ES2901104T3 - Regleta inteligente con gestión de relés biestables para reducir la entrada de corriente - Google Patents

Abstract

Una unidad de distribución de alimentación, PDU, que comprende: al menos un par de receptáculos de alimentación (10a) configurados para permitir la conexión de un par de cables de alimentación de corriente alterna, abreviado CA, de un par de dispositivos externos a la PDU; un controlador de receptáculos de derivación, BRC, que tiene al menos un par de relés biestables (40) asociados con el al menos un par de receptáculos de alimentación para suministrar alimentación de CA al al menos un par de receptáculos de alimentación desde una fuente de alimentación de CA externa, teniendo cada relé biestable del al menos un par de relés biestables contactos que pueden ajustarse a una posición abierta y a una posición cerrada; el BRC está configurado además para supervisar un parámetro de una tensión de línea procedente de la fuente de alimentación de CA externa, y para utilizar el parámetro supervisado para detectar la inminencia de una pérdida de alimentación de CA, y para conmutar cada uno de dichos relés biestables, si dichos relés biestables están en una posición cerrada inmediatamente antes de la pérdida de alimentación, a una posición abierta antes de que se produzca una condición de pérdida de alimentación de CA; y un controlador de la unidad de distribución de alimentación del rack, RPDUC, configurado para comunicarse con el BRC y supervisar el estado de cada uno de los relés biestables de la pareja de relés biestables, y ordenar al BRC que cierre selectivamente cada uno de los relés biestables, que estaban en posición cerrada inmediatamente antes de que se perdiera la alimentación, una vez que se restablezca la alimentación de CA.

Description

DESCRIPCIÓN

Regleta inteligente con gestión de relés biestables para reducir la entrada de corriente

Campo

La presente divulgación se refiere a regletas de enchufes inteligentes con relés biestables y, más particularmente, a una regleta de enchufes inteligente que es capaz de controlar una pluralidad de relés biestables de manera que se limite la corriente de entrada, o corriente de sobretensión de entrada, cuando se encienden los dispositivos externos alimentados por la regleta inteligente.

Antecedentes

Esta sección proporciona información de antecedentes relacionada con la presente divulgación que no es necesariamente del estado de la técnica.

Ciertos modelos de regletas de alimentación inteligentes utilizan relés de alimentación, típicamente con un valor nominal inferior a 250V 20Arms, para conmutar una línea de un receptáculo con el propósito principal de reiniciar un dispositivo de carga conectado, por ejemplo, un servidor. Dependiendo del diseño de la fuente de alimentación interna del dispositivo de carga, pueden producirse importantes corrientes de entrada mientras sus condensadores de entrada se cargan en el momento en que se cierran los contactos del relé. Esta breve, pero gran sobrecarga de corriente puede dañar permanentemente los contactos del relé, es decir soldarlos, por lo que dejan de ser operativos. También puede provocar el disparo del dispositivo de protección del circuito anterior, normalmente un disyuntor. Algunos fabricantes de relés ofrecen dispositivos más caros que pueden soportar picos de corriente momentáneos de hasta cuatro veces su valor nominal. Para complementar aún más la protección de los contactos del relé, se pueden mitigar las corrientes de entrada mediante la sincronización coordinada del cierre del relé en función del paso por cero de la tensión de la frecuencia de la línea.

El documento US 2014/218008 divulga una unidad de distribución de alimentación que comprende al menos un receptáculo de alimentación configurado para permitir la fijación de un cable de alimentación de corriente alterna de un dispositivo externo al receptáculo de alimentación.

Una serie de regletas de alimentación, comúnmente denominadas PDU del rack, tienen capacidades de conmutación asociadas a todos los receptáculos. PDU significa unidad de distribución de alimentación y una PDU del rack se utiliza en los racks que albergan equipos electrónicos, como los servidores. La razón principal de las capacidades de conmutación ha sido doble: (a) poder reciclar a distancia la alimentación a un equipo conectado que esté colgado; y (b) poder poner en marcha de forma secuencial todos los equipos conectados para garantizar que los interruptores de aguas arriba no se disparen debido a que todas las cargas conectadas estén tomando altas corrientes de entrada simultáneamente. Las cargas típicas de TI (tecnología de la información), por ejemplo los servidores, pueden consumir hasta 5 veces su corriente normal en el momento de la puesta en marcha. En el pasado, las capacidades mencionadas se han abordado normalmente mediante el uso de relés de estado sólido en cada receptáculo.

Los relés biestables se utilizan cada vez más en las PDU del rack, ya que son más eficientes energéticamente, ya que sus bobinas no necesitan permanecer energizadas para mantener el estado de sus contactos. En un relé biestable de este tipo, la bobina es pulsada para cambiar el estado de los contactos de abierto a cerrado y viceversa. Los contactos permanecerán entonces en su estado actual hasta que se vuelva a pulsar la bobina. Por el contrario, en un relé típico normalmente abierto, cuando se desea cerrar los contactos del relé, la bobina del relé debe ser energizada y mantenerse energizada para mantener los contactos cerrados. Cuando la bobina del típico relé normalmente abierto se desenergiza, los contactos del relé vuelven a su estado normalmente abierto. Del mismo modo, en un típico relé normalmente cerrado, cuando se desea abrir los contactos del relé, la bobina del relé debe ser energizada y mantenerse energizada para mantener los contactos abiertos. Cuando la bobina del típico relé normalmente cerrado se desenergiza, los contactos del relé vuelven a su estado normalmente cerrado. En las PDU del rack que tienen relés biestables, los relés biestables que se cierran cuando hay una pérdida de alimentación permanecerán cerrados. Cuando se restablece el suministro eléctrico, la corriente de entrada acumulada a través de los relés biestables cerrados puede provocar el disparo del dispositivo de protección del circuito anterior, normalmente un disyuntor.

Sumario

En un aspecto, la presente invención se refiere a una unidad de distribución de alimentación (PDU) como se define en la reivindicación 1.

En otro aspecto, la presente divulgación, que no pertenece a la invención, se refiere a una unidad de distribución de alimentación (PDU) que puede comprender al menos un receptáculo de alimentación configurado para permitir la conexión de un cable de alimentación de corriente alterna (CA) de un dispositivo externo al receptáculo de alimentación. Puede incluirse un controlador de receptáculo derivado (BRC) que tiene una pluralidad de relés biestables y que está asociado con el al menos un receptáculo de alimentación, para suministrar alimentación de CA al al menos un receptáculo de alimentación desde una fuente de alimentación de CA externa. Cada uno de los relés biestables puede tener contactos capaces de ser ajustados a una posición abierta y a una posición cerrada. El BRC puede estar configurado además para monitorizar una frecuencia de una tensión de línea procedente de la fuente de alimentación de CA externa, y para utilizar la frecuencia monitorizada para detectar cuándo se produce una pérdida de alimentación de CA, y para conmutar uno o más de los relés biestables que se encuentran en una posición cerrada a una posición abierta tras la detección de una condición de pérdida de alimentación de CA. El BRC puede detectar además una condición de pérdida de alimentación de CA mediante la supervisión de la frecuencia de la tensión de línea y la determinación, a partir de la información relativa a un cruce por cero de la frecuencia supervisada, de que se ha producido una condición de pérdida de alimentación de CA. También puede incluirse un controlador de la unidad de distribución de alimentación del rack (RPDUC) que está configurado para comunicarse con el BRC y para controlar los relés biestables, de manera que los relés que estaban previamente en una posición cerrada antes de la condición de pérdida de alimentación de CA se ordenan secuencialmente para volver a cerrarse después de que se restablezca la alimentación de CA, de una manera que limita una entrada de corriente a la PDU. En otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para supervisar y controlar una aplicación de alimentación de CA a una pluralidad de dispositivos de centros de datos. El procedimiento puede comprender la provisión de al menos un receptáculo de alimentación de CA que forme un punto de fijación de alimentación para un cable de alimentación de corriente alterna (CA) de un dispositivo de centro de datos independiente. El procedimiento también puede comprender el uso de un controlador de receptáculo de derivación (BRC) que tenga al menos un relé biestable asociado con el receptáculo de alimentación para suministrar alimentación de CA al receptáculo de alimentación de CA desde una fuente de alimentación de CA externa, el relé biestable tiene contactos que pueden ajustarse a una posición abierta y a una posición cerrada. El BRC puede utilizarse para supervisar un parámetro asociado a una tensión de línea de la fuente de alimentación de CA externa. El parámetro supervisado puede utilizarse para detectar cuándo está a punto de producirse una pérdida de alimentación de CA. En respuesta a la detección de una pérdida inminente de la alimentación de CA, el BRC puede utilizarse para conmutar el relé biestable, si el relé biestable está actualmente en una posición cerrada inmediatamente antes de que se pierda la alimentación, a una posición abierta, antes de que se pierda la alimentación del BRC. Se puede utilizar un controlador de la unidad de distribución de alimentación del rack (RPDUC) que está configurado para comunicarse con el BRC y para supervisar un estado del relé biestable, y para ordenar al BRC que cierre el relé biestable después de que se restablezca la alimentación de CA.

Dibujos

Los dibujos descritos en la presente solicitud son sólo para fines ilustrativos de las realizaciones seleccionadas y no de todas las posibles implementaciones, y no pretenden limitar el ámbito de la presente divulgación.

La Fig. 1 es un diagrama de bloques de una realización de una PDU de acuerdo con la presente divulgación para supervisar y controlar la alimentación de CA aplicada a cada uno de una pluralidad de receptores de alimentación de CA de la PDU;

La Fig. 2 es un diagrama de bloques de alto nivel del RPDUC de acuerdo con una realización de la presente divulgación;

La Fig. 3 es un diagrama de bloques de una de las formas de realización del CPLD utilizado en el BRC; y La Fig. 4 ilustra ocho (8) relés biestables dispuestos en dos sub-bancos (es decir, el sub-banco A y el subbanco B).

Las designaciones de referencia correspondientes indican las partes correspondientes en las diversas vistas de los dibujos.

Descripción detallada

Las realizaciones de ejemplo se describirán ahora de forma más completa con referencia a los dibujos adjuntos.

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, los relés biestables de una regleta de distribución de alimentación inteligente se gestionan de manera que la corriente de entrada se minimiza al restaurar la alimentación después de una pérdida de alimentación. Como los relés son biestables, su último estado es persistente independientemente del estado de la alimentación. En caso de pérdida de alimentación, los relés biestables se controlan de manera que todos los relés biestables cerrados se abren automáticamente. La pérdida de alimentación puede deberse a la pérdida de la fuente de alimentación de CA de una empresa de suministro eléctrico, al fallo de un sistema de alimentación ininterrumpida ("UPS") situado antes de la regleta inteligente de distribución de alimentación que proporciona alimentación a la regleta inteligente de distribución de alimentación, o a la activación de un disyuntor debido a condiciones de sobrecorriente. En el siguiente ciclo de encendido, los relés biestables que deben cerrarse se cierran secuencialmente con cada uno de dichos relés biestables cerrado por cada N ciclos de línea para minimizar la corriente de entrada general y evitar que el interruptor de circuito de aguas arriba se dispare. La frecuencia de la línea se monitoriza y la detección de la pérdida de frecuencia de la línea indica una pérdida inminente de alimentación, lo que hace que se abran los relés biestables. Cada relé biestable que debe cerrarse durante el siguiente ciclo de encendido se cierra durante el ciclo de encendido en un punto de tensión mínima (cruce de tensión cero) de la frecuencia de línea para minimizar el arco de los contactos y la corriente de entrada a través de sus contactos de relé. Los relés biestables pueden abrirse en un punto de corriente mínima (cruce de corriente cero) de la frecuencia de la línea para minimizar el arco de los contactos.

Con referencia a la Fig. 1 de los dibujos, se describe una PDU del rack ilustrativa de acuerdo con la presente divulgación. En la siguiente descripción, MPH2 10 representa la PDU del rack, y en lo sucesivo se denominará simplemente "MPH 10". Una RPC2000 12 (en adelante simplemente "RPC 12") en este ejemplo puede ser una tarjeta web intercambiable en caliente que se instala en el MPH 10. El RPC 12 puede incluir un microcontrolador 14 y preferiblemente también una memoria no volátil (NV) 16. La RPC 12 también puede incluir una pluralidad de puertos que incluyen, pero no se limitan a, un puerto LAN Ethernet 18, un puerto de expansión/gestión 20, un puerto 22 para el acoplamiento a un módulo de visualización (por ejemplo, "BDM" o "Basic Display Module" disponible en el cesionario de la presente divulgación), uno o más puertos de sensor de 1 hilo 24, un puerto RD-23226 y un puerto USB 28. El MPH 10 incluye además un controlador de PDU del rack (RPDUC) 30 que tiene un microcontrolador 32 y una memoria no volátil 34, y uno o más controladores de receptáculos de derivación (BRC) 36. Cada BRC 36 puede tener un dispositivo lógico programable complejo (CPLD) 38 que tiene un subsistema de detección de tensión y corriente 38a que detecta una pérdida de alimentación de entrada de CA, una pluralidad de relés biestables 40, y un subsistema de detección de interruptor de circuito abierto (OCB) 42 que detecta una condición de interruptor de circuito abierto. El RPDUC 30 está en comunicación bidireccional con cada uno de los BRCs 36 a través de un bus 44. El RPC 12 está en comunicación bidireccional con el RPDUC 30 a través de un bus 46. Se proporciona un interruptor de reestablecimiento 48, que es fácilmente accesible por un usuario a través de una placa frontal del MPH 10, para permitir al usuario iniciar un reestablecimiento duro de los BRCs 36 del sistema 10A.

La Fig. 1 también muestra una pluralidad de disyuntores de derivación (CB) 50. Por disyuntor "de derivación" se entiende que cada uno de los CBs 50 está asociado de forma única a un BRC 36 específico. El subsistema de detección de OCBs 42 monitoriza los CBs 50 para detectar cuando uno o más han sido disparados a una condición de apertura. Y como se ha explicado anteriormente, cada BRC 36 incluye una pluralidad de relés biestables 40, que en una realización específica comprenden ocho (8) relés biestables. Sin embargo, se apreciará que se podría proporcionar un número mayor o menor de relés biestables 40 por derivación. Los relés biestables mecánicos tienen bobinas y contactos mecánicos. Pueden ser relés de una o dos bobinas. Además, puede existir más de un CB 50 para cada BRC 36. Por ejemplo, cada BRC 36 puede tener sus relés biestables dispuestos en dos sub-bancos, con un CB 50 separado asociado a cada sub-banco. Como se utiliza en el presente contexto, cada sub-banco de un BRC 36 es una derivación del BRC.

La Fig. 1 también muestra una pluralidad de receptores de alimentación de CA 10a cada uno de los cuales tiene un primer elemento óptico asociado 10a1 y un segundo elemento óptico 10a2. Los elementos ópticos 10a1 pueden ser cada uno un LED que tiene un primer color, por ejemplo verde, que indica un estado del relé biestable específico 40 asociado con su receptáculo de CA específico 10a. El segundo grupo de elementos ópticos 10a2 puede ser también, por ejemplo, LEDs con un color diferente, por ejemplo rojo, para proporcionar información adicional al usuario. Cada uno de los LEDs verdes 10a1 puede indicar, por ejemplo, que el relé biestable 40 asociado a ese receptáculo de CA 10a específico está cerrado, y un LED verde 10a1 apagado indicaría por tanto que el relé biestable asociado está abierto. La alimentación del MPH 10 puede provenir de un sistema de alimentación ininterrumpida (USP) o de cualquier otra fuente de alimentación de CA.

El RPDUC 30 se muestra con mayor detalle en la Fig. 2. El RPDUC 30 incluye un subsistema de detección de tensión 52 y un subsistema de detección de corriente 54. Los subsistemas 52 y 54 realizan mediciones de tensión RMS en tiempo real y mediciones de corriente RMS, respectivamente, y por lo tanto monitorean la entrada de alimentación de la fuente de alimentación de CA. La información sobre la potencia supervisada puede compartirse con el RPC 12 a través del bus 44. Como se ha indicado anteriormente, el subsistema de detección de tensión y corriente 38a de cada BRC 36 también supervisa la pérdida de alimentación de entrada de CA, por lo que en este sentido hay redundancia de esta característica en el RPDUC 30 y los BRC 36. El subsistema de detección de corriente 54 del RPDUC 30 recibe una señal de corriente de entrada de cada uno de los BRC de derivación (etiquetados colectivamente para simplificar en la Fig. 2 con el número 36) que utiliza para realizar su función de detección de corriente. Cada derivación BRC 36 incluye también una pluralidad de transformadores de corriente (TC) 56 para medir de forma independiente la corriente consumida por los receptores de CA 10a asociados a cada derivación de los relés biestables 40. Las señales de cada TC de derivación 56 se introducen en el subsistema de detección de corriente 54 para su análisis.

El RPC 12 mostrado en la Fig. 1 gestiona, monitoriza y reporta información sobre la medición de alimentación de MPH 10 y el estado de la distribución de alimentación obtenida del RPDUC 30 a los clientes de software en red. El RPDUC 30 proporciona soporte para las mediciones y cálculos de medición de alimentación, la gestión de control y las interfaces de comunicación con el RPC 12, como se ha descrito anteriormente. El RPDUC 30 se comunica con cada BRC 36 y, excepto en caso de pérdida de alimentación, controla los relés biestables 40 de cada BRC enviando mensajes de comando a cada BRC para controlar independientemente cada uno de sus relés biestables 40 asociados.

El BRC 36, y más concretamente su CPLD 38, controla directamente sus relés biestables 40. El BRC 36 también detecta el estado de funcionamiento de cada receptáculo LED y la pérdida de una señal de alimentación de CA a través de la supervisión de la frecuencia de la línea realizada por el subsistema de detección de tensión y corriente 38a, así como utilizando el subsistema OCB 42 para detectar una condición de disyuntor abierto. Los relés biestables 40 de cada BRC 36 en este ejemplo requieren un impulso nominal de 16 mseg a sus bobinas para cambiar de estado, es decir, para abrir o cerrar sus contactos. Una referencia en el presente documento a un relé biestable que está "abierto", significa que sus contactos están abiertos y la alimentación está apagada o interrumpida en el receptáculo 10a al que el relé biestable conmuta la alimentación. Tal y como se utiliza en este documento, "encendido", "apagado", "fallo de alimentación" y "ciclo de alimentación" se refieren a condiciones específicas de la tensión de línea de CA de entrada, que es la alimentación de CA suministrada a los receptáculos 10a a través de los relés biestables 40 de cada BRC 36. El término "estado configurado", cuando se utiliza en relación con los relés biestables 40, significa el estado en el que un determinado relé biestable está configurado para estar (es decir, abierto o cerrado) cuando está encendido.

El RPC 12 ordena al RPDUC 14 a través de un bus de comunicación SMBus (I2C), bus 46 en la Fig. 1 en este ejemplo, que a su vez, ordena al BRC 36 a través de un bus de comunicación SPI, que es el bus 44 en este ejemplo, para configurar el estado del relé de cada relé biestable 40. El RPDUC 30 es capaz de comportarse de forma autónoma sin comandos RPC 12. Los uno o más BRCs 36 son cada uno capaces de un comportamiento autónomo sin comandos RPDUC 30.

Con referencia a la Fig. 3, se muestra con mayor detalle el CPLD 38 de uno de los BRCs 36. En este ejemplo se muestran ocho relés biestables 40-1-408, pero se apreciará que el MPH 10 puede controlar un número mayor o menor de relés biestables 40. El CPLD 38 incluye un controlador de interfaz serie-paralelo ("SPI") 38b que gestiona las comunicaciones con otros subsistemas del CPLD. El CPLD 38 incluye una lógica adecuada para generar señales que ordenen independientemente a los relés biestables 40 que asuman cada uno un primer estado (señales "ESTABLECER") o un segundo estado (señales "REESTABLECER"). El CPLD 38 también incluye lógica para controlar los LEDs verdes 10a1 y los LEDs rojos 10a2. El CPLD puede controlar los LEDs verdes 10a1, de manera que los LEDs verdes 10a1 parpadeen a una primera velocidad cuando un determinado banco de relés biestables 40 esté consumiendo una corriente cercana a un límite superior de corriente predeterminado. El CPLD 38 puede controlar los LEDs verdes 10a1 para que los LEDs verdes 10a1 parpadeen a una segunda velocidad diferente de la primera (por ejemplo, una velocidad más rápida) cuando se produce una condición de sobrecorriente (es decir, un banco dado de relés biestables 40 está consumiendo más corriente de la permitida). El CPLD 38 puede controlar los LEDs rojos 10a2, de manera que todos los LEDs rojos 10a2 permanezcan iluminados continuamente si se produce una condición de sobrecorriente en la que un determinado banco de relés biestables 40 esté consumiendo más corriente de la permitida. Los LEDs rojos 10a2 también pueden ser controlados para parpadear o pulsar si se produce una condición de circuito abierto en la placa.

En los BRCs 36, el subsistema de detección de tensión y corriente 38a de cada CPLD 38 monitoriza la pérdida de frecuencia de línea en los lados de carga de los respectivos CB 50 para cada uno de los BRCs 36. Cada BRC 36 permite dos sub-bancos de distribución de alimentación y la alimentación de corriente alterna puede ser igual o de diferente fase. Cada sub-banco de relés biestables 40 puede tener opcionalmente su propio CPLD 38 y subsistema OCB 42. La Fig. 4 ilustra ocho (8) relés biestables 40-1-408 dispuestos en dos sub-bancos (es decir, el sub-banco A y el sub-banco B).

Cada uno de los uno o más BRCs 36 infiere una pérdida inminente de alimentación detectando una pérdida de frecuencia de línea de la señal de línea de CA de la fuente de alimentación de CA. Cada BRC 36 supervisa la frecuencia de la línea y establece el estado de pérdida real de la frecuencia de la línea después de un breve período durante el cual se ha producido un número inferior al esperado de transiciones de cruce por cero de la tensión de la señal de la línea de CA. Se define una verdadera pérdida de frecuencia de línea cuando se producen menos de tres (3) transiciones de tensión cero o cruces por cero en un intervalo de 32,768 ms, satisfaciendo ambos el funcionamiento de 50/60 Hz. El hardware de detección de paso por cero del BRC 36 tiene histéresis incorporada y digitaliza la frecuencia de la línea. La frecuencia de línea digitalizada se suministra al BRC 36 que utiliza el filtrado digital para un disparo fiable. En este sentido, el BRC 36 cuenta las transiciones de tensión de cruce de cero para hacer esta determinación. El número de transiciones permite en el peor de los casos un retardo de A ciclo para el cruce del cero.

El periodo de detección de la pérdida de frecuencia de la línea debe ser pequeño para que la tensión de la bobina de cada relé biestable 40, derivado de la fuente de alimentación 30a que alimenta todo el sistema 10 (es decir, el RPDUC 30, el BRC 36 y el RPC 12), se mantenga lo suficientemente amplio (típicamente unos 16 ms) para que el BRC 36 pulse los relés biestables 40 que necesitan abrirse al estado abierto. En el peor de los casos, con carga completa, es decir, alimentado a 70Vac y con el RPC 12 totalmente operativo, hay aproximadamente 64ms de tiempo de retención de la fuente de alimentación.

El RPDUC 30 tiene una capacidad similar para supervisar la pérdida de frecuencia de la línea en un lado de la línea del CB 50, como se indica en la línea discontinua 47 de la Fig. 1. Para supervisar la redundancia, su estado de pérdida de frecuencia de línea puede ser comandado o indicado por señales dedicadas a través del bus de comunicación SPI 44 que va a cada BRC 36, de modo que cada BRC 36 puede supervisar y comparar su propio estado de pérdida de línea, con el estado que está siendo reportado por el RPDUC 30, antes de que cualquier acción sea tomada por el BRC 36. Además, el RPDUC 14 puede afirmar una señal dedicada que va a la RPC 12 para hacer que entre en un modo de funcionamiento de baja potencia con el fin de ampliar el tiempo de retención de la fuente de alimentación.

El BRC 36 CPLD 38 no distingue entre la pérdida de alimentación debida a la pérdida de alimentación de la línea o debida a las condiciones de apertura del Cb 50. Por lo tanto, ante la pérdida de alimentación, el BRC 36 controla todos los relés biestables 40 del subbanco afectado para que sus contactos pasen a (o queden en) la condición de abiertos. Es decir, ante la pérdida de alimentación, el BRC 36 abre los relés biestables 40 que están cerrados y deja abiertos los relés biestables que están abiertos.

Un estado del receptáculo 10a comandado anula el comportamiento del estado de encendido autónomo. Es decir, si durante un ciclo de encendido está pendiente un retardo en el encendido de un receptáculo 10a debido a la secuenciación del cierre de los relés biestables 40 que deben cerrarse, una orden separada de encendido de un receptáculo provoca el cierre inmediato de procesamiento del relé biestable 40 para ese receptáculo.

En el arranque inicial del sistema, todos los CB 50 son activados manualmente por un usuario al estado abierto antes de que se aplique la alimentación. Esto hace que el RPDUC 30, al encenderse, ordene de forma autónoma a los BRCs 36 que controlen todos los relés biestables 40 para que se abran inmediatamente para mitigar las corrientes de entrada. A continuación, el RPDUC 30 consulta cada BRC 36 para confirmar que todos sus relés biestables 40 están abiertos y, si lo están, avisa al usuario de que los CBs 50 de ese BRC 36 pueden cerrarse. El LED 10a1 asociado a cada receptáculo 10a se enciende (se ilumina) cuando el relé biestable 40 de ese receptáculo está cerrado, y se apaga cuando el relé biestable de ese receptáculo está abierto. Aunque los relés biestables 40 suelen estar ajustados a la posición "abierta" por defecto en el momento de la fabricación, la aparición de golpes o vibraciones excesivas durante el transporte y/o la instalación puede provocar un cambio de estado.

Si para el mismo BRC 36 se detecta que un CB 50 está cerrado a la pérdida de alimentación de la línea (pérdida real de la frecuencia de la línea), todos los relés biestables 40 se ponen en su estado de encendido del receptáculo 10a configurado por el RPDUC 30. Es decir, los relés biestables 40 que están en un estado cerrado en la pérdida de alimentación de la línea se establecen para ser re-cerrados tras el establecimiento de la alimentación, y los relés biestables que están en un estado abierto se establecen para permanecer abiertos tras el establecimiento de la alimentación.

Si para un mismo BRC 36, los dos CBs 50 se detectan abiertos a la pérdida de alimentación de la línea (pérdida real de la frecuencia de la línea), todos los relés biestables 40 son controlados por el RPDUC 30 para que todos estos relés biestables 40 permanezcan abiertos a la alimentación hasta que los CBs 50 se cierren. Una vez cerrados los CBs 50, el RPDUC 30 procede como se ha comentado anteriormente durante el arranque inicial del sistema. Luego, al confirmar que todos los relés biestables 40 de un BRC 36 están abiertos, el RPDUC 30 procede a ordenar al BRC que cierre los relés biestables 40 que deben cerrarse, lo que el RPDUC puede hacer secuencialmente como se explica a continuación.

Si la fuente de alimentación del RPDUC 30 falla, el RPDUC y los BRCs 36 dejan de funcionar; sin embargo, los relés biestables 40 permanecen en sus últimos estados configurados, incluso durante los ciclos de alimentación posteriores. En este aspecto, la fuente de alimentación del RPDUC 30 proporciona alimentación al BRC 36.

Los estados actuales del relé biestable 40 se actualizan inmediatamente en la memoria de registro volátil (no mostrada) del BRC 36 cuando es configurado por el RPDUC 30 y/o cuando es cambiado autónomamente por el BRC 36, y la memoria de registro volátil puede ser leída por el RPDUC 30 desde cada BRC 36. El RPDUC 30 actualiza entonces los estados de esos relés biestables 22 almacenados en la memoria no volátil 34 del RPDUC. Excepto en el caso de una pérdida de alimentación, en la que se abren todos los relés biestables cerrados de cada sub-banco afectado de cada BRC 36 afectado, sólo se permite que cambie el estado de un único relé biestable por derivación de un BRC por N ciclos de línea para mitigar las corrientes de entrada y evitar que el CB 50 asociado a esa derivación concreta se abra o dispare inesperadamente. Por ejemplo, durante un ciclo de encendido de una derivación afectada de un BRC 36, el RPDUC 30 determina qué relés biestables 40 de esa derivación afectada deben cerrarse. A continuación, envía secuencialmente órdenes al BRC 36 para cerrar esos relés biestables 40, una orden para un relé biestable diferente cada N ciclos de línea. Es decir, el RPDUC 30 envía al BRC 36 una orden de cierre de uno de los relés biestables 40 que deben cerrarse cada N ciclos de línea. El resultado es que un relé biestable 40 se cierra cada N ciclos de línea. Debe entenderse que la memoria no volátil 34 del RPDUC 30 es utilizada por el RPDUC para almacenar los estados configurados en tiempo real de todos los relés biestables 40 de todos los BRCs 36. El RPDUC 30 determina entonces qué relés biestables de una derivación afectada de un BRC 36 afectado deben cerrarse durante un ciclo de encendido basándose en los estados configurados almacenados. El RPDUC 30 puede tener un bucle de bloqueo de fase totalmente digital implementado en el firmware. El RPDUC 30 puede funcionar para bloquear la frecuencia de la línea y coordinar con precisión los procesos de conversión analógico-digital para las mediciones de tensión y corriente, y para enviar comandos a los BRCs 36 de forma determinista antes del cruce de la ténsión con la frecuencia de la línea. El RPDUC 30 también puede ordenar a cada BRC 36 que cierre sus relés biestables 40 asociados según una temporización sincronizada a una tensión mínima, que estará en el cruce cero de la frecuencia de línea, para mitigar la corriente de entrada. El RPDUC 30 puede sincronizarse con las tensiones de línea neutra y de línea. El RPDUC 30 ordena a cada BRC 36 que abra sus relés biestables asociados 40 de acuerdo con una temporización sincronizada con el cruce por cero de la corriente mínima de la frecuencia de línea para minimizar el arco de contacto.

Los tiempos de apertura y cierre de los relés biestables 40 pueden medirse durante las pruebas funcionales de fabricación y guardarse en una memoria no volátil, como la memoria no volátil 34 del RPDUC 30. Debe entenderse que el BRC 36 puede tener también una memoria no volátil, y que estos tiempos podrían guardarse alternativa o adicionalmente en la memoria no volátil del BRC y ser recuperados por el RPDUC 30 según sea necesario. También se entenderá que los relés biestables 40 tienen una respuesta retardada inherente hasta que se alcanzan los estados de liberación/abertura debido a los tiempos de operación/liberación de las bobinas. Estos valores de temporización son utilizados por el RPDUC 30 para compensar la temporización de ejecución de la orden para sincronizar mejor los estados reales de apertura/cierre en función de la llegada de los estados de cruce por cero de tensión y corriente. Por ejemplo, si se midió que un relé biestable 40 en particular tiene un tiempo de cierre de 9 mseg, cuando el RPDUC 30 envía una orden al BRC 36 que tiene ese relé biestable 40, para hacer que se cierre, el RPDUC lo hace 9 mseg antes del siguiente punto de cruce de la línea de tensión cero.

El RPDUC 30 también puede compensar el rebote de los contactos del relé ordenando el estado de cierre ~1 mseg. antes, de modo que un rebote de contacto típico de 1-2 mseg. se produce alrededor del punto de cruce de la ténsión de línea. En el ejemplo anterior del relé biestable 40 que tiene un tiempo de cierre de 9 mseg, el RPDUC 14 envía entonces la orden al BRC 36 de cerrar el relé biestable 10 mseg antes del siguiente punto de cruce de la tensión de línea.

El RPC 12 también puede informar de una condición de funcionamiento anormal cuando se ordena la apertura de un relé biestable 40 pero todavía se mide la corriente que fluye a través del mismo. Como se muestra en la Fig. 2, cada receptáculo 10a tiene asociado uno de los transformadores de corriente 56 que se utiliza para medir la corriente que consume el receptáculo. Esta condición anormal puede ser el resultado de contactos de relé fallados o atascados. El BRC 36 comunica las corrientes medidas por sus transformadores de corriente 56 al RPDUC 30, que determina si existe una condición de funcionamiento anormal. Si existe, el RPDUC 30 lo comunica al RPC 12.

Como se muestra en los dibujos, cada uno de los RPC 12, RPDUC 30 y el BRC 36 incluyen el CPLD 38, el microcontrolador 32 y el microcontrolador 14, respectivamente, que incluyen cada uno la lógica apropiada para implementar las funciones lógicas descritas anteriormente. Debe entenderse que pueden utilizarse otros tipos de dispositivos, como un procesador digital (DSP), un microprocesador, un microcontrolador, una matriz de puertas lógicas programable en campo (FPGA) o un circuito integrado de aplicación específica (ASIC). Cuando se afirma que el RPC 12, el RPDUC 30 o el BRC 36 tienen lógica para una función, debe entenderse que dicha lógica puede incluir hardware, software o una combinación de los mismos, incluyendo la lógica implementada en el CPLD.

La descripción anterior de las realizaciones se ha proporcionado con fines ilustrativos y descriptivos. No pretende ser exhaustiva ni limitar la divulgación. Los elementos o características individuales de una realización particular no se limitan generalmente a esa realización particular, sino que, en su caso, son intercambiables y pueden utilizarse en una realización seleccionada, incluso si no se muestran o describen específicamente. También se puede variar de muchas maneras. Dichas variaciones no deben considerarse como una desviación de la divulgación, y todas estas modificaciones deben incluirse en el ámbito de la divulgación La invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de distribución de alimentación, PDU, que comprende:

al menos un par de receptáculos de alimentación (10a) configurados para permitir la conexión de un par de cables de alimentación de corriente alterna, abreviado CA, de un par de dispositivos externos a la PDU; un controlador de receptáculos de derivación, BRC, que tiene al menos un par de relés biestables (40) asociados con el al menos un par de receptáculos de alimentación para suministrar alimentación de CA al al menos un par de receptáculos de alimentación desde una fuente de alimentación de CA externa, teniendo cada relé biestable del al menos un par de relés biestables contactos que pueden ajustarse a una posición abierta y a una posición cerrada;

el BRC está configurado además para supervisar un parámetro de una tensión de línea procedente de la fuente de alimentación de CA externa, y para utilizar el parámetro supervisado para detectar la inminencia de una pérdida de alimentación de CA, y para conmutar cada uno de dichos relés biestables, si dichos relés biestables están en una posición cerrada inmediatamente antes de la pérdida de alimentación, a una posición abierta antes de que se produzca una condición de pérdida de alimentación de CA; y

un controlador de la unidad de distribución de alimentación del rack, RPDUC, configurado para comunicarse con el BRC y supervisar el estado de cada uno de los relés biestables de la pareja de relés biestables, y ordenar al BRC que cierre selectivamente cada uno de los relés biestables, que estaban en posición cerrada inmediatamente antes de que se perdiera la alimentación, una vez que se restablezca la alimentación de CA.

2. La PDU de la reivindicación 1, que comprende además un controlador programable de rack, RPC, configurado para supervisar la medición de alimentación y la información de estado de distribución de alimentación relativa a la PDU, y para comunicar la información a al menos un subsistema externo a proporcionar.

3. La PDU de la reivindicación 1, en la que cuando el al menos un par de relés biestables se abren después de una pérdida de alimentación de CA, el RPDUC opera para cerrar secuencialmente los relés biestables del al menos un par de relés biestables para limitar una entrada de corriente a la PDU.

4. La PDU de la reivindicación 1, en la que el BRC incluye un subsistema de detección de disyuntor abierto para detectar cuándo se ha abierto un disyuntor asociado a uno de los relés biestables.

5. La PDU de la reivindicación 1, en la que la monitorización del parámetro de la tensión de línea incluye la monitorización de una frecuencia de la tensión de línea por parte del BRC, y la utilización del parámetro para detectar la pérdida de alimentación de CA mediante la monitorización de un cruce por cero de una tensión de línea de la alimentación de CA que se suministra a la PDU.

6. La PDU de la reivindicación 5, en la que el BRC detecta la pérdida de alimentación de CA detectando cuando se producen menos de tres transiciones de cruces de tensión cero en un intervalo de tiempo predeterminado.

7. La PDU de la reivindicación 6, en la que el intervalo de tiempo predeterminado es de aproximadamente 32,768 ms.

8. La PDU de la reivindicación 1, en la que el RPDUC está configurado para supervisar también una pérdida de alimentación de CA mediante la supervisión de los cruces por cero de la tensión de alimentación de CA que se suministra, y para comunicar información al BRC cuando el RPDUC detecta una pérdida de alimentación de CA.

9. La PDU de la reivindicación 1, en la que la RPDUC incluye una memoria no volátil (34) para almacenar un estado actual de cada uno de los relés biestables.

10. La PDU de la reivindicación 9, en la que el RPDUC lee la memoria no volátil para determinar el estado de cada uno de los relés biestables con el fin de determinar si alguno de los relés biestables necesita volver a cerrarse después de que se restablezca la alimentación de CA en la PDU tras la condición de pérdida de alimentación de CA.

11. La PDU de la reivindicación 1, en la que el BRC incluye una pluralidad de relés biestables superior a dos relés biestables, y en la que la pluralidad de relés biestables está dispuesta en al menos dos sub-bancos.

12. La PDU de la reivindicación 11, en la que cada uno de los sub-bancos está asociado operativamente con un disyuntor separado.

13. Un procedimiento para supervisar y controlar una aplicación de alimentación de CA a una pluralidad de dispositivos de centros de datos, el procedimiento comprende:

proporcionar una pluralidad de receptáculos de alimentación de CA, cada uno de los cuales forma un punto de empalme de alimentación para cables de alimentación de corriente alterna, CA, separados de una pluralidad correspondiente de dispositivos de un centro de datos independiente;

utilizar un controlador de receptáculo de derivación, BRC, que tiene una pluralidad de relés biestables asociados con los receptáculos de alimentación para suministrar alimentación de CA a los receptáculos de alimentación de CA desde una fuente de alimentación de CA externa, siendo los relés biestables que tienen cada uno de los contactos capaces de ajustarse a una posición abierta y a una posición cerrada; utilizar el BRC para supervisar un parámetro asociado a una tensión de línea de la fuente de alimentación de CA externa, y utilizar el parámetro supervisado para detectar cuándo está a punto de producirse una pérdida de alimentación de CA;

en respuesta a la detección de una pérdida inminente de corriente alterna, utilizar el BRC para conmutar los relés biestables, si los relés biestables están actualmente en una posición cerrada inmediatamente antes de que se pierda la alimentación, a una posición abierta, antes de que se pierda la alimentación del BRC; y utilizar un controlador de la unidad de distribución de alimentación del rack (RPDUC) configurado para comunicarse con el BRC y para supervisar el estado del relé biestable, y para ordenar al BRC que cierre uno o más de los relés biestables después de que se restablezca la alimentación de CA, que estaban en la posición cerrada inmediatamente antes de que se perdiera la alimentación.