalo de voltajes que es menor que el primer intervalo de voltajes. 3. El sistema de alimentación ininterrumpida de la reivindicación 1 ó 2, además comprendiendo medios para descargar el voltaje a través del condensador de tal forma que la corriente de descarga tiene una forma de onda conteniendo una serie de pulsos con un ciclo de trabajo de los pulsos siendo inversamente proporcional al voltaje a través del condensador sobre al menos el primer intervalo de voltajes. 4. El sistema de alimentación ininterrumpida de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer intervalo de voltajes es igual a un intervalo de voltajes de un nivel umbral más bajo al primer nivel de voltaje de CC, y el segundo intervalo de voltajes es igual a un intervalo de voltajes de cero al nivel umbral más bajo. 5. El sistema de alimentación ininterrumpida de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde los medios de descarga comprenden: un circuito de descarga pasivo (304) teniendo una entrada acoplada al primer extremo del condensador y una salida; un interruptor (306) teniendo una entrada acoplada a la salida del circuito de descarga pasivo y una salida acoplada al condensador; y un circuito de control (302) acoplado al interruptor para controlar un estado operacional del interruptor en base al voltaje a través del condensador. 6. Un método para descargar un voltaje a través de un condensador (137) en un sistema de alimentación ininterrumpida (100), el método comprendiendo: cargar el condensador a un primer valor de voltaje; caracterizado por detectar el voltaje (301) a través del condensador; y descargar el condensador usando una serie de pulsos de corriente (303), los pulsos de corriente teniendo un ciclo de trabajo que es inversamente proporcional al voltaje a través del condensador para un primer intervalo de voltajes a través del condensador. 7. El método de la reivindicación 6, además comprendiendo controlar una corriente de descarga, mientras el voltaje a través del condensador está dentro del primer intervalo de voltaje, de tal forma que la corriente de descarga tiene una forma de onda conteniendo una serie de pulsos con un ciclo de trabajo de los pulsos siendo inversamente proporcional al voltaje a través del condensador sobre el primer intervalo de voltajes. 26   8. El método de la reivindicación 6 ó 7, además comprendiendo: durante la descarga del condensador, detectar que el voltaje a través del condensador ha disminuido a un segundo valor de voltaje, menor que el primer valor de voltaje; descargar el condensador usando una corriente de descarga teniendo una valor medio que es proporcional al voltaje a través del condensador, de tal forma que para un segundo intervalo de voltajes el valor medio de la corriente de descarga disminuye cuando el voltaje a través del condensador disminuye. 9. El método de la reivindicación 8, además comprendiendo controlar que la corriente de descarga sea continua sobre el segundo intervalo de voltajes. 10. El método de la reivindicación 8 ó 9, en donde el primer intervalo de voltajes es igual a un intervalo de voltajes desde el primer valor de voltaje al segundo valor de voltaje, y el segundo intervalo de voltajes es igual a un intervalo de voltajes desde el segundo valor de voltaje a un nivel de voltaje de cero. 27   28   29     31   32   33   34     36   37   38   39     41   42