ES2370255T3

ES2370255T3 - Método y aparato para proporcionar un sistema de alimentación ininterrumpida.

Info

Publication number: ES2370255T3
Application number: ES05792383T
Authority: ES
Inventors: Thomas Enne Hjort; Henning Roar Nielsen; Michael Pedersen; Henrik Mathiesen; Richard Dyrmose Olsen
Original assignee: American Power Conversion Corp
Current assignee: Schneider Electric IT Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: CN101053138B; US20060044846A1; US7274112B2; CN101053138A

Abstract

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.

Description

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.

[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 al intervalo de voltajes de un nivel del umbral inferior al primer nivel de voltaje de CC, y un segundo intervalo de voltajes puede ser igual al intervalo de voltajes de cero a un nivel del umbral inferior. El circuito de descarga del condensador puede incluir un circuito de descarga pasivo que tiene una entrada acoplada al primer extremo del condensador y una salida, un interruptor que tiene una entrada acoplada a la salida del circuito de descarga pasivo y una salida acoplada al segundo extremo del condensador, y un circuito de control acoplado al interruptor para controlar un estado operacional del interruptor basado en el voltaje a través del condensador.

[0012] Otro aspecto de la invención está dirigido a 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 acoplada 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 medios para descargar un voltaje a través del condensador, de tal forma que la corriente de descarga media del condensador es inversamente proporcional al voltaje a través del condensador para un primer intervalo de voltajes a través del condensador.

[0013] El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir medios para descargar el voltaje a través del condensador de tal forma que la corriente de descarga es proporcional al voltaje a través del capacitador para un segundo intervalo de voltajes que es inferior que el primer intervalo de voltajes, y puede además incluir medios para descargar el voltaje a través del condensador 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 intervalo de voltajes. El primer intervalo de voltajes puede ser igual a un intervalo de voltajes de un nivel del umbral más bajo al primer nivel de voltaje de CC, y el segundo intervalo de voltajes puede ser igual a un intervalo de voltajes de cero al nivel del umbral más bajo.

[0014] Otro aspecto de la invención está dirigido a un método de descargar un voltaje a través de un condensador en un sistema de alimentación ininterrumpida. El método incluye cargar el condensador a un primer valor de voltaje, detectar el voltaje a través del condensador, y descargar el condensador utilizando una corriente de descarga que tiene un valor medio que es inversamente proporcional al voltaje a través del condensador, de tal forma que para al menos el primer intervalo de voltajes a través del condensador, el valor medio de la corriente de descarga aumenta cuando el voltaje a través del condensador disminuye.

[0015] El método puede además incluir durante la descarga del condensador, detectar que el voltaje a través del condensador ha disminuido a un segundo valor de voltaje, inferior al primer valor de voltaje, y descargar el condensador utilizando una corriente de descarga que tiene un 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. El método puede además incluir controlar la 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 que contiene una serie de pulsos con un ciclo de trabajo de los pulsos siendo inversamente proporcional al voltaje a través del condensador para el primer intervalo de voltajes. El método puede todavía además incluir controlar que la corriente de descarga sea continua para el segundo intervalo de voltajes. El primer intervalo de voltajes puede ser igual a un intervalo de voltajes desde el primer valor de voltaje al segundo valor de voltaje, y el segundo intervalo de voltajes puede ser igual a un intervalo de voltajes desde el segundo valor de voltaje a un nivel de voltaje de cero.

[0016] Otro aspecto de la invención está dirigido a un sistema de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación a una carga. El sistema de alimentación ininterrumpida incluye una primera entrada para recibir alimentación de entrada de una fuente de alimentación de entrada, una salida para proporcionar alimentación de salida, una entrada de derivación para recibir alimentación de derivación de una fuente de alimentación de derivación, en donde la entrada de derivación está selectivamente acoplada a la salida para proporcionar alimentación de salida desde la fuente de alimentación de derivación, un circuito de alimentación de entrada acoplado a la primera entrada y que tiene una salida de CC que proporciona alimentación de CC que tiene un primer nivel de voltaje de CC, una fuente de alimentación de reserva acoplada al circuito de alimentación de entrada para proporcionar alimentación de CC en la salida de CC en un modo de operación de reserva, y un circuito inversor acoplado a la salida de CC del circuito de alimentación de entrada y a la salida para proporcionar una alimentación de salida derivada d al menos una de las fuentes de alimentación de entrada y de la fuente de alimentación de reserva. El sistema de alimentación ininterrumpida está construido y dispuesto en un modo de operación de derivación para controlar el circuito inversor para convertir la alimentación de CA de una fuente de alimentación de derivación en la salida del circuito inversor a alimentación de CC en la entrada del circuito inversor.

[0017] El sistema de alimentación ininterrumpida puede incluir un cargador de batería acoplado a la entrada del inversor para recibir alimentación de CC y proporcionar alimentación para cargar la fuente de alimentación de reserva en el modo de operación de derivación, y puede además incluir una fuente de alimentación acoplada a la entrada del circuito inversor para recibir alimentación de CC y para proporcionar alimentación de CC a los componentes del sistema de alimentación ininterrumpida en el modo de operación de derivación. La fuente de alimentación de reserva puede incluir al menos una batería. La primera entrada y la entrada de derivación pueden ser configuradas para estar acopladas a una fuente de alimentación común. El sistema de alimentación ininterrumpida puede incluir un interruptor de derivación acoplado entre la entrada de derivación y la salida del circuito inversor y controlado para operar en una posición cerrada en el modo de operación de derivación.

[0018] Otro aspecto de la invención está dirigido a un sistema de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación a una carga. El sistema de alimentación ininterrumpida incluye una primera entrada para recibir alimentación de entrada, una salida para proporcionar alimentación de salida, una entrada de derivación para recibir alimentación de derivación, en donde la entrada de derivación está selectivamente acoplada a la salida para proporcionar alimentación de salida desde la alimentación de derivación, un circuito de alimentación de entrada acoplado a la primera entrada y que tiene una salida de CC que proporciona alimentación de CC que tiene un primer nivel de voltaje de CC, una fuente de alimentación de reserva acoplada al circuito de alimentación de entrada para proporcionar alimentación de CC en la salida de CC en un modo de operación de reserva, un circuito inversor acoplado a la salida de CC del circuito de alimentación de entrada y a la salida para proporcionar la alimentación de salida derivada de al menos una de las fuentes de alimentación de entrada y alimentación de la fuente de alimentación de reserva, y medios para controlar el circuito inversor en un modo de operación de derivación para convertir alimentación de CA de la fuente de alimentación de derivación en la salida del circuito inversor a alimentación de CC en la entrada del circuito inversor.

[0019] El sistema de alimentación ininterrumpida puede incluir medios para cargar la fuente de alimentación de reserva en el modo de operación de derivación, y puede además incluir una fuente de alimentación acoplada a la entrada del circuito inversor para recibir alimentación de CC y para proporcionar alimentación de CC a los componentes del sistema de alimentación ininterrumpida en el modo de operación de derivación. La fuente de alimentación de reserva puede incluir al menos una batería. El sistema de alimentación ininterrumpida puede incluir un interruptor de derivación acoplado entre la entrada de derivación y la salida del circuito inversor y controlado para operar en una posición cerrada en el modo de operación de derivación. Los medios para controlar el circuito inversor pueden incluir medios para controlar el factor de alimentación en la entrada del circuito inversor en el modo de operación de derivación.

[0020] Otro aspecto de la invención está dirigido a un método para proporcionar alimentación ininterrumpida de una fuente de alimentación que tiene una primera entrada, una entrada de derivación y una salida desde la cual se proporciona alimentación, la fuente de alimentación además incluye una fuente de alimentación de reserva y un inversor que convierte alimentación de CC a alimentación de CA para usarla en la salida de la fuente de alimentación. El método incluye operar la fuente de alimentación en un primer modo de operación con la alimentación en la salida siendo suministrada desde el inversor y derivada desde la alimentación en la primera entrada, operar en un modo de derivación con la alimentación en la salida siendo suministrada desde la alimentación en la entrada de derivación, y en un modo de derivación, operar el inversor para proporcionar alimentación de CC en una entrada del inversor de la alimentación de CA en una salida del inversor.

[0021] La fuente de alimentación de reserva puede estar acoplada a la entrada del inversor, y el método puede incluir cargar la fuente de alimentación de reserva en el modo de derivación. La fuente de alimentación de reserva puede incluir una batería, y cargar la fuente de alimentación de reserva puede incluir usar alimentación de CC en la entrada del inversor para cargar la batería. El método puede incluir operar en un modo de operación de reserva con la alimentación en la salida siendo derivada de la alimentación desde la fuente de alimentación de reserva. La fuente de alimentación puede además incluir una unidad de fuente de alimentación acoplada a la entrada del inversor, y el método puede incluir alimentar la unidad de fuente de alimentación de la alimentación de CC en la entrada del inversor en el modo de derivación. El método puede incluir controlar la corriente a través del inversor en el modo de derivación para estar sustancialmente en fase con el voltaje en la salida del inversor. El método puede incluir detectar un voltaje en la entrada del inversor en el modo de derivación y controlar el inversor para mantener el voltaje en la entrada del inversor a un valor predeterminado.

[0022] Otro aspecto de la invención está dirigido a 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, una fuente de alimentación de reserva acoplada a la salida para proporcionar alimentación de reserva en la salida, un contactor acoplado a la entrada y que tiene un estado abierto y un estado cerrado, un circuito de control del contactor que tiene una salida acoplada al contactor para proporcionar un voltaje de salida para controlar un estado operacional del contactor, el circuito de control del contactor estando configurado para proporcionar un voltaje de salida que tiene un primer nivel de voltaje al contactor para controlar el contactor para cambiar del estado abierto al estado cerrado y para proporcionar un segundo voltaje de salida que tiene un segundo nivel de voltaje para mantener el contactor en el estado cerrado.

[0023] El circuito de control del contactor puede ser configurado para proporcionar un nivel de voltaje cero al contactor para colocar el contactor en el estado abierto. El circuito de control del contactor puede incluir un convertidor de potencia que recibe un voltaje de entrada y proporciona el voltaje de salida al contactor, un interruptor acoplado entre el convertidor de potencia y el contactor, y un circuito de control del interruptor acoplado al interruptor y adaptado para recibir una señal de entrada y controlar el interruptor para acoplar selectivamente la salida del circuito de control del contactor al contactor. El circuito de control del interruptor puede incluir una salida acoplada al convertidor de potencia para controlar el voltaje de salida del convertidor de potencia. El convertidor de potencia puede incluir un condensador configurado de tal forma que el voltaje de salida del circuito de control del contactor es a través del condensador. El interruptor puede incluir un primer interruptor acoplado en serie con un segundo interruptor, de tal forma que el voltaje de salida del circuito de control del contactor es aplicado al contactor cuando tanto el primer interruptor como el segundo interruptor están en un estado cerrado. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir un circuito de entrada acoplado a través del contactor a la entrada del sistema de alimentación ininterrumpida para recibir alimentación de entrada y acoplado a la fuente de alimentación de reserva para recibir alimentación de reserva y configurado para proporcionar alimentación de CC derivada desde al menos uno de la alimentación de entrada y de la alimentación de reserva, y un circuito de salida acoplado al circuito de entrada para recibir alimentación de CC, y configurado para proporcionar alimentación de CA, derivada desde la alimentación de CC, en la salida del sistema de alimentación ininterrumpida. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una unidad de fuente de alimentación que tiene una entrada acoplada a la entrada del sistema de alimentación ininterrumpida para recibir alimentación de entrada y una salida acoplada al convertidor de potencia para proporcionar el voltaje de entrada al convertidor de potencia.

[0024] Otro aspecto de la invención está dirigido a un método para controlar un contactor contenido en un sistema de alimentación ininterrumpida que tiene una salida que proporciona alimentación de salida desde uno de una fuente de alimentación primaria y una fuente de alimentación de reserva. El método incluye detectar la presencia de alimentación de CA desde la fuente de alimentación primaria, aplicar un voltaje que tiene un primer valor al contactor para cambiar un estado del contactor de cerrado a abierto, y aplicar un voltaje que tiene un segundo valor al contactor después de que el contactor ha cambiado de abierto a cerrado para mantener el contactor en el estado cerrado.

[0025] El método puede además incluir detectar una pérdida de alimentación de CA desde la fuente de alimentación primaria, y retirar el voltaje desde el contactor para abrir el contactor. La etapa de aplicar un voltaje que tiene un primer valor puede incluir acoplar un condensador cargado al primer valor a través del contactor. La etapa de aplicar un voltaje que tiene el segundo valor puede incluir permitir al condensador que se descargue hasta que el voltaje a través del condensador es igual al segundo valor. La etapa de aplicar un voltaje que tiene un primer valor puede incluir controlar un par de interruptores acoplados en serie de tal forma que cada interruptor se pone en estado cerrado para aplicar el voltaje al contactor. El método puede además incluir acoplar una fuente de alimentación a la fuente de alimentación primaria, y cargar el condensador utilizando voltaje derivado desde una salida de la fuente de alimentación primaria. La etapa de cargar el condensador puede incluir acoplar un circuito de refuerzo entre la salida de la unidad de la fuente de alimentación y el condensador y controlar el circuito de refuerzo para generar un voltaje que tiene el primer valor de voltaje a través del condensador y para generar un voltaje que tiene el segundo valor de voltaje a través del condensador.

[0026] Otro aspecto de la invención está dirigido a una fuente de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación a una carga. La fuente de alimentación ininterrumpida incluye una entrada para recibir alimentación de entrada, una salida para proporcionar alimentación de salida, una fuente de alimentación de reserva acoplada a la salida para proporcionar alimentación de reserva en la salida, un contactor acoplado a la entrada y que tienen un estado abierto y un estado cerrado, y medios para proporcionar un voltaje de salida que tiene un primer nivel de voltaje al contactor para controlar que el contactor cambie del estado abierto al estado cerrado y para proporcionar un segundo voltaje de salida que tiene un segundo nivel de voltaje para mantener el contactor en el estado cerrado.

[0027] El sistema de alimentación ininterrumpida puede incluir medios para proporcionar un nivel de voltaje cero al contactor para colocar el contactor en el estado abierto, y puede además incluir una unidad de fuente de alimentación que tiene una entrada acoplada a la entrada del sistema de alimentación ininterrumpida para recibir alimentación de entrada y una salida que proporciona un voltaje de salida de la fuente de alimentación, y medios para convertir el voltaje de salida de la fuente de alimentación al primer nivel de voltaje y al segundo nivel de voltaje. Los medios para proporcionar un voltaje de salida pueden incluir un condensador y medios para acoplar selectivamente el condensador a través del contactor. Los medios para proporcionar un voltaje de salida incluyen medios para cargar el condensador a un voltaje que tiene el primer nivel de voltaje y para descargar el condensador hasta que el voltaje a través del condensador es igual al segundo nivel de voltaje. Los medios para acoplar selectivamente el condensador pueden incluir un par de interruptores acoplados en serie de tal forma que cada uno de los interruptores se cambia a un estado cerrado para aplicar voltaje al contactor.

[0028] Todavía otro aspecto de la invención está dirigido a 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, una pluralidad de módulos de batería que proporcionan alimentación de reserva, un circuito de alimentación acoplado a la entrada, acoplado a la pluralidad de módulos de batería y acoplado a la salida para proporcionar alimentación derivada desde al menos una de la alimentación de entrada y la alimentación de reserva a la salida, un controlador, una línea de retorno acoplada al controlador y acoplada a cada uno de los módulos de batería, y una primera línea de detección acoplada al controlador y acoplada a la pluralidad de módulos de batería. El controlador y cada uno de los módulos de batería están configurados y dispuestos de tal forma que al menos una característica de los módulos de batería está determinada por el controlador en base a señales detectadas por el controlador en la primera línea de detección.

[0029] La al menos una característica de los módulos de batería detectados puede incluir una capacidad total de la pluralidad de los módulos de batería. Cada uno de los módulos de batería puede incluir una resistencia acoplada entre la primera línea de detección y la línea de retorno, y el controlador puede detectar un voltaje a través de la primera línea de detección y la línea de retorno y determinar la capacidad total en base al voltaje detectado. La capacidad total puede ser determinada en términos de amperios-horas. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una línea de fuente de alimentación que tiene un primer extremo acoplado a la pluralidad de módulos de batería, y una fuente de alimentación acoplada al segundo extremo de la línea de la fuente de alimentación y acoplado a la línea de retorno que genera un voltaje de salida a través de la línea de de la fuente de alimentación y la línea de retorno, y el voltaje a través de la resistencia en cada una de la pluralidad de módulos de batería puede ser derivada desde el voltaje de salida de la fuente de alimentación. Cada una de las resistencias en cada una de la pluralidad de los módulos de batería puede tener aproximadamente el mismo valor de resistencia. Al menos uno de la pluralidad de los módulos de batería, puede incluir una pluralidad de unidades de batería. La primera línea de detección, la línea de retorno y la línea de la fuente de alimentación pueden estar directamente acopladas a la primera de la pluralidad de módulos de batería y acopladas entre sí permaneciendo el modulo de batería utilizando una conexión en cadena. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una estructura de batería que contiene al menos uno de la pluralidad de los módulos de batería, y el primer sensor puede además estar acoplado a la estructura de batería, y el controlador y la estructura de batería pueden estar configuradas y dispuestas de tal forma que el controlador pueda detectar un fusible fundido en la estructura de batería.

[0030] El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una segunda línea de detección acoplada al controlador y acoplada a cada una de la pluralidad de módulos de batería, y el controlador y los módulos de batería pueden ser configurado y dispuestos de tal forma que el controlador determina la temperatura más alta presente en la pluralidad de módulos de batería en base al voltaje a través de la segunda línea de detección y la línea de retorno. Cada uno de los módulos de batería puede incluir una resistencia variable que tiene un valor de resistencia que varía con la temperatura acoplada a la segunda línea de detección. Cada una de la pluralidad de módulos de batería puede incluir un diodo acoplado entre la resistencia variable y la segunda línea de detección. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una línea de suministro de alimentación que tiene un primer extremo acoplada a la pluralidad de módulos de batería, y una fuente de alimentación acoplada a un segundo extremo de la línea de fuente de alimentación y acoplada a la línea de retorno que genera un voltaje de salida a través de la línea de la fuente de alimentación y la línea de retorno, y el voltaje a través de la resistencia en cada una de la pluralidad de módulos de batería puede ser derivado del voltaje de salida a la fuente de alimentación. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una segunda línea de detección acoplada al controlador y acoplada a cada una de la pluralidad de módulos de batería, y el controlador y los módulos de batería pueden ser configurados y dispuestos de tal forma que el controlador determina una temperatura más alta presente en la pluralidad de módulos de batería en base a un voltaje a través de la segunda línea de detección y la línea de retorno.

[0031] Otro aspecto de la invención está dirigido a 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, una pluralidad de módulos de batería que proporcionan alimentación de reserva, un circuito de alimentación acoplado a la entrada, acoplado a la pluralidad de módulos de batería y acoplado a la salida para proporcionar alimentación derivada desde al menos una de la alimentación de entrada y la alimentación de reserva a la salida, una línea de retorno acoplada a cada uno de los módulos de batería, una primera línea de detección acoplada a la pluralidad de módulos de batería, y medios para determinar al menos una de las características de los módulos de batería en base a señales detectadas en la primera línea de detección.

[0032] Los medios para determinar pueden incluir medios para determinar una capacidad total de la pluralidad de módulos de batería. La capacidad total puede ser determinada en términos de amperio-horas. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una línea de fuente de alimentación que tiene un primer extremo acoplado a la pluralidad de módulos de batería, y una fuente de alimentación acoplada a un segundo extremo de la línea de la fuente de alimentación y acoplada a la línea de retorno que genera un voltaje de salida a través de la línea de la fuente de alimentación y de la línea de retorno. El al menos uno de la pluralidad de módulos de batería puede incluir una pluralidad de unidades de batería. La primera línea de detección, la línea de retorno y la línea de fuente de alimentación pueden estar directamente acopladas a una primera de la pluralidad de módulos de batería y acopladas a cada uno de los módulos de batería restantes utilizando una conexión en cadena. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una estructura de batería que contiene al menos uno de la pluralidad de módulos de batería, en donde la primera línea de detección está además acoplada a la estructura de la batería, y medios para detectar un fusible fundido en la estructura de la batería. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una segunda línea de detección acoplada a cada uno de la pluralidad de módulos de batería, y medios para determinar una temperatura más alta presente en la pluralidad de módulos de batería en base a un voltaje a través de la segunda línea de detección y la línea de retorno. Cada uno de la pluralidad de módulos de batería puede incluir una resistencia variable que tiene un valor de resistencia que varia con la temperatura acoplada a la segunda línea de detección. Cada uno de la pluralidad de módulos de batería puede incluir un diodo acoplado entre la resistencia variable y la segunda línea de detección.

[0033] Todavía otro aspecto de la invención está dirigido a un método para monitorizar dispositivos en un sistema de alimentación ininterrumpida que tiene una entrada que recibe alimentación de entrada, una pluralidad de módulos de batería que proporcionan alimentación de reserva, y una salida que proporciona alimentación de salida derivada desde al menos una de la alimentación de entrada y la alimentación de reserva. El método incluye acoplar una primera línea de detección a cada uno de la pluralidad de módulos de batería, acoplando una línea de retorno a cada uno de los módulos de batería, determinando al menos una característica de los módulos de batería en base a un nivel de voltaje detectado en la primera línea de detección.

[0034] La etapa de determinar al menos una característica puede incluir determinar una capacidad total de la pluralidad de los módulos de batería. La capacidad total puede ser determinada en términos de amperio-hora. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir una unidad de fuente de alimentación, y el método puede además incluir acoplar un primer extremo de una línea de fuente de alimentación a la pluralidad de módulos de batería, y acoplar un segundo extremo de la línea de la fuente de alimentación a la fuente de alimentación para generar un voltaje de salida a través de la línea de fuente de alimentación y la línea de retorno. La etapa de acoplar la primera línea de detección, la línea de retorno y la línea de fuente de alimentación a la pluralidad de módulos de batería puede incluir acoplar directamente la primera línea de detección, la línea de retorno y la línea de fuente de alimentación a un primero de la pluralidad de módulos de batería y acoplar cada uno de los módulos de batería restantes utilizando una conexión en cadena. El sistema de alimentación ininterrumpida puede incluir una estructura de batería, y el método puede además incluir detectar un fusible fundido en la estructura de batería. El método puede además aún incluir acoplar una segunda línea de detección a cada uno de la pluralidad de módulos de batería, y determinar una temperatura más alta presente en la pluralidad de módulos de batería en base a un voltaje a través de la segunda línea de detección y la línea de retorno.

[0035] Otro aspecto de la invención está dirigido a 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 dispositivo de alimentación de reserva que proporciona alimentación de reserva, un circuito de alimentación acoplado a la entrada, acoplado al dispositivo de alimentación de reserva y acoplado a la salida para proporcionar alimentación derivada desde al menos uno de la alimentación de entrada y de la alimentación de reserva a la salida, el circuito de alimentación teniendo un primer módulo de interfaz de alimentación que tienen una pluralidad de primeros módulos de alimentación. El sistema de alimentación ininterrumpida además incluye un controlador, una primera línea de detección acoplada al controlador y acoplada al primer módulo del interfaz de alimentación y a la pluralidad de primeros módulos de alimentación, y una línea de retorno acoplada al controlador y acoplada al primer módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de primeros módulos de alimentación. El controlador, el primer módulo de interfaz de alimentación y la pluralidad de primeros módulos de alimentación están configurados y dispuestos de tal forma que el controlador identifica un nivel de revisión del primer módulo de interfaz de alimentación y un nivel de revisión de la pluralidad de los primeros módulos de alimentación, en base a un nivel de voltaje detectado por el controlador a través de la primera línea de detección y la línea de retorno.

[0036] El circuito de alimentación puede incluir un segundo modulo de interfaz de alimentación que tiene una pluralidad de segundos módulos de alimentación, en donde la primera línea de detección está acoplada al segundo módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de segundos módulos de alimentación del segundo módulo de interfaz de alimentación, y en donde el controlador, el segundo módulo de interfaz de alimentación y la pluralidad de segundos módulos de alimentación están configurados y dispuestos de tal forma que el controlador identifica un nivel de revisión del segundo módulo de interfaz de alimentación y un nivel de revisión de la pluralidad de segundos módulos de alimentación, en base al nivel de voltaje detectado por el controlador a través de la primera línea de detección y la línea de retorno. El controlador y la pluralidad de primeros módulos de alimentación pueden además estar configuraos y dispuestos para permitir al controlador identificar una condición de temperatura alta en uno de los primeros módulos de alimentación en base al voltaje a través de la primera línea de detección y la línea de retorno. El controlador, la pluralidad de primeros módulos de alimentación y la pluralidad de segundos módulos de alimentación pueden estar dispuestos para permitir que el controlador identifique una condición de temperatura alta en uno de los primeros módulos de alimentación o de los segundos módulos de alimentación en base al voltaje a través de la primera línea de detección y la línea de retorno. El controlador puede estar configurado para ajustar los parámetros de control del sistema de alimentación ininterrumpida en base a la revisión detectada de la primera placa de interfaz de alimentación y la revisión detectada de la pluralidad de primeros módulos de alimentación. Cada uno de los primeros módulos de interfaz de alimentación y la pluralidad de los primeros módulos de alimentación puede incluir una resistencia acoplada a la primera línea de detección y a la línea de retorno, en donde un valor de resistencia de la resistencia identifica un nivel de revisión. Cada uno de la pluralidad de los primeros módulos de alimentación incluye un interruptor térmico acoplado entre la primera línea de detección y la línea de retorno.

[0037] Todavía otro aspecto de la invención está dirigido a 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 dispositivo de alimentación de reserva que proporciona alimentación de reserva, un circuito de alimentación acoplado a la entrada, acoplado al dispositivo de alimentación de reserva y acoplado a la salida para proporcionar alimentación derivada desde al menos una de la alimentación de entrada y de la alimentación de reserva a la salida, el circuito de alimentación tiene un primer módulo de interfaz de alimentación que tiene una pluralidad de primeros módulos de alimentación. El sistema de alimentación ininterrumpida además incluye una primera línea de detección acoplada al primer módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de primeros módulos de alimentación, y una línea de retorno acoplada al primer módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de primeros módulos de alimentación, y medios para identificar un nivel de revisión del primer módulo de interfaz de alimentación y un nivel de revisión de la pluralidad de primeros módulos de alimentación, en base a un nivel de voltaje detectado a través de la primera línea de detección y de la línea de retorno.

[0038] El circuito de alimentación puede incluir un segundo módulo de interfaz de alimentación que tiene una pluralidad de segundos módulos de alimentación, y la primera línea de detección puede estar acoplada al segundo módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de segundos módulos de alimentación del segundo módulo de interfaz de alimentación, y el sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir medios para identificar un nivel de revisión del segundo módulo de interfaz de alimentación y un nivel de revisión de la pluralidad de los segundos módulos de alimentación, en base al nivel de voltaje detectado a través de la primera línea de identificación y la línea de retorno. El sistema de alimentación ininterrumpida puede además incluir medios para identificar una condición de temperatura alta en uno de los primeros módulos de alimentación en base al voltaje a través de la primera línea de detección y la línea de retorno, y puede incluir medios para identificar una condición de temperatura alta en uno de los primeros módulos de alimentación o de los segundos módulos de alimentación en base al voltaje a través de la primera línea de detección y de la línea de retorno. El sistema de alimentación ininterrumpida puede también incluir medios para controlar parámetros del sistema de alimentación ininterrumpida en base a la revisión detectada de la primera placa de interfaz de alimentación y la revisión detectada de la pluralidad de primeros módulos de alimentación.

[0039] Todavía otro aspecto de la invención está dirigido a un método para controlar un sistema de alimentación ininterrumpida que tiene un primer módulo de interfaz de alimentación y una pluralidad de módulos de alimentación acoplados al primer módulo de interfaz de alimentación. El método incluye acoplar una primera línea de detección al primer módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de primeros módulos de alimentación, acoplando una línea de retorno al primer módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de primeros módulos de alimentación, identificando un nivel de revisión del primer módulo de interfaz de alimentación y un nivel de revisión de la pluralidad de primeros módulos de alimentación, en base a un nivel de voltaje detectado a través de la primera línea de detección y de la línea de retorno y controlar los parámetros del sistema de alimentación ininterrumpida en base al nivel de revisión de la primera placa de interfaz de alimentación y el nivel de revisión de la pluralidad de primeros módulos de alimentación.

[0040] El sistema de alimentación ininterrumpida puede incluir un segundo módulo de interfaz de alimentación que tiene una pluralidad de segundos módulos de alimentación, y el método puede además incluir acoplar a la primera línea de detección al segundo módulo de interfaz de alimentación y a la pluralidad de segundos módulo de alimentación del segundo módulo de interfaz de alimentación, e identificar un nivel de revisión del segundo módulo de interfaz de alimentación y un nivel de revisión de la pluralidad de segundos módulos de alimentación, en base al nivel de voltaje detectado a través de la primera línea de detección y la línea de retorno. El método puede además incluir identificar una condición de temperatura alta en uno de los primeros módulos de alimentación en base al voltaje a través de la primera línea de detección y la línea de retorno. El método todavía puede además incluir identificar una condición de temperatura alta en uno de los primeros módulos de alimentación o los segundos módulos de alimentación en base al voltaje a través de la primera línea de detección y la línea de retorno.

[0040] No se pretende que los dibujos acompañantes estén dibujados a escala. En los dibujos, cada componente idéntico o casi idéntico que está ilustrado en varias figuras está representado por un número parecido. Para propósitos de claridad, puede que cada componente no esté etiquetado en cada dibujo. En los dibujos:

La Figura 1 es un diagrama de bloques funcionales de un primer sistema SAI del estado de la técnica;

La Figura 2 es un diagrama de bloques funcionales de un segundo sistema SAI del estado de la técnica;

La Figura 3 es un diagrama de bloques funcionales de un sistema SAI de acuerdo con una realización de la invención;

La Figura 4 es un diagrama de bloques funcionales de un inversor cambiando la configuración que puede ser usada en el sistema SAI de la Figura 3;

La Figura 5 es un diagrama de un condensador y el circuito de descarga del condensador que puede ser usado en un sistema SAI de la Figura 3;

La Figura 6 es un diagrama de bloques funcionales del circuito de descarga del condensador de la Figura 5;

Las Figuras 7A y 7B muestran formas de onda de señales utilizadas en el circuito de descarga del condensador de la Figura 6;

La Figura 8 es un diagrama esquemático del circuito de descarga del condensador de la Figura 6;

La Figura 9 es un diagrama de bloques funcionales de un circuito de control del contactor que puede ser usado en el sistema de alimentación de la Figura 3;

Las Figuras 10A y 10B son diagramas esquemáticos del circuito de control del contactor de la Figura 9.

La Figura 11A es un diagrama esquemático de un circuito de monitorización de baterías de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 11B es un gráfico que recoge la relación entre un valor de bit y una temperatura correspondiente para el circuito de monitorización de baterías de la Figura 11A;

La Figura 11C es un diagrama esquemático de un circuito regulador que pude ser usado con el circuito de monitorización de baterías de la Figura 11A;

La Figura 12 es un diagrama esquemático de un segundo circuito de monitorización de baterías de acuerdo con una realización de la presente invención; y

La Figura 13 es un diagrama esquemático de un circuito de detección de revisión de placa de acuerdo con una realización de la presente invención.

[0041] Esta invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de componentes establecidas en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es capaz de otras realizaciones y de ser puesta en práctica o de ser llevada a cabo de varias formas. También, la fraseología y terminología utilizada en la presente es para el propósito de descripción y no debe ser considera como limitativa. El uso de “incluyendo”, “comprendiendo”, o “teniendo”, “conteniendo”, implicando” y variaciones de los mismos en la presente, se pretende que englobe los artículos listados a partir de aquí y equivalentes de los mismos así como artículos adicionales.

[0042] Las realizaciones de la presente invención proporcionan soluciones de alimentación rentables, altamente disponibles. Una realización de un sistema de alimentación ininterrumpida 100 de acuerdo con la presente invención será ahora descrita en referencia a la Figura 3, lo que muestra un diagrama de bloques funcionales del SAI 100. El SAI 100 incluye un rectificador/circuito de corrección del factor de alimentación (PFC) 114, un controlador 116, una batería 118, un inversor 120, un interruptor de derivación 123, un cargador de baterías 125, una unidad de suministro de alimentación (PSU) 127, un relé inversor 132, un bus de CC 133, y contactores 134 y 136. El SAI 100 también incluye una entrada de alimentación primaria 101, una entrada de alimentación de derivación 102 y una salida de alimentación 103. Como con el SAI 10B descrito anteriormente, la entrada primaria 101 y la entrada de derivación 102 pueden ser acopladas a fuentes separadas de alimentación o pueden ser acopladas a fuentes comunes de alimentación a través de componentes de distribución separados (es decir, relés, interruptores automáticos, fusibles).

[0043] En la realización mostrada en la Figura 3, la batería 118 se muestra acoplada al rectificador/circuito PFC utilizando una línea sólida 140, y se muestra acoplada al bus de CC 133 a través de un convertidor CC-CC 142 utilizando las líneas discontinuas 144 y 146. Las dos conexiones de la batería indican conexiones alternativas de la batería en diferentes realizaciones de la invención, y todavía en otra realización, la batería puede ser acoplada al bus de CC 133 sin la utilización de un convertidor CC-CC. En una realización, en la que la batería está acoplada al rectificador/circuito PFC 114, y en la que se usa tanto una batería positiva como una negativa (así como buses de CC positivos y negativos), el voltaje de la batería puede ser reforzado utilizando el rectificador/circuito PFC como se describe en la Solicitud de Patente U.S. co-pendiente Nº de Serie 10/470.124, solicitada el 25 de Julio del 2003, titulada Convertidor de CA-CC combinada a CC, cedida al cesionario de la presente solicitud e incorporada en la presente por referencia. En esta primera realización, la batería tiene un voltaje completamente cargada de 192 voltios (o -192 voltios para la batería negativa) y el voltaje del bus de CC es de 225 voltios (y -225 para el bus negativo). En otra realización en la que la batería está acoplada al bus de CC 133 utilizando el convertidor de CC-CC 142, la batería puede tener un voltaje diferente y el convertidor CC-CC puede convertir el voltaje de la batería de CC para que iguale el voltaje del bus de CC. En la realización mostrada en la Figura 3 sólo se muestra la batería, sin embargo, en realizaciones diferentes, la batería 118 puede ser implementada utilizando una combinación de baterías acopladas en paralelo y/o en serie para proporcionar el voltaje y capacidad necesarios para una implementación dada.

[0044] El controlador 116 es utilizado para proporcionar monitorización y control de componentes del SAI 100. En la Figura 3, el controlador 116 es mostrado acoplada sólo al rectificador/circuito PFC 114 y al inversor 120, sin embargo, en realizaciones diferentes, el controlador 116 puede ser acoplado a todos los componentes principales del SAI 100 y puede ser también acoplado a numerosos dispositivos de detección para monitorizar los parámetros operativos del SAI 100. La PSU 127 está acoplada al bus de CC 133 y en una realización recibe alimentación de CC del bus y proporciona voltajes de salida regulados para operar las bobinas de los contactores de los ventiladores y las placas de control. Como se muestra en la Figura 3, la PSU 127 puede también acoplarse a la entrada de alimentación primaria a través de la entrada 129, evitando el contactor 136. En una realización, en la que la PSU 127 se acopla a la entrada primaria, la conexión para la PSU se hace tras el filtrado EMI de la entrada y la protección contra sobretensiones, y los diodos de rectificación y las resistencias limitadoras de la corriente (no mostradas) se usan para acoplar la PSU a la entrada de alimentación primaria.

[0045]Los contactores 134 y 136 proporcionan aislamiento y protección de retroceso entre el SAI 100 y respectivamente la entrada primaria 101 y la entrada de derivación 102.

[0046] En un modo normal de operación del SAI 100, la alimentación de CA en la entrada de alimentación se pasa a través del contactor 136 y se rectifica y el factor de potencia se corrige en el rectificador/circuito PFC 114 para proporcionar alimentación de CC al bus de CC. EL inversor 120 recibe la alimentación de CC y proporciona alimentación de CA regulada en la salida de alimentación 103 a través del relé 132. En el modo normal de operación, la batería 118 es cargada del bus de CC utilizando un cargador de baterías 125.

[0047] En el modo de operación de batería el contactor 136 (así como el contactor 134) está en una posición abierta, y el voltaje de CC es suministrado desde la batería al bus de CC 133 a través o del rectificador/circuito PFC 114 o a través del convertidor CC-CC 142. El inversor convierte el voltaje de CC en el bus a voltaje de CA y proporciona voltaje de CA de salida a una carga acoplada a la salida 103. En el modo de operación normal y en el modo de operación de batería, el interruptor del inversor 132 está en la posición cerrado. El interruptor 132 puede ser abierto durante un modo de prueba del SAI 100 para aislar la salida desde una carga durante un auto-test.

[0048] El SAI 100 puede también utilizar un modo de operación de derivación cuando el voltaje de entrada está disponible en la entrada de derivación 102 y no disponible en la entrada primaria 101. En el modo de operación de derivación, el voltaje de CA en la entrada de derivación 102 es proporcionado a través del contactor 134 y el interruptor de derivación 123 a la salida 103. El modo de operación de derivación puede ser utilizado en lugar del modo de operación de batería para ahorrar vida de batería o puede ser usado tras el modo de batería cuando las baterías se han agotado parcialmente. En una realización, el SAI 100 puede también incluir un interruptor de derivación mecánica acoplado directamente entre la entrada de derivación 102 y la salida de CA 103. La derivación mecánica permite a un usuario derivar completamente el SAI 100 tras un fallo del SAI o proporcionar mantenimiento al SAI.

[0049] El SAI 100 puede ser implementado como una fuente de alimentación de una única fase, una fuente de alimentación de tres fases o como una fuente de alimentación de fase dividida y diferentes realizaciones pueden ser diseñadas para acomodar varios voltajes de entrada como es conocido para aquellos expertos en la materia. Además, el SAI 100 puede ser implementado como un SAI modular, dimensionable que tiene múltiples módulos de alimentación y módulos de batería reemplazables como se describe en la Patente U.S. Nº 5.982.652 y en la Solicitud de Patente U.S. co-pendiente Nº 10/764.344, solicitada el 23 de Enero del 2004, titulada Método y Aparato para Proporcionar Alimentación Ininterrumpida, las cuales están cedidas al cesionario de la presente solicitud e incorporadas por referencia en la presente. El SAI 100 se muestra como un SAI de un único bus de CC, sin embargo, otras realizaciones de la presente invención, pueden utilizar buses de CC duales teniendo un bus positivo y uno negativo y un punto central común como se describe en la Solicitud de Patente U.S. Nº 10/470.124 comentada anteriormente.

[0050] Como se ha discutido anteriormente, un problema con los sistemas de alimentación ininterrumpida de red dual típicos es la incapacidad en tales sistemas de cargar las baterías del SAI mientras se opera en el modo de derivación, En un aspecto del SAI 100 descrito anteriormente, como se describirá ahora en referencia a la Figura 4, las baterías del SAI pueden ser cargadas mientras se opera en el modo de derivación. Como se ha comentado anteriormente, tras la pérdida de alimentación en la entrada 101 en el SAI 100, el SAI 100 puede o entrar en un modo de derivación en el que el interruptor de derivación 123 se activa para proporcionar alimentación de salida para la carga desde una fuente secundaria en la entrada 102 o el SAI puede operar en el modo de batería con alimentación de CC desde la batería convertida a CA a través del inversor 120. En el aspecto de la invención que será ahora descrito, el inversor 120 es operado en un modo inverso/rectificador para mantener un voltaje constante en el bus de CC 133 cuando el SAI 100 es operado en el modo de derivación. La batería 118 puede entonces ser cargada desde el voltaje en el bus de CC utilizando el cargador de baterías 125. Como es conocido para aquellos expertos en la materia, y como se describe en la Patente U.S. Nº 5.302.858, que está incorporada en la presente por referencia, cambiando el control de un inversor, los componentes del inversor pueden ser utilizados en un modo inverso como un rectificador.

[0051] La Figura 4 proporciona un diagrama de bloques funcionales de partes del SAI 100 junto con partes del sistema de control utilizado para implementar el aspecto de la invención en el que las baterías del SAI 100 pueden ser cargadas mientras el SAI 100 está operando en el modo de derivación. En la porción del SAI 100 mostrada en la Figura 4, un bloque de control 216 está acoplado a la salida del inversor 120 para detectar la corriente en la salida del inversor utilizando la línea 218 y para detectar el voltaje a la salida del inversor utilizando la línea de detección

220. El voltaje del bus de CC 133 es también monitorizado por el bloque de control utilizando la línea de detección

219. El control del inversor es proporcionado utilizando la línea de control 222. Como se entenderá por aquellos expertos en la materia, en realizaciones diferentes de la invención, la línea de control 222 puede ser implementada utilizando un número de líneas de control distintas para controlar los transistores contenidos dentro del inversor 120, y las líneas de control utilizadas para controlar el inversor en el modo de derivación para cargar las baterías pueden ser las mismas que las utilizadas en otros modos del SAI 100 para proporcionar un voltaje de CA de salida desde el inversor.

[0052] El bloque de control 216 incluye un multiplicador 224, un regulador de voltaje de CC 226, combinadores 228 y 230, un regulador de corriente de CA 232 y un modulador por ancho de pulsos (PWM) 234. Para proporcionar voltaje de CA al bus de CC 133 en el modo de operación de derivación, el relé del inversor 132 es movido a la posición cerrado, una corriente de CA desde la fuente de alimentación en la segunda entrada es rectificada por el inversor bajo el control del bloque de control 216. El bloque de control 216 monitoriza la corriente de entrada y el voltaje al inversor/rectificador y el voltaje del bus de CC y controla el inversor 120 para que funcione como un rectificador para mantener el voltaje en el bus de CC a un valor deseado para proporcionar voltaje de CC al cargador de baterías y para proporcionar un voltaje de CC para la PSU. En la realización mostrada en la Figura 4, la batería está acoplada al rectificador/circuito PFC y es cargada utilizando un circuito de cargador de baterías 15, sin embargo, como se ha descrito anteriormente, en otras realizaciones, la batería puede estar acoplada directamente al bus de CC o al bus de CC a través de un convertidor CC-CC. Cuando se acopla directamente al bus de CC, puede no ser necesario un circuito de carga de baterías externo.

[0053] El SAI 100 utiliza el control de corriente para controlar la operación del inversor 120 en el modo de rectificación. Un circuito cerrado de control de corriente interno que incluye un comparador 230, el regulador de corriente 232 y el modulador PWM 234 proporcionan señales de control al inversor para controlar la corriente a través del inversor. En una realización, el control de corriente máximo es utilizado con una frecuencia PWM fija de 20 kHz. Sin embargo, en otras realizaciones, el control de corriente medio puede ser utilizado y también la frecuencia de PWM puede ser libre. El circuito cerrado de control de corriente interno utiliza el comparador 230 para comparar la corriente medida real por un sensor de corriente con la salida del multiplicador 224, de modo que la corriente es controlada para seguir la salida del multiplicador. El multiplicador 224 tiene una primera entrada acoplada a la salida del inversor y una segunda entrada acoplada a la salida de un segundo comparador 228, que proporciona una señal indicativa de una diferencia entre el voltaje del bus de CC y el voltaje de referencia del bus de CC. La señal de salida del multiplicador está en fase con el voltaje en la entrada de derivación y tiene una amplitud basada en el nivel de voltaje del bus de CC. El regulador de corriente de CA 232 y el regulador de voltaje de CC 226 actúan como etapas de ganancia que moderan las señales de control para proporcionar niveles de señal apropiados para las entradas del modulador PWM 234 y el multiplicador 224.

[0054] Utilizando la aproximación descrita anteriormente, la amplitud de la corriente extraída a través del rectificador está basada en el nivel de voltaje del bus de CC, y la fase de la corriente extraída por el inversor está en fase con el voltaje de entrada, de tal forma que se obtiene el factor de potencia unitario, y el voltaje del bus de CC puede ser mantenido a un nivel constante incluso en presencia de oscilaciones de voltaje en la entrada de derivación.

[0055] En una realización alternativa, un generador de funciones de referencia puede ser utilizado en lugar de la referencia del bus de CC, con el generador de funciones fijado en fase al voltaje en la entrada de derivación utilizando un circuito cerrado fijado en fase. En esta realización, el multiplicador 224 no estará presente. [0056] En una realización, en la que el control digital del inversor se utiliza (tanto en el modo inversor como en el rectificador), el voltaje del bus de CC 133 puede ser mantenido, y por lo tanto la batería 118 puede ser cargada, en el modo de derivación sin ningún componente adicional siendo añadido al sistema. En esta realización, las funciones proporcionadas por el bloque de control 216 pueden ser implementadas utilizando algoritmos de control en el firmware del controlador 116. Como es conocido para aquellos expertos en la materia, estos algoritmos son similares a los utilizados para operar el inversor 120 en el modo inversor. En otras realizaciones, se puede usar un control del inversor analógico, y en estas realizaciones, las funciones del bloque de control 216 pueden requerir circuitos de control adicionales. En una realización, el inversor es implementado utilizando un inversor de cuatro cuadrantes.

[0057] El aspecto de la presente invención comentado anteriormente dirigido al uso de un inversor como un rectificador en el modo de derivación también es aplicable a las realizaciones de la invención que usan tanto un bus de CC positivo como un bus de CC negativo con un punto central común. En tal implementación, los circuitos cerrados de control individuales pueden ser utilizados para los voltajes positivos y negativos, con el circuito cerrado de control para el bus positivo estando activo durante los valores positivos de la señal de corriente de referencia, y el circuito cerrado de control para el bus negativo estando activo durante los valores negativos de la señal de corriente negativa. En una realización, en la que se usan tanto un bus de CC positivo como un bus de CC negativo, el inversor puede ser implementado utilizando un inversor de tres niveles, como los descritos en la Solicitud U.S. co-pendiente Nº de Serie 10/680.278, titulada Inversor de Tres Niveles, presentada el 7 de Octubre del 2003, incorporada en la presente por referencia.

[0058] En los SAIs, como el SAI 100 que tienen una unidad de fuente de alimentación interna (PSU 127) alimentada desde el bus de CC interno, las realizaciones de la invención proporcionan beneficios adicionales. Es deseable alimentar una PSU interna desde un bus de CC regulado en lugar de desde una entrada de CA libremente regulada, ya que permite que la PSU sea implementada como un convertidor CC-CC en oposición a una fuente de alimentación que requiere filtrado de entrada, control EMI y rectificadores de entrada. En la realización de la invención descrita anteriormente, como el bus de CC se mantiene en su nivel de voltaje apropiado en el modo de derivación utilizando el inversor como un rectificador, la PSU 127 puede ser alimentada en el modo de derivación sin agotar la batería 118. Con la PSU alimentada en el modo de derivación, se pueden operar varios dispositivos dentro del SAI 100, como ventiladores, placas de control, bobinas de contactor y una pantalla, además de un cargador de baterías, mientras se esté en el modo de derivación.

[0059] En una realización del SAI 100, como se muestra en la Figura 5, se acoplan uno o más condensadores de CC grandes 137 entre el bus de CC 133 y el punto común para el bus de CC 135 para ayudar a mantener el voltaje de CC del bus constante. En una realización usada con un SAI de 15 kVA teniendo un bus de CC de +/- 225 voltios dual, se usan un numero de condensadores totalizando 12.000 uF para el condensador de CC137. En la realización mostrada en la Figura 5, un circuito de descarga 300 es acoplado a través del condensador 137 para descargar el condensador después de que la alimentación es retirada del SAI de acuerdo con los requisitos de seguridad. Los requisitos de seguridad típicos de, por ejemplo Underwriter’s Laboratory (UL) y la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), requieren que el voltaje a través del condensador 137 sea reducido a un nivel seguro (es decir, 40 VDC) en un periodo de tiempo especificado (es decir cinco minutos).

[0060] En los SAIs típicos, para satisfacer estos requisitos de seguridad, se utiliza o un circuito de descarga pasivo

o uno activo. Los circuitos pasivos típicos utilizan resistencias como dispositivos de descarga en paralelo con el condensador a ser descargado. El uso de resistencias es a menudo no deseable ya que estas resistencias extraen máxima alimentación en condiciones de operación normales (voltaje completo a través del condensador), y el efecto de descarga de las resistencias cae a medida que el voltaje a través del condensador cae. También, el uso de resistencias crea perdidas de potencia no deseadas. Los circuitos de descarga activos tienen una ventaja sobre los circuitos pasivos ya que están típicamente diseñados para extraer alimentación constante en el modo de descarga en lugar de seguir el cuadro del voltaje a través de los condensadores como con los circuitos de descarga resistivos. Los circuitos de descarga activos típicamente utilizan un dispositivo semiconductor, como un transistor MOSFET, sin embargo, estos transistores cuando se usan en aplicaciones de descarga requieren típicamente grandes disipadores de calor para ser usados. También han sido usados circuitos de descarga activos que usan transistores que activan la descarga de la resistencia cuando se apaga la energía, pero estos dispositivos todavía sufren de algunas de las desventajas de utilizar resistencias, y a menudo requieren circuitos de activación complejos.

[0061] En una realización de la presente invención el circuito de control de descarga 300 es implementado utilizando un circuito de actividad continua que extrae menos energía que los circuitos de descarga de resistencias pasivos típicos, y la extracción de energía del dispositivo de descarga permanece sustancialmente constante sobre un amplio intervalo de voltaje. El uso de un circuito de actividad continua en las realizaciones de la invención permite que el circuito de descarga opere sin la necesidad de circuitos de control externos que activen el circuito de descarga cuando la alimentación al SAI es retirada.

[0062] Un diagrama de bloques funcionales del circuito de control de descarga 300 de acuerdo con una realización se muestra en la Figura 6. El circuito de control de descarga incluye un circuito de control 302, un circuito de descarga pasivo 304 y un interruptor controlado 306. El circuito de control 302 está acoplado entre el bus de CC 133 y la línea común 135, y el circuito de descarga pasivo 304 y el interruptor 306 están acoplados en serie entre el bus de CC y la línea común. El circuito de control tiene una línea de entrada de control 308 acoplada entre el circuito de descarga pasivo y el interruptor y tiene una línea de salida de control acoplada al interruptor para controlar el estado del interruptor. El circuito de control 301 detecta el voltaje del bus de CC y controla el interruptor 306 utilizando la línea de control 310 para controlar el flujo de corriente a través del circuito de descarga pasivo. La entrada de control 308 es utilizada en una realización para detectar cuando el interruptor 306 ha sido apagado para reiniciar un circuito de regulación en el circuito de control 302.

[0063] En general, el circuito de control 302 disminuye el ciclo de trabajo para la posición “encendido” del interruptor para voltajes del bus de CC más altos y aumenta el ciclo de trabajo para voltajes del bus de CC más bajos. En una realización, en la que el voltaje del bus de CC está diseñado para operar a 225 VDC con un valor de capacidad de CC de 12.000uF, el circuito de control 302 controla el interruptor para operar a una frecuencia de conmutación de aproximadamente 200 Hz. En esta realización, en una condición de alimentación apagada, una vez que el voltaje del bus de CC cae a aproximadamente 120 VDC, el circuito de control controla el interruptor para que permanezca encendido. Las Figuras 7A y 7B muestran respectivamente el voltaje a través del bus de CC, la línea 301 en la Figura 7A, y la corriente a través del circuito de descarga, la línea 303 en la Figura 7B, para el ejemplo descrito anteriormente después de que la alimentación al SAI 100 ha sido apagada. Para el ejemplo mostrado en las Figuras 7A y 7B, la frecuencia ha sido reducida a 0,1 Hz por razones de claridad. El eje de tiempo de la Figura 7B es un eje de tiempo común para tanto la Figura 7A como la 7B. Como se muestra en la Figura 7A, el voltaje a través del condensador disminuye durante cada uno de los pulsos de corriente a través del circuito de descarga, y una vez que el voltaje de descarga alcanza 120 VDC, el circuito de descarga permanece encendido con tanto el voltaje como la corriente disminuyendo con el tiempo. En otras realizaciones, dependiendo de los valores de los componentes de regulación, como los condensadores y las resistencias en el circuito de descarga, la frecuencia del pulso puede ser unos pocos cientos de Hz, o tan alta como varios kHz.

[0064] El diseño detallado del circuito de descarga 300 que opera de acuerdo con los principios descritos anteriormente será ahora descrito con referencia a la Figura 8, que muestra un diagrama esquemático para cada uno de los bloques funcionales 302, 304 y 306 del circuito de descarga 300. Los valores de los componentes para los componentes mostrados en la Figura 8 se proporcionan en la Tabla 1.

Tabla 1

[0065] El circuito de descarga pasivo 304 incluye un termistor TH503 y una resistencia R621 acoplados en serie entre el bus de CC y la entrada al interruptor controlado 306. El termistor TH503 es un dispositivo de coeficiente de temperatura positivo cuya resistencia aumentará con un aumento en la temperatura. El uso del termistor en el circuito de descarga pasivo proporciona seguridad añadida aumentando la resistencia a través del circuito de descarga cuando aumenta la temperatura, lo que puede indicar un fallo en el circuito. En otras realizaciones, el circuito de descarga pasivo puede incluir sólo una resistencia u otra combinación de dispositivos de resistencia pasivos.

[0066] El interruptor controlado 306 incluye un transistor Q542 acoplado en paralelo con un condensador C633 entre la salida del circuito de descarga pasivo y la línea común. El circuito de control 302 incluye un número de dispositivos que operan juntos para encender y apagar el interruptor controlado en base al voltaje del bus de CC. Para simplificar la explicación de la operación del circuito de control 302, se puede considerar que el circuito de control una parte desactivada que apaga el circuito controlado y una parte activada que enciende el interruptor controlado, a pesar de que las dos partes del circuito de control interactúan en operación para realizar las funciones de encendido y apagado. La parte desactivada incluye las resistencias R609, R610, R611, R615, R617, R618, el transistor Q541, los condensadores C600, C602, y C603 y los diodos D560 y D551. La parte activada incluye las resistencias R612, R613, R614, R619, R620, el condensador C601 y el transistor Q540.

[0067] La operación del circuito de descarga 300 será ahora descrita en detalle comenzando de un primer estado en el que el voltaje del bus de CC está a su valor de voltaje total, con el transistor Q540 justo habiendo sido apagado y con el transistor Q542 justo habiendo sido encendido, permitiendo a la corriente fluir a través del termistor TH503 y la resistencia R621. En este primer estado, el voltaje a través del condensador C600 es inicialmente cero, pero empieza a aumentar mientras el condensador C600 se carga a través de las resistencias R609 y R610. El voltaje en la base del transistor Q541 aumenta con el voltaje a través de C600, y el transistor Q541 se encenderá una vez que este voltaje exceda el voltaje crítico del transistor. Cuando el transistor Q541 se enciende, el transistor Q542 se apaga.

[0068] La transición de encendido a apagado del transistor Q542 genera una corriente a través del condensador C603, lo que asegura un encendido rápido del transistor Q541, y al mismo tiempo resulta en un mínimo tiempo de apagado para el transistor Q542. Aproximadamente al mismo tiempo, el transistor Q540 es encendido a medida que la corriente fluye a través de las resistencias R613 y R614 y carga el condensador C601. Cuando el transistor Q540 se enciende, el condensador C600 es descargado junto con los condensadores C602 y C603. El transistor Q541 se apagará entonces encendiendo el transistor Q542, y retornando al circuito de descarga al primer estado.

[0069] En el circuito de control 302 descrito anteriormente, la regulación para controlar el interruptor controlado 306 está definida por el voltaje en los condensadores C600 y C603, que son cargados desde el voltaje en el bus de CC, de tal forma que la regulación del circuito es dependiente del voltaje del bus de CC. En la realización mostrada en la Figura 8, una vez que el voltaje del bus de CC alcanza aproximadamente 80 VDC, el voltaje en la base del transistor Q541 no alcanza un nivel lo suficientemente alto para encender el transistor Q541, y por lo tanto, para voltajes por debajo de 80 VDC, el circuito de descarga 300 opera como un circuito de descarga pasivo.

[0070] Se proporcionan los valores específicos de los componentes y disposiciones de circuito para la realización a modo de ejemplo mostrada en la Figura 8. Como se entenderá por aquellos expertos en la materia, las realizaciones de la invención pueden ser implementadas utilizando otros circuitos con otros componentes valorados. Además, los valores de los componentes proporcionados pueden ser cambiados para adaptar el circuito de descarga para acomodar otros voltajes del bus de CC.

[0071] En una realización de la invención, el circuito de descarga 300 permanece activo durante la operación del SAI y por lo tanto no requiere un circuito o dispositivo de encendido que encienda el circuito de descarga cuando el SAI es apagado. Sin embargo, las realizaciones de la presente invención pueden también ser usadas con circuitos y dispositivos de encendido, de tal forma que el circuito de descarga está sólo activo una vez que el SAI es apagado para descargar los condensadores de CC.

[0072] En algunos casos, las agencias reguladoras requieren circuitos de descarga que tengan componentes activos para incluir circuitos redundantes, de tal forma que los circuitos de descarga todavía funcionarán cuando fallen uno o más de los componentes activos. En una realización de la invención, para satisfacer este requisito, se pueden usar en paralelo dos circuitos de descarga, como el circuito de descarga 300. Además, como se ha comentado anteriormente, algunos SAIs utilizan una configuración de bus de CC dual teniendo buses de CC positivos y negativos con un bus común compartido. Para los SAIs de este tipo, se pueden usar condensadores de CC grandes para cada uno de los buses de CC, y un circuito de descarga 300 separado puede ser utilizado con cada uno de los buses.

[0073] Los circuitos de descarga de las realizaciones de la invención se describen para el uso con sistemas de alimentación ininterrumpida, sin embargo, como se entenderá por aquellos expertos en la materia, los circuitos de descarga de la presente invención pueden ser utilizados en otros tipos de fuentes de alimentación y otros tipos de equipos electrónicos para proporcionar descarga de condensadores o de otros dispositivos eléctricos.

[0074] Como se ha comentado anteriormente, los contactores 134 y 136 del SAI 100 son utilizados para proporcionar aislamiento y protección de retroceso. Los contactores típicos tienen una bobina que recibe un voltaje de control, la aplicación de los cuales lleva al contactor de un estado APAGADO, abierto a un estado ENCENDIDO, cerrado. Dependiendo del tipo de contactor, la bobina puede ser diseñada para operar con o CA o con CC. Los contactores de CA a veces proporcionan una solución simple en que el voltaje de CA en las redes eléctricas de la entrada que el contactor está controlando puede ser utilizado para alimentar la bobina. Para dispositivos, como los SAIs, que pueden operar sobre amplios intervalos de voltajes de entrada, el uso del voltaje de entrada de CA para alimentar la bobina puede ser no deseable ya que la bobina requerirá operar sobre el amplio intervalo de voltajes de entrada, lo que puede ser difícil de implementar.

[0075] Cuando las bobinas de CC se utilizan en los contactores de un SAI, la alimentación de CC es generalmente derivada de una unidad de fuente de alimentación interna, como la fuente de alimentación 127 del SAI 100. En dichas aplicaciones, la fuente de alimentación puede estar acoplada directamente a la red eléctrica (en lugar de a través del contactor), y los requisitos de alimentación típicos permiten a tal fuente de alimentación subir hasta 140 vatios directamente desde la línea de CA. Un problema con conducir una bobina desde una fuente de alimentación de CC es que las bobinas asociadas con los contactores típicamente tienen una energía de irrupción de bobina muy alta requerida para encender inicialmente el contactor, mientras que la energía en estado estacionario es típicamente mucho menor. Para los contactores de 120 amperios de tres fases típicos, la energía de irrupción puede ser tan alta como picos de 200 vatios cuando la bobina está energizada, pero desciende a 5 vatios una vez que el contactor está en estado estacionario. La energía de irrupción de bobina alta a menudo requiere que la fuente de alimentación de CC sea más grande de lo necesario para el consumo de energía medio del sistema o alternativamente requiere un condensador de salida en la fuente de alimentación que sea extremadamente grande tanto como 100.000 microfaradios.

[0076] Una realización de la presente invención, para el uso con un contactor que tiene un voltaje de bobina nominal de 24 voltios, que será ahora descrito con referencia a la Figura 9, permite el uso de una fuente de alimentación de CC en el SAI 100 para conducir las bobinas de los contactores sin la necesidad de una fuente de alimentación sobredimensionada o un condensador sobredimensionado en la fuente de alimentación. La Figura 9 muestra un diagrama de bloques funcionales de un circuito de conducción 400 acoplado al contactor 136 del SAI

100. Circuitos de conducción similares pueden ser utilizados para conducir el contactor 134. Por simplicidad, en la Figura 9, la conexión del contactor 136 a la red eléctrica de CA no se muestra. El circuito de conducción 400 incluye las entradas 402 y 404 que se acoplan a una fuente de alimentación de CC, que en una realización puede ser la fuente de alimentación 127. El circuito de conducción 400 también incluye un convertidor de refuerzo 406, un controlador 408, un condensador C547, un circuito de detección de voltaje 412, un interruptor 414, un circuito de control del interruptor 416, y una entrada de control 418.

[0077] La operación del circuito de conducción 400 es como sigue. El convertidor de refuerzo recibe voltaje de entrada en las entradas 402 y 404 genera un voltaje de refuerzo a través del condensador C547. El voltaje en el condensador C547 es aplicado a través del condensador 136, cuando el interruptor 414 está encendido. El estado del interruptor 414 es controlado por el circuito de control del interruptor 416 que es sensible a la señal de control de entrada 418. La señal de control de entrada 418 es generada en una realización por el controlador 116 del SAI, sin embargo, en otras realizaciones, la señal de control de entrada puede ser generada por un circuito lógico cuando, por ejemplo, el SAI 100 es cambiado de un modo de espera a un modo de encendido. Además, en una realización, el control del contactor 134 es proporcionado por un controlador separado que también controla el interruptor de derivación 123.

[0078] El controlador 408 monitoriza el voltaje a través del condensador C547 y controla el convertidor de refuerzo 406 para proporcionar un voltaje predeterminado a través del condensador. La salida del convertidor de refuerzo es controlada para tener uno de dos diferentes voltajes de salida dependiendo del estado del contactor 136. En una realización, el voltaje a través del condensador C547 es controlada para que sea aproximadamente de 55 voltios antes de que el contactor 136 sea activado y controlado para ser aproximadamente 24 voltios cuando el contactor es encendido. En una realización de la Figura 9, el circuito de control del interruptor proporciona un voltaje de entrada al circuito de detección de voltaje 412 cuando una señal de activación es enviada al interruptor 414. EL controlador 408 detecta el voltaje adicional en el circuito de detección de voltaje 412 y después controla el voltaje a través del condensador para que sea de 24 voltios. La energía liberada cuando el voltaje a través del condensador C547 es bajada de 55 voltios a 24 voltios es suficiente para energizar la bobina del contactor 136 para atraer al contactor completamente y permitir que la alimentación fluya de la red eléctrica primaria al SAI 100. Una vez que el contactor está cerrado, el convertidor de refuerzo puede proporcionar suficiente alimentación al contactor para mantener el contactor cerrado. El contactor puede ser abierto (apagado) abriendo el interruptor 414. En una realización, una vez que el contactor está abierto, no puede ser cerrado de nuevo hasta que el condensador C547 está completamente cargado, lo que puede llevar hasta dos segundos.

[0079] Un esquema más detallado del circuito de conducción 400 de acuerdo con una realización de la invención será ahora descrito con referencia a la Figura 10A y a la Figura 10B. La Tabla 2 incluye una descripción de los componentes que pueden ser utilizados en los diagramas del circuito de las Figuras 10A y 10B.

Tabla 2

[0080] Para los componentes mostrados en la Tabla 2, los transistores Q515 y Q516 están disponibles en Fairchild Semiconductor de Wiltshere, Uk, los transistores Q520, Q521 y Q525 están disponibles en ON Semiconductor de Phoenix, AZ, y el IC500 y el IC501 están disponibles en Texas Instruments de Niskayuna, NY.

[0081] Como se entenderá por aquellos expertos en la materia, las realizaciones de la invención no están limitadas a la disposición particular de los componentes mostrados en las Figuras 10A y 10B. La Figura 10A muestra el convertidor de refuerzo 406, el controlador 408, el circuito de detección de voltaje 412, y el condensador C547 en mayor detalle, mientras que la Figura 10B muestra el interruptor 414 y el circuito de control del interruptor 416 en mayor detalle. El convertidor de refuerzo incluye un transistor Q525 que está acoplado a un diodo D520 y a un inductor L540. Además, el convertidor de refuerzo incluye una resistencia R589 que es utilizada para medir y controlar la corriente máxima a través del Q525 cuando el convertidor de refuerzo está operativo. Esto asegura que la corriente máxima acumulada en el L540 durante cada ciclo de conmutación (cuando el Q525 está encendido) sólo aumenta a un nivel que no satura el L540 y es además aceptable para el Q525. En la Figura 10A, el bloque del convertidor de refuerzo también incluye los condensadores C545 y C540, que son utilizados como condensadores de filtrado. Una parte principal del controlador 408 es el IC500. El controlador también incluye las resistencias R588, R590, R591, R592, R593 y R594 y los condensadores C541, C542, C543 y C544 que son usados para proporcionar voltajes operacionales al IC500 y controlar el estado operacional del IC500.

[0082] El circuito de detección de voltaje 412 incluye las resistencias R586, R587, R595, R596, R597 y R663. En la realización mostrada en la Figura 10A, el controlador está configurado para controlar el transistor Q525 del convertidor de refuerzo para mantener un voltaje constante en el empalme entre las resistencias R587 y R596. Antes de la activación del contactor, el circuito de control del interruptor proporciona un voltaje bajo en el punto B, y como resultado, el controlador controla el voltaje a través del condensador C547 para que sea aproximadamente de 55 voltios. Una vez que el contactor ha sido activado, el circuito de control del interruptor proporciona un voltaje de aproximadamente 15 voltios causando que el controlador detecte un voltaje más alto en el empalme de las resistencias R587 y R596 y reduzca el voltaje a través del condensador C547 para que sea de aproximadamente 24 voltios.

[0083] El circuito de la Figura 10A también incluye un termistor TH502 en serie con el contactor 136 y un diodo D521 acoplado en paralelo con el contactor. El termistor tiene un coeficiente de temperatura positivo y es usado como un dispositivo de protección para limitar la corriente al contactor. El diodo D521 evita que se desarrolle un pico de voltaje inverso a través del contactor cuando se apaga para proteger los transistores Q520 y Q521.

[0084] Como se ha discutido anteriormente, la Figura 10B muestra el interruptor 414 y el circuito de control del interruptor 416 de una realización del circuito de conducción 400 en mayor detalle. El interruptor 414 incluye dos transistores FET Q520 y Q521 acoplados en serie entre el contactor y la tierra. En las realizaciones mostradas, se utilizan dos transistores en el circuito del interruptor, y se usan circuitos redundantes en el circuito de control del interruptor 416 para cumplir los requisitos de redundancia del UL. En operación, tanto el transistor Q520 como el Q521 son encendidos para encender el contactor y para mantenerlo encendido.

[0085] El circuito de control del interruptor 416 recibe señales de entrada en 418A y 418B y proporciona señales de conducción de salida de los transistores FET Q520 y Q521. En la realización mostrada, el circuito de control del interruptor está diseñado para encender los transistores Q520 y Q521 al recibir señales de pulso de entrada en 418A y 418B. Las señales 481A y 418B pueden ser las mismas señales generadas desde, por ejemplo, una matriz de puertas programable in-situ o desde el controlador 408. Las señales en las dos entradas pueden ser generadas desde dos fuentes diferentes para propósitos de redundancia. En una realización, el circuito del interruptor está diseñado para operar con una señal de pulso que tiene una frecuencia de 20 kHz y un ciclo de trabajo del 20%.El circuito de control del interruptor 400 incluye cuatro puertas NAND IC501A, IC501B, IC501C e IC501D que en una realización están implementadas en un circuito integrado común, identificado como IC501 en la Tabla 2. El interruptor también incluye los transistores Q515 y Q516, las resistencias R549, R585, R604, R598, R599, R600, R601, R602, R603 y R604, los condensadores C548, C549, C550, C551 y C632, y los pares de diodos D502, D504 y D522.

[0086] En el circuito de control del interruptor, el condensador C632 está acoplado a través de las líneas de voltaje de entrada 402 y 404 para estabilizar el voltaje al circuito de control del interruptor. Los condensadores C548, C549 junto con las resistencias R598, R599 y R600 son utilizadas para polarizar el transistor Q516 para proporcionar una señal baja a la entrada de la puerta IC501A cuando la señal de pulso es recibida en la entrada 418A. De manera similar, los condensadores C550, C551 junto con las resistencias R601, R602 y R603 se utilizan para polarizar el transistor Q515 para proporcionar una señal baja a la entrada de la puerta IC501B cuando es recibida una señal de pulso en la entrada 418B. Cuando la salida del IC501A es alta, el transistor Q520 es encendido a través del par de diodos D522 y la resistencia R604.Cuando la salida del IC501B es alta, el transistor Q521 es encendido. El diodo D522 y la resistencia R604 son utilizadas para evitar la aparición de un voltaje de puerta alto no deseado para el transistor Q52. La salida del IC501A está acoplada a la primera entrada del IC501C a través del par de diodos D504 y la resistencia R585, y de manera similar, la salida del IC501B está acoplada a la segunda entrada del IC501C a través del par de diodos D502 y la resistencia R549, de tal forma que la salida del IC501C baja cuando las salidas de tanto la IC501A como la IC501B son altas. Cuando la salida del IC501C es baja, entonces la salida del IC501D es alta proporcionando un voltaje de entrada al circuito de detección de voltaje.

[0087] En la realización descrita anteriormente con respecto a las Figuras 9, 10A y 10B, la energía liberada cuando el condensador de salida C547 es descargado de 55 voltios a 24 voltios es suficiente para atraer el contactor, sin una gran corriente de irrupción desde la fuente de alimentación alimentando el circuito de control 400. Mientras el contactor permanece encendido, el voltaje es controlado a 24 voltios como se ha descrito anteriormente. Si el contactor es apagado, entonces el voltaje a través del condensador C547 se recargará a 55 voltios.

[0088] De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, el SAI 100 puede incluir un circuito de monitorización de baterías que puede monitorizar el estado de una de un número de unidades de batería que proporcionan alimentación de CC al SAI 100. El circuito de monitorización de baterías puede estar incorporado en las unidades de batería que son internas en el SAI 100, como la batería 118 recogida en la Figura 3, o pueden estar incorporadas en las unidades de batería que están conectadas externamente al SAI, o ambos. [0089] De acuerdo con una realización de la presente invención, el circuito de monitorización de baterías puede monitorizar el número de unidades de batería conectadas operativamente al SAI 100, la temperatura más alta de cualquiera de las unidades de batería conectadas operativamente al SAI 100, si un fusible (o interruptor automático) se funde (o se dispara) en cualquiera de las unidades de batería conectadas externamente (o internamente), o cualquiera de los anteriores. Esta información puede ser proporcionada al controlador 116 para permitir que el controlador determine el tamaño, por ejemplo, en Amp-horas, del banco de unidades de batería conectadas operativamente al SAI 100. De la información concerniente al tamaño del banco de baterías, el controlador 116 puede ajustar los algoritmos del tiempo de ejecución utilizados por el SAI durante la operación en modo de batería o puede ajustar la corriente de carga de tal forma que permanezca por debajo de los niveles recomendados de corriente de carga por batería. La información concerniente a la temperatura más alta puede ser también proporcionada al controlador 116 para permitir al controlador ajustar el voltaje de carga utilizado para recargar las baterías dentro de las unidades de batería para prolongar la vida de las baterías y evitar fugas térmicas durante la carga. Estos y otros aspectos de un circuito de monitorización de baterías son ahora descritos con respecto a las Figuras 11-12.

[0090] LA Figura 11A ilustra un diagrama esquemático generalizado y simplificado de un circuito de monitorización de baterías 600 de acuerdo con una realización de la presente invención. El circuito de monitorización de baterías 600 puede ser utilizado para monitorizar la temperatura de las unidades de batería que están operativamente conectadas al SAI 100, ya sea si esas unidades de batería están dispuestas dentro del SAI 100 o conectadas externamente al mismo. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el circuito de monitorización de baterías 600 puede detectar la temperatura más alta de cualquiera de las unidades de batería que están conectadas operativamente al SAI 100, y comunicar esa información, por un bus analógico, al controlador 116. Ventajosamente, el bus analógico puede ser compartido por una pluralidad de unidades de batería individuales 601A-601N, algunas de las cuales pueden ser externas al SAI 100, y otras pueden ser internas al SAI 100 (por ejemplo, la batería 118 en la Figura 3).

[0091] Como se muestra en la Figura 11A, el circuito de monitorización de baterías 600 incluye una pluralidad de circuitos de monitorización de unidades de batería individuales 605A-N, uno por cada unidad de batería 601A-601N que está operativamente conectado al SAI 100. Se apreciará que la batería 118 ilustrada en la Figura 3 puede también incluir uno o más circuitos de monitorización de unidades de batería que son similares al circuito de monitorización de baterías 605, como la presente invención no está limitada al uso de circuitos de monitorización de baterías en solo las unidades de batería externas. El voltaje de salida de cada una de las unidades de batería individuales 601A-601N estará típicamente conectado en paralelo con el voltaje de salida de la batería 118, Cada unidad de batería 601 incluirá típicamente un número de baterías interconectadas (no mostradas) dentro de cada unidad de batería.

[0092] Cada circuito de monitorización de unidad de batería 605 proporciona una señal de salida analógica que es indicativa de la temperatura más alta dentro de la unidad de batería 601 respectiva. Las señales de salida analógicas de cada una de la pluralidad de unidades de batería están puestas en una OR efectivamente juntas y proporcionadas en la línea 665 a un convertidor de Digital a Analógico (D/A) 680 que convierte la señal de salida que es indicativa de la temperatura más alta de cualquiera de las unidades de batería 601A-601N a un valor digital que puede ser proporcionado al controlador 116. La información puede entonces ser usada por el controlador 116 para cualquier número de propósitos, como por ejemplo, ajustar el voltaje de carga utilizado para recargar las baterías dentro de las unidades de batería para prolongar la vida de las baterías y/o evitar fugas térmicas durante la carga, hacer sonar una alarma, mostrar visualmente esa informador a un operario, etc.

[0093] Se debe apreciar que la señal de salida proporcionada en la línea 665 no necesita ser una señal analógica, ya que puede ser alternativamente una señal digital. Sin embargo, el uso de una señal analógica, en lugar de una señal digital, reduce el coste y el número de componentes necesitados para proporcionar tal información al controlador. Ciertamente, el relativamente bajo recuento y coste de los componentes, y el uso de componentes estándar con tasas de fallo relativamente bajas y muy bajo consumo de energía permite a los circuitos de monitorización de unidades de batería sean proporcionados a cada unidad de batería con poco impacto en el coste o tasa de fallo del sistema del SAI. Por otra parte, ya que sólo se utiliza una línea de señal única, el cableado es simplificado, y no es necesario usar cables blindados para evitar interferencias con, o interferencias de otros circuitos presentes en el SAI.

[0094] Como se recoge en la Figura 11A, cada circuito de monitorización de unidad de batería 605 incluye una primera resistencia R610, una segunda resistencia R620, un termistor NTC 630, un regulador B650, y un diodo D660. La primera resistencia R610 y el termistor NTC 630 están conectados en serie entre un voltaje de alimentación y un terminal de referencia, y la segunda resistencia R620 está conectada en paralelo con el termistor NTC 630. El termistor NTC 630 es un dispositivo de Coeficiente de Temperatura Negativo (NTC) que tiene una resistencia que disminuye en respuesta a un aumento en la temperatura, y que estará típicamente físicamente dispuesto en la proximidad de las baterías individuales dentro de cada unidad de batería respectiva. Se apreciará que una pluralidad de termistores pueden ser proporcionados alternativamente, por ejemplo, con cada conectado en paralelo y dispuesto físicamente próximo a una batería individual dentro de la unidad de batería 601 respectiva, ya que la presente invención no está limitada sólo a un único termistor. [0095] En operación, la resistencia R610, el termistor NTC 630, y la resistencia R620 operan como un divisor de voltaje, la salida del cual es la conexión común de la R610, el NTC 630, y la R620. La salida del divisor de voltaje es indicativa de la temperatura detectada por el termistor NTC 630. Cuando la temperatura de la unidad de batería aumenta, la resistencia del termistor NTC 630 disminuye, disminuyendo así la resistencia combinada del NTC 630 y la R620, y aumentando el voltaje caído a través de la R610.

[0096] La salida del divisor de voltaje formada por la conexión común de la R610, el NTC 630 y la R620 está conectada a la entrada de un regulador B650 o amplificador de ganancia de unidad, con la salida del regulador B650 estando provista al cátodo del diodo D660. El ánodo del diodo D660 proporciona una señal analógica en la línea 665 que puede estar combinada con las señales de otras unidades de batería para identificar la temperatura más alta de cualquiera de las unidades de batería 601A—601N que están conectadas operativamente a la misma, En operación, el diodo D660 actúa como un interruptor de selección seleccionando la unidad de batería con la temperatura más alta (lo que en la realización recogida en la Figura 11A, proporcionará el voltaje más bajo).

[0097] La salida del diodo D660 de cada uno de los circuitos de monitorización de unidades de batería 605A-N es entonces proporcionado a un amplificador A670, la entrada del cual está conectada por una resistencia pull-up R640 a un voltaje de alimentación. Ventajosamente, el voltaje de alimentación al que la resistencia pull-up R640 está conectada puede ser el mismo que el voltaje de alimentación a la que la R610 está conectada, permitiendo que el bus analógico que conecta cada una de la pluralidad de circuitos de monitorización de unidades de batería incluya sólo tres conductores; una línea de señal común 665, una línea de voltaje de alimentación y una tierra común. El amplificador A670 regula y reduce la amplitud de la señal recibida en la línea 665 y proporciona una señal regulada y disminuida en una línea de datos 690. Esa señal regulada es después proporcionada a un convertidor A/D 680 que convierte la señal recibida en la línea de datos 690 aun valor digital y proporciona el valor digital de salida al controlador 116. La salida del valor digital por el convertidor A/D es indicativa de la temperatura más alta de cualquiera de las unidades de batería individuales 601 que están operativamente conectadas al SAI 100. Como se analiza más adelante, la resistencia pull-up R640, el amplificador A670, y el convertidor A/D 680 pueden ser compartidos entre la pluralidad de circuitos de monitorización de unidades de batería 605A-N para reducir más el número de componentes eléctricos individuales usados para implementar el circuito de monitorización de baterías

600.

[0098] En la realización ilustrada en la Figura 11A, el convertidor A/D 680 es un convertidor A/D de 12 bits que proporciona un valor de bit en un formato Q-11 que puede oscilar en un valor de entre = y 1400. Sin embargo, se debe apreciar que otros tipos de convertidores A/D, formatos de datos, e intervalos pueden ser utilizados, ya que la presente invención no está limitada a un tipo particular de convertidor A/D, a un formato particular, o a un intervalo particular en los valores. De acuerdo con una realización de la presente invención, la salida del valor digital por el convertidor A/D puede ser convertida a una temperatura por la siguiente ecuación:

T[C] = -3,67373E-08 * x3 + 1,0773E-04 * x2 – 1,5229E-01 * x + 96,471;

donde “x” es un valor de bit proporcionado por el convertidor A/D 680. En una realización, el valor del bit puede ser convertido a una temperatura de acuerdo con la ecuación anterior por un Procesador de Señales Digitales (DSP) en el controlador 116. Se debe apreciar que la presente invención no está limitada al uso de un DSP para convertir valores de bit a una temperatura, ya que se pueden utilizar un número de métodos alternativos. Por ejemplo, en lugar de utilizar un DSP, puede ser proporcionada una tabla de consulta a la que puede acceder el controlador 116 que correlaciona valores de bit con temperatura. La Figura 11B ilustra gráficamente como el valor de bit proporcionado por el convertidor A/D puede corresponder a la temperatura dentro de una unidad de batería.

[0099] De acuerdo con una realización, la resistencia pull-up R640, el amplificador A670, y el convertidor A/D 680 pueden estar físicamente dispuestos dentro del SAI 100, en lugar de dentro de una unidad de batería individual, a pesar de que la presente invención no está así limitada. Por ejemplo, estos componentes pueden estar físicamente dispuestos en una placa de circuito dentro del controlador 116, de tal forma que las unidades de batería pueden ser fácilmente añadidas o retiradas del sistema simplemente conectando en cadena los conductores que traen el voltaje de alimentación, la tierra común, y la línea de señal 665. Tal configuración minimiza el coste de cada uno de los circuitos de monitorización de unidades de batería utilizando sólo un único convertidor A/D, en lugar de replicar está función dentro de cada circuito de monitorización de unidades de batería individual. Además, disponer físicamente el convertidor A/D fuera del circuito de monitorización de unidades de batería evita cualquier problema de ruido que pueda estar asociado con transmitir señales digitales.

[0100] De acuerdo con otra realización de la presente invención, en lugar de utilizar un regulador B650 o un amplificador de ganancia de unidad de la manera recogida en la Figura 11A, se puede utilizar un amplificador de ganancia alta en su lugar. Esta realización alternativa todavía permite que las señales de salida analógicas de cada una de la pluralidad de unidades de batería están puestas en una OR juntas, pero reduce el impacto de la caída del diodo a través de las D660A-N y hace circuito de monitorización de baterías 600 menos sensible a las variaciones y/o diferencias de comportamiento dependiente de la temperatura de los componentes que se puede anticipar que ocurran durante la producción. Esta realización es ahora descrita con respecto a la Figura 11C. [0101] Como se recoge en la Figura 11C, la salida del divisor de voltaje formada por la conexión común de la R610, el NTC 630, y la R620 puede ser proporcionada a la no-inversa (es decir, entrada positiva o +) de un amplificador de ganancia alta, con la salida del amplificador de ganancia alta estando proporcionada al cátodo del diodo D660. El ánodo del diodo D660 está conectado a la entrada inversa (es decir, la entrada negativa o -) del amplificador de ganancia alta respectivo y también conectada a los ánodos de los diodos de los otros circuitos de monitorización de unidades de batería 605B-N. De esta manera, cada circuito de monitorización de unidades de batería 605 incluye el diodo D660 dentro de un circuito de regulación de ganancia de unidad de retroalimentación, y por lo tanto la caída de voltaje a través del diodo se vuelve menos importante para la precisión del circuito. Esto puede ser significativo, ya que la caída del diodo a través de los diferentes diodos D660A-N puede sufrir de variaciones de componentes grandes y puede ser altamente dependiente de la temperatura. Se debe apreciar que otras topologías de retroalimentación negativa pueden ser alternativamente utilizadas para implementar la operación del regulador B650 y hacer el circuito menos sensible a las variaciones de componentes, ya que la presente invención no está limitada a la configuración específica mostrada en la Figura 11C.

[0102] De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un circuito de monitorización de baterías 700 que es capaz de monitorizar el número de unidades de batería conectadas operativamente al SAI 100. De esta información, que puede ser proporcionada al controlador 116, el controlador puede determinar el tamaño, por ejemplo, en Amp-horas, del banco de unidades de batería conectadas operativamente al SAI 100, y puede ajustar cualquier algoritmo de tiempo de ejecución usado por el SAI durante el modo de operación de batería. El circuito de monitorización de baterías de esta realización puede también detectar si un fusible (o interruptor automático) está fundido (o disparado) en cualquiera de las unidades de batería conectadas externamente (o internamente). Ventajosamente, el circuito de monitorización de baterías de esta realización puede ser combinado con el circuito de monitorización de baterías descrito anteriormente con respecto a las Figuras 11A-11C con poco cableado adicional, y pocos componentes adicionales. A este respecto, se puede añadir sólo una única línea de señal adicional, y sólo se necesita añadir una única resistencia pasiva.

[0103] Como se ilustra en la Figura 12, una única resistencia R710 es conectada a tierra para cada juego de dos unidades de batería 701 instaladas en la estructura de baterías 705. Se debe apreciar que la batería 118 de la Figura 3 puede ser implementada utilizando un número de unidades de batería o módulos instalados internamente en el SAI 100 o externamente con todas las unidades de batería conectadas operativamente en paralelo, y la estructura de batería 705 puede ser una estructura de batería interna o una estructura de batería externa. Además cada unidad de batería puede incluir un número de baterías individuales acopladas en serie o en paralelo, dependiendo de los requisitos del equipo con el que el SAI es utilizado.

[0104] La única resistencia R710 puede ser conectada a tierra a través del interruptor 720, que puede ser un interruptor mecánico o un interruptor electrónico 720, como un transistor MOS. Este interruptor 720 puede ser activado manualmente o electrónicamente a través del procedimiento de instalación de las unidades de batería. En una realización, descrita en detalle más adelante, donde el circuito de monitorización de baterías 600 de las Figuras 11A-C está combinado con el circuito de monitorización de baterías 700 de la Figura 12, la resistencia R710 puede ser conectada a tierra a través de un interruptor electrónico, como un MOSFET, que es activado por un comparador de voltaje que compara el voltaje a través del NTC 630 para identificar cuando está conectada una unidad de batería, sin ninguna intervención manual. Alternativamente, el interruptor 720 puede ser un fusible que es instalado para cada par de unidades de batería, un extremo del cual está conectado a una tierra común.

[0105] Como se recoge en la Figura 12, un terminal de la resistencia R710 está conectado al interruptor o fusible 720, y el otro terminal de la resistencia R710 está conectado a una línea de señal común 760 que es compartida entre cada una de la pluralidad de unidades de batería externas (y/o internas) 701 y/o estructuras de batería 705. Como unidades de batería adicionales están conectadas a la línea de señal común 760, la resistencia efectiva de la combinación paralela de resistencias R710 disminuye, resultando en un aumento en el voltaje proporcionado a la línea de señal común 760. Este nivel de voltaje puede ser detectado para determinar el número de unidades de batería que están conectadas operativamente al SAI 100.

[0106] Cada estructura de batería 705 puede incluir un interruptor 750 que está conectado entre la línea de señal común 760 y la tierra común. El interruptor 750 puede estar asociado con un fusible o un interruptor automático (no mostrado), de tal forma que el interruptor es activado (cerrado) en el caso de que el fusible se funda o el interruptor automático se dispara. Como es conocido para aquellos expertos en la materia, muchos fusibles y/o interruptores automáticos son equipados con un interruptor asociado que es activado por una pequeña clavija u otro mecanismo que salte cuando el fusible se funde o el interruptor automático se dispara. La línea de señal común 760 es atraída con fuerza a la tierra común en el caso de que el fusible o el interruptor automático asociado con el interruptor 750 se funda o se dispare. Dicho interruptor puede también ser proporcionado en cualquiera de las unidades de batería para detectar una condición de fallo. Se debe apreciar que en el caso de que el interruptor 750 sea activado en una de las estructuras de baterías externas o internas, la línea de señal común 760 será conectada a tierra, y puede no ser posible detectar el número de unidades de batería funcionales conectadas operativamente al SAI 100. Por esta razón, el controlador 116 puede usar valores conservadores para determinar el tiempo de ejecución durante el modo de reserva de batería y el nivel de corriente de carga máximo usado para cargar las baterías.

[0107] La línea de señal común 760 de cada uno de los pares de unidades de batería 701 está vinculada a un voltaje de alimentación a través de una resistencia pull-up R740 y a la tierra común a través de una resistencia pulldown R730 y proporcionada a la entrada de un amplificador A770. El amplificador A770 regula y reduce la amplitud de la señal recibida en la línea de señal común 760 y proporciona la señal regulada y reducida en una línea de datos 790 a la entrada de un convertidor A/A 780. El convertidor de A/D convierte la señal recibida en la línea de datos 790 a un valor digital y proporciona el valor digital de salida al controlador 116. La salida del valor digital por el convertidor A/D es indicativa del número de pares de unidades de batería que están operativamente conectadas al SAI 100.

[0108] En la realización ilustrada en la Figura 12, el convertidor A/D 780 es un convertidor A/D de 12 bits que proporciona un valor de bit en un formato Q-11 que puede oscilar en valor entre 0 y aproximadamente 1200. Como se analizará más adelante, el valor de bit proporcionado por la salida del convertidor A/D 780 es inversamente proporcional al número de unidades de batería conectadas operativamente al SAI 100. Se debe apreciar que se pueden usar otro tipo de convertidores A/D, formatos de datos, e intervalos, ya que la presente invención no está limitada a un tipo particular de convertidor A/D, a un formato particular, o a un intervalo particular en los valores. De acuerdo con una realización de la presente invención, y donde cada uno de los pares de unidades de batería tienen aproximadamente el mismo tamaño, en términos de Amp-horas, el tamaño total del banco de baterías operativamente conectadas al SAI 100 puede ser determinado de acuerdo con la siguiente ecuación:

Tamaño de Batería[Ah] = (27584-15,6+x)/x;

donde “x” es el valor del bit proporcionado por el convertidor A/D 780, y cada unidad de batería tiene un tamaño nominal de aproximadamente 7,2 Ah. Los valores de bit menores que aproximadamente 50 indicarán que un fusible

o interruptor automático asociado con el interruptor 750 se ha fundido en uno de los módulos de batería.

[0109] En una realización, el valor de bit proporcionado por el convertidor A/D 780 puede ser convertido a un tamaño, en AMp-horas de acuerdo con la ecuación anterior por un Procesador de Señales Digitales (DSP) u otro procesador en el controlador 116. Se debe apreciar que la presente invención no está limitada al uso de un DSP para convertir los valores de bit a un tamaño del banco de baterías, ya que se pueden utilizar un número de métodos alternativos. Por ejemplo, en lugar de utilizar un DSP, se puede proporcionar una tabla de consulta a la que puede acceder el controlador 116 que correlaciona los valores de bits con el tamaño del banco de baterías.

[0110] Como se ha señalado anteriormente, en una realización de la presente invención, cada par de unidades de batería 701 es de un tamaño fijo, en términos de AMp-horas, de tal forma que el tamaño del banco de baterías conectado operativamente al SAI 100 puede ser fácilmente determinado. Sin embargo, se debe apreciar que la presente invención no está limitada unidades de batería o módulos de batería que tengan un tamaño fijo, ya que también se pueden alojar unidades de batería de tamaño variable. Por ejemplo, las unidades de batería que tienen diferentes tamaños pueden ser cada una provistas con una resistencia R710 cuyo valor de resistencia varía dependiendo del tamaño, por ejemplo, en términos de Amp-horas, de la unidad de batería con la que está asociada. Como un ejemplo, el valor de resistencia de la resistencia R710 podría ser inversamente proporcional al índice de tamaño de la unidad de batería asociada.

[0111] De acuerdo con una realización de la presente invención, las resistencias R730, R740, el amplificador A770 y el convertidor A/D 780 pueden estar físicamente dispuestos dentro del SAI 100, por ejemplo, dentro del controlador

116. Esto permite que el costo de esa parte del circuito de monitorización provisto con las unidades de batería sea mínimo, ya que las unidades de batería pueden ser fácilmente añadidas o retiradas.

[0112] Ventajosamente, el circuito de monitorización de baterías 700 puede ser utilizado junto con el circuito de monitorización de baterías 600 descrito anteriormente con respecto a las Figuras 11A-11B. A este respecto, ambos circuitos de monitorización de baterías pueden compartir el mismo voltaje de alimentación y las conexiones de tierra comunes, de tal manera que se puede usar un bus analógico que comprende sólo cuatro conductores (por ejemplo, l alinea de señal 690, la línea de señal 790, y el voltaje de alimentación común y las líneas de tierra). En una realización, donde el circuito de monitorización de baterías 600 de las Figuras 11A-C está combinado con el circuito de monitorización de baterías 700 de la Figura 12, la resistencia R710 puede ser conectada a tierra a través de un interruptor electrónico 720, como un MOSFET, que es activado por un comparador de voltaje. El comparador de voltaje puede comparar el voltaje a través de uno o cada termistor NTC 630 de cada par de unidades de batería con la salida de un divisor de voltaje fijo (por ejemplo, conectado al voltaje de salida) para distinguir cuando una unidad de batería está conectada, sin requerir cualquier dispositivo eléctrico o mecánico adicional o líneas de señales, y sin la necesidad de cualquier intervención manual.

[0113] De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, el SAI 100 puede incluir un circuito de control de revisión que es capaz de detectar el nivel de revisión de las placas de circuito impresas individuales dentro del sistema del SAI y comunicar esa información al controlador 116. Como será conocido por aquellos expertos en la materia, durante la vida de un producto, especialmente un producto complejo, como un sistema SAI, se pueden hacer varias revisiones en el hardware o el firmware a una o más de las diferentes placas de circuito o módulos que están combinadas para formar el producto. Por ejemplo, en un sistema SAI, un cambio de hardware o incluso de firmware de las placas de circuito impresas o módulos puede cambiar el factor de escala proporcionado por un sensor de corriente, o pueden afectar a valores para la frecuencia de conmutación, periodo de inactividad, etc. usados por el circuito de corrección del factor de alimentación (PFC), los inversores, o el cargador de baterías. En general, se desea que nuevos lanzamientos de firmware o software usados por el controlador 116 sean capaces de operar seguramente y/o eficientemente revisiones más viejas de las varias placas de circuito impresas o módulos que juntas forman el sistema SAI.

[0114] Con frecuencia, en los sistemas SAI convencionales, la capacidad para detectar el estado de revisión de varias placas de circuito impresas o módulos puede depender de un operador que sea capaz de detectar físicamente el estado de revisión de cada una de las varias placas o módulos de circuito impresas, y comunicar esa información a alguien con la capacidad de modificar la operación del controlador para acomodar los niveles de revisión variantes. Con frecuencia, esto puede ser difícil donde los varios módulos están escondidos de la vista, está sujeto a error humano, y puede requerir la reprogramación manual de parámetros ciertos.

[0115] Sin embargo, de acuerdo a una realización de la presente invención, se proporciona una manera económica y automatizada de detectar el estado de revisión de varios módulos. Este aspecto de la presente invención es ahora descrito con respecto a la Figura 13.

[0116] Como se muestra en la Figura 13, el SAI 100 puede incluir un circuito de control de revisión 800 que es capaz de identificar el estado de revisión de una pluralidad de distintos módulos o placas de circuitos impresas 801A-F y 815A-B que juntas pueden formar al menos una parte de un sistema SAI. De acuerdo con una realización de la presente invención, el circuito de control de revisión 800 puede utilizar un bus analógico que puede incluir sólo una única línea de señal 870 que es distribuida entre los varios módulos o placas de circuito. Esta única línea de señal 870 puede estar conectada en cadena entre los varios módulos o placas de circuito y proporcionada al controlador 116 en forma de una señal digital que puede ser después utilizada para modificar, si es necesario, los valores de operación y parámetros utilizados por el controlador para controlar la operación del SAI 100.

[0117] La representación esquemática simplificada del circuito de revisión de control ilustrado en la Figura 13 es representativa de un sistema más grande en el que hay un número de placas de circuito impresas o módulos distintos. Por ejemplo, en la Figura 13, cada una de las placas de circuito impresas 815A y 815B identificadas como Placas de Interfaz de Alimentación pueden contener módulos asociados con el circuito de carga de baterías 125 y filtros de entrada/salida para el rectificador/circuito PFC 114 y el circuito inversor 120, mientras cada una de las placas de circuito impresas 801A-801C y 801D-801F identificadas como Placas de Alimentación pueden contener módulos asociados con cada fase del circuito PFC en un sistema SAI de tres fases y/o el circuito inversor 120. Se debe apreciar que en sistemas más pequeños, se necesitará acomodar un número más pequeño de placas de circuito impresas o módulos distintos.

[0118] Como se muestra en la Figura 13, cada placa de circuito impresa o módulo 801 incluye un interruptor térmico 810 y una resistencia codificada 812 que están conectadas en paralelo entre la línea de señal 813 y una tierra común. Se espera que el interruptor térmico 810 sea abierto durante las condiciones de operación normales, pero que se haga cortocircuito en el caso de que exista una condición de temperatura alta en la placa de circuito impresa o módulo asociado 801.

[0119] En la realización recogida en la Figura 13, cada resistencia codificada 812 puede tener uno o dos valores de resistencia indicativos del nivel de revisión de la placa o módulo. Se debe apreciar que se pueden suministrar más de dos valores de resistencia diferentes, ya que la presente invención no está limitada a solo dos valores. Sin embargo, se debe apreciar que sólo un número limitado de valores de resistencia diferentes serán necesarios para reflejar revisiones relativamente significativas, ya que las revisiones menores que no requieren ningún cambio significativo en la operación del controlador no necesitan ser caracterizadas. En la realización ilustrada se espera que cada una de las placas de circuito impresas o módulos 801A-801C tenga el mismo nivel de revisión, a pesar de que en un sistema SAI mayor, el nivel de revisión de los módulos 801A-C puede diferir de los de 801D-F.

[0120] Bajo condiciones de operación normales (por ejemplo, cuando no existe una condición de temperatura elevada y el interruptor térmico está cerrado), cada una de las placas de circuito impresas o módulos 801 proporciona uno de los dos valores de resistencia en la línea 813 que están conectados en común. La combinación en paralelo de sus resistencias asumirá por lo tanto uno o dos valores de resistencia. La resistencia combinada presente en la línea 813 de cada uno de las placas de circuito impresas o módulos 801 está conectada en serie con una resistencia codificada 817 presente en la placa de circuito impresa o módulo 815. En la realización ilustrada, cada resistencia codificada 817 puede tener uno de dos valores de resistencia indicativos del nivel de revisión de esa placa o módulo. Se debe apreciar de nuevo que se pueden proporcionar más de dos valores de resistencia, ya que la presente invención no está limitada a un número particular de valores de resistencia.

[0121] La combinación en paralelo de las resistencias 817A y 817B cada una en serie con la combinación en paralelo de las resistencias 812A-C y 812D-F proporciona uno de sete valores de resistencia diferentes (o intervalos de valores de resistencia) que puede ser usado para detectar el estado de revisión de cada placa de circuito impresa

o módulo 801A-F y 815A-B., como se ilustra en las Tablas 3 y 4 y se analiza más adelante. El valor de resistencia combinado en la línea de señal 870 es proporcionado a un amplificador 840, la entrada del cual está conectada a una fuente de corriente 820 y a la resistencia 830. El amplificador 840 regula y reduce la amplitud de la señal recibida en la línea de señal 870 y proporciona la señal regulada y reducida a la entrada de un convertidor A/D 850 en la línea 860.

[0122] En la realización ilustrada en la Figura 13, el convertidor A/D 850 es un convertidor de 12 bits que proporciona un valor de bit en un formato Q-11 que puede oscilar en valor entre -2048 y aproximadamente 2048. Como se indica con respecto a las tablas 3 y 4 más adelante, el valor de bit proporcionado por la salida del convertidor A/D 850 es indicativo del estado de revisión de las placas de circuito impresas o módulos 801A-F y 815A-B. En las tablas siguientes, la Tabla 3 representa el nivel de estado de revisión de las placas de circuito impresas 801A-F y 815A-B en base al valor de bit medido proporcionado por el convertidor A/D 850 para un sistema SAI más pequeño (10/15kVA 208V y 15/20kVA 400V), y la Tabla 4 representa el nivel del estado de revisión de las placas de circuito impresas 801A-F y 815A-B en base al valor de bit medido proporcionado por el convertidor A/D para un sistema SAI más grande (20/30kVA 208V y 30/40kVA 400V).

[0123] Se debe apreciar que se pueden usar otros tipos de convertidores A/D, formatos de datos, e intervalos, ya que la presente invención no está limitada a un tipo particular de convertidor A/D, a un formato particular, o a un intervalo particular en los valores. De acuerdo con una realización de la presente invención, el valor de bit proporcionado por el convertidor A/D es leído por un procesador en el controlador 116 y comparado con una tabla de consulta almacenada en una memoria del controlador 116. El controlador 116 puede entonces determinar los parámetros apropiados y/o rutinas de control a utilizar. Típicamente el valor de bit proporcionado por el convertidor A/D 850 será leído durante una rutina de iniciación por el controlador 116, o cuando la placa de circuito impresa o módulo conectado en caliente en el estado de encendido, a pasar de que la presente invención no está así limitada.

[0124] A pesar de que la realización de la Figura 13 ha sido descrita con respecto a siete valores de resistencia diferentes o valores de intervalos de resistencia (por ejemplo, seis valores diferentes o intervalos de valor correspondientes a diferentes niveles de revisión de las placas de circuito impresas o módulos 801A-F y 815A-B, y un valor o intervalo de valor correspondiente a una condición de temperatura alta o circuito elevado), se debe apreciar que se pueden detectar más de siete niveles de estado de revisión diferentes. Por ejemplo, se pueden proporcionar valores de resistencia adicionales para las resistencias 812 y 817, y los intervalos de los valores de bit reducidos para acomodar a los mismos. Habiendo descrito así al menos una realización ilustrativa de la invención, a aquellos expertos en la materia se les ocurrirán varias alteraciones, modificaciones y mejoras. Por lo tanto, la descripción precedente es a modo de ejemplo solamente y no se pretende que sea limitativa. El límite de la invención está definido sólo en las reivindicaciones siguientes y en los equivalentes de las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES

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.
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;

5 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.

10 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 15 de voltajes desde el segundo valor de voltaje a un nivel de voltaje de cero.