專利名稱：一種調節電子設備輸出功率的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子設備的輸出功率，特別是涉及一種調節電子設備輸出功率的方法 及裝置。
背景技術：
現有的電子設備，諸如不間斷電源(Uninterruptible Power Supply，簡稱UPS)、 通信電源、并網逆變器等，都有自身允許工作的的特定溫度范圍。如果電子設備內部環境溫 度高于允許工作的最高溫度值時，則有可能導致電子設備過熱從而燒毀。一般情況下，當 電子設備所在的系統出現負載過載或者電子設備所處外部環境溫度過高時，都會引起電子 設備的內部環境溫度過高。當電子設備內部環境溫度過高時，為避免電子設備過熱燒毀，會 采用相關保護措施。目前，一般通過降低電子設備工作時的輸出功率來實現對電子設備的 熱保護。例如，以UPS或并網逆變器為例，其最大輸出功率為IOOkVA,當電子設備工作在最 大輸出功率時，若此時電子設備所處的外部環境溫度較高，引起電子設備內部環境溫度已 高于允許工作的最高溫度值，即直接將電子設備的輸出功率由當時工作的IOOkVA降低到 80kVA。由于電子設備的輸出功率下降，其內部能量損耗也會下降，則內部環境溫度也會下 降，從而避免了環境溫度過高引起的電子設備燒毀。然而，上述應對環境溫度過高時調節輸出功率的方法，雖然解決了電子設備避免 被燒毀的問題，但帶來的另外一個問題就是，調節后電子設備的輸出功率將低于設備安全 工作允許的最大輸出功率，使得電子設備無法運行在設備安全工作允許的最大輸出功率工 作，電子設備的工作能力無法得到最大發揮。對于某些電子設備，諸如UPS，其無法運行在 較大輸出功率的情形下，可能對整個系統影響不大，但對于另一些電子設備，諸如并網逆變 器，其輸出功率直接關系到系統的并網發電能力，如果并網逆變器無法工作在設備安全工 作允許的最大輸出功率，將損失其發電能力。因為此時并網逆變器本可以輸出設備安全工 作允許的最大輸出功率。
發明內容本發明所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的不足，提出一種調節電子設 備輸出功率的方法及裝置，使得調節電子設備輸出功率時既能避免因高溫燒毀電子設備的 問題又能允許電子設備工作時的輸出功率盡可能大。本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決一種調節電子設備輸出功率的方法，包括以下步驟1)采集步驟采集所述電子 設備當前工作的內部環境溫度的實際值；2)比較步驟將步驟1)中采集的當前實際值與所 述電子設備允許工作的內部環境溫度的最高值進行比較；3)調節步驟根據步驟2)中的比 較結果調節所述電子設備工作的輸出功率如果所述當前實際值高于所述最高值，則降低 所述電子設備的當前輸出功率，返回步驟1)；如果所述當前實際值低于所述最高值，則升 高所述電子設備的當前輸出功率，返回步驟1)；如果所述當前實際值等于所述最高值，則維持所述電子設備的當前輸出功率，調節結束，本發明的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決一種調節電子設備輸出功率的裝置，包括控制模塊、采集模塊、比較模塊和調節模 塊；所述控制模塊向所述采集模塊輸入啟動信號，啟動所述采集模塊工作；所述采集模塊 接收所述控制模塊輸入的啟動采集信號或所述調節模塊輸入的再次啟動信號，采集所述電 子設備工作時的內部環境溫度的實際值，并將所述實際值輸入到所述比較模塊的第一輸入 端；所述比較模塊比較第一輸入端接收的所述實際值和第二輸入端連接的所述電子設備允 許工作的內部環境溫度的最高值，并將比較結果輸入所述調節模塊；所述調節模塊根據所 述比較結果調節所述電子設備工作的輸出功率如果所述實際值高于所述最高值，則降低 所述電子設備當前工作的輸出功率，并向所述采集模塊輸入再次啟動信號；如果所述實際 值低于所述最高值，則升高所述電子設備當前工作的輸出功率，并向所述采集模塊輸入再 次啟動信號；如果所述實際值等于所述最高值，則維持所述電子設備當前工作的輸出功率， 并結束調節。本發明與現有技術對比的有益效果是本發明的調節電子設備輸出功率的方法及裝置，因調節時引入負反饋控制的思 路，當內部環境溫度的實際值高于允許工作的最高值時，降低電子設備的當前輸出功率，從 而降低內部環境溫度的實際值；當內部環境溫度的實際值降低后，如果低于允許工作的最 高值，則升高電子設備的當前輸出功率，從而升高內部環境溫度的實際值。通過負反饋的控 制，電子設備的內部環境溫度最終將穩定在最高值附近，而電子設備工作的輸出功率也維 持在最高值溫度對應的取值下。通過本發明的調節電子設備輸出功率的方法及裝置，電子 設備最終工作在允許工作的最高溫度值下，避免工作于高于最高溫度值燒毀的情形，同時 輸出功率也維持在較高水平，又達到了允許電子設備工作時的輸出功率盡可能大的目的。
圖1是本發明具體實施方式
的調節電子設備輸出功率的方法流程圖；圖2是本發明具體實施方式
的調節電子設備輸出功率的裝置的結構示意圖。
具體實施方式下面結合具體實施方式
并對照附圖對本發明做進一步詳細說明。本具體實施方式
中電子設備為并網逆變器。調節方法和裝置同樣適用于UPS、通信 電源等需工作的一定溫度范圍的電子設備。如圖1，一種調節電子設備輸出功率的方法，包 括以下步驟1)采集步驟采集并網逆變器工作時的內部環境溫度的實際值。2)比較步驟將采集的實際值與并網逆變器允許工作的內部環境溫度的最高值 進行比較。其中，并網逆變器允許工作的內部環境溫度的最高值可通過熱試驗得到。如果不 通過熱試驗，一般也可直接取電子設備的功率器件的散熱器允許工作的溫度的上限值作為 上述最高值。本具體實施方式
中通過熱試驗得到并網逆變器允許工作的內部環境溫度的最 高值為70度。
3)調節步驟根據比較結果調節并網逆變器工作的輸出功率。如果實際值高于最 高值，則降低并網逆變器當前工作的輸出功率；如果實際值低于最高值，則升高并網逆變器 當前工作的輸出功率；如果實際值等于最高值，則維持并網逆變器當前工作的輸出功率。本具體實施方式
中并網逆變器允許工作的內部環境溫度的最高值為70度。調節 時，如并網逆變器的當前輸出功率為P1，采集的溫度的實際值高于70度，若當前的功率調 節幅度為ΔΡ1，則調節后輸出功率設定為Ρ1*(1-ΔΡ1)，然后返回進入下一次的輸出功率 的調節過程。同理，如并網逆變器當前工作的輸出功率為Ρ2，采集的溫度的實際值低于70 度，若當前的調節幅度為八？2，則調節后輸出功率設定為？2*(1+八？2)，然后返回進入下一 次的輸出功率的調節過程。這樣，經過幾次調節后，并網逆變器的內部環境溫度的實際值將 最終穩定在最高值70度附近，輸出功率維持不變，調節過程結束。當溫度實際值穩定在70 度附近時，就避免了并網逆變器工作于高于70度有可能燒毀的情形。而溫度實際值最終穩 定在70度后，并網逆變器當前工作的輸出功率也維持在溫度穩定于70度時對應的功率值， 該取值是一個對應最高溫度值的較高輸出功率值，因此也達到了允許電子設備工作時的輸 出功率盡可能大的目的。調節輸出功率可通過該調節電子設備的工作電流實現，設定的功率調節幅度換算 成相應的工作電流的調節幅度即可。如下介紹幾種設定當前輸出功率的調節幅度的方法A分檔控制。設定調節時基和功率調節步長，在采集步驟之前還包括判斷步驟判 斷調節時基是否到達如果到達，則進入采集步驟；如果未到達，則等待調節時基的到達。 調節時基和功率調節步長均根據測試的電子設備(本具體實施方式
中即為并網逆變器)的 溫度變化與輸出功率變化的對應關系(即溫度惰性)設定。如果并網逆變器的溫度惰性大， 則調節時基和功率調節步長相應設置較大；如果并網逆變器的溫度惰性小，則調節時基和 功率調節步長相應設置較小。如調節時，設定調節時基為2分鐘，設定功率調節步長為溫度 每5度的變化功率變化5%，溫度最高值為70度，如果當前測得的溫度實際值是75度，則輸 出功率調節幅度為降低5%，每隔2分鐘進入下一次的調節；如果當前測得的溫度實際值是 80度，則輸出功率調節幅度為降低10%，每隔2分鐘進入下一次的調節；如果當前測得的溫 度實際值是65度，則輸出功率調節幅度為升高10%，每隔2分鐘進入下一次的調節。根據 測試出并網逆變器的溫度變化與輸出功率變化的對應關系設定功率調節步長時，如對應關 系中為溫度每變化6度，功率就變化10%，則設定功率調節步長為溫度每6度的變化功率變 化10%。分檔控制的控制方法，控制較簡單，但控制方式不如如下控制方法的快速性和靈敏 性。B根據比例(P)控制方式設定，則當前輸出功率的調節幅度為Kp*At，其中Kp為 第一功率調節比例，At為當前實際值與最高值之間的差值；第一功率調節比例Kp根據測 試出并網逆變器的溫度變化與輸出功率變化的對應關系設定，通過實驗測試選取，既要求 電子設備最終能工作在安全條件下，又要求電子設備最終工作時輸出功率在一個較高水 平。調節時，如設定第一功率調節比例Kp為2%，當前采集的溫度的實際值為C，則功率調 節幅度為K = 2% * I C-70 I，根據調節幅度相關升高或降低當前輸出功率的值。由于比例控 制方式是實時調節當前輸出功率的值，因此其相對分檔控制的方式更加快速。C根據積分(I)控制方式設定，設當前調節為第η次調節，η為大于等于1的整數，則當前輸出功率的調節幅度為Ki* ( Δ tl+ Δ t2+……+ Δ ti+……+ Δ tn)，其中Ki為第二功 率調節比例，Δ ti為第i次調節時的實際值減去最高值的差值，1 < i < n，且i為整數。第 二功率調節比例Ki根據測試出并網逆變器的溫度變化與輸出功率變化的對應關系設定， 通過實驗測試選取，既要求電子設備最終能工作在安全條件下，又要求電子設備最終工作 時輸出功率在一個較高水平。選取第二功率調節比例Ki后，調節時，如果當前調節為第1次 調節，采樣溫度的實際值為80，Atl = 80-70 = 10，則當前的調節幅度為Ki*10 ；到第2次 調節時，當前調節為第2次調節，采樣溫度的實際值為75，At2 = 75-70 = 5，則當前的調 節幅度為Ki*10+Ki*5 ；到第3次調節時，當前調節為第3次調節，采樣溫度的實際值為65， At3 = 65-70 = -5，則當前的調節幅度為Ki*10+Ki*5+Ki*(-5)；依次類推。由于積分控制 方式的當前調節幅度包括了前述多次的調節幅度，因此其控制方式除具有實時性外，其調 節幅度也更加準確。D根據比例積分(PI)控制方式設定，設當前調節為第η次調節，η為大于等于1的 整數，則當前輸出功率的調節幅度為Kp* Δ tn+Ki* ( Δ tl+ Δ t2+……+ Δ ti+……+ Δ tn)，其 中Kp為第一功率調節比例，Ki為第二功率調節比例，Ati為第i次調節時的實際值減去 最高值的差值，1 < i < n，且i為整數。第一功率調節比例Kp和第二功率調節比例Ki的 選取原則同上即根據測試出并網逆變器的溫度變化與輸出功率變化的對應關系設定，通 過實驗測試選取，既要求電子設備最終能工作在安全條件下，又要求電子設備最終工作時 輸出功率在一個較高水平。比例積分的控制方式兼具有比例控制方式和積分控制方式的優 點οE除了以上描述的設定當前輸出功率的調節幅度的控制方案外，還可以采用比例 積分微分(PID)控制、預測控制、模糊控制等其他任意可實現負反饋控制的控制方式。本具體實施方式
還包括一種調節電子設備輸出功率的裝置。如圖2所示，調節電 子設備輸出功率的裝置包括控制模塊100、采集模塊200、比較模塊300和調節模塊400。控 制模塊100的輸出端連接采集模塊200的輸入端，采集模塊200的輸出端連接比較模塊300 的第一輸入端，比較模塊300的第二輸入端輸入電子設備允許工作的內部環境溫度的最高 值Tmax，比較模塊300的輸出端連接連接調節模塊400的輸入端，調節模塊400的反饋端連 接采集模塊200的反饋輸入端。控制模塊100向采集模塊200輸入啟動信號，啟動采集模塊工作。采集模塊200接收控制模塊100輸入的啟動采集信號或調節模塊400從反饋端輸 入的再次啟動信號后，采集電子設備工作時的內部環境溫度的實際值，并將實際值輸入到 比較模塊300的第一輸入端。比較模塊300比較第一輸入端接收的實際值和第二輸入端連接的電子設備允許 工作的內部環境溫度的最高值Tmax，并將比較結果輸入調節模塊400。調節模塊400根據比較結果調節電子設備工作的輸出功率如果實際值高于最高 值，則降低電子設備當前工作的輸出功率，并從反饋端向采集模塊200輸入再次啟動信號； 如果實際值低于最高值，則升高電子設備當前工作的輸出功率，并從反饋端向采集模塊200 輸入再次啟動信號；如果實際值等于最高值，則維持電子設備當前工作的輸出功率，并結束 調節。本具體實施方式
中的調節電子設備輸出功率的裝置，經過幾次調節后，電子設備
7的內部環境溫度的實際值將最終穩定在最高值附近，輸出功率維持不變。當溫度實際值穩 定在最高值附近時，就避免了電子設備工作于高于最高值有可能燒毀的情形。而溫度實際 值最終穩定最高值后，電子設備當前工作的輸出功率也維持在溫度穩定于最高值時對應的 功率值，該取值是一個對應溫度最高值的較高輸出功率值，因此也達到了允許電子設備工 作時的輸出功率盡可能大的目的。 以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為 屬于本發明的保護范圍。
權利要求
一種調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于包括以下步驟1)采集步驟采集所述電子設備當前工作的內部環境溫度的實際值；2)比較步驟將步驟1)中采集的當前實際值與所述電子設備允許工作的內部環境溫度的最高值進行比較；3)調節步驟根據步驟2)中的比較結果調節所述電子設備工作的輸出功率如果所述當前實際值高于所述最高值，則降低所述電子設備的當前輸出功率，返回步驟1)；如果所述當前實際值低于所述最高值，則升高所述電子設備的當前輸出功率，返回步驟1)；如果所述當前實際值等于所述最高值，則維持所述電子設備的當前輸出功率，調節結束。
2.根據權利要求1所述的調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于所述步驟1)之 前還包括判斷步驟判斷調節時基是否到達；如果到達，則進入步驟1)；如果未到達，則等 待調節時基的到達；所述電子設備的當前輸出功率的調節幅度根據功率調節步長設定；所 述調節時基和所述功率調節步長根據測試的所述電子設備的溫度變化與輸出功率變化的 對應關系設定。
3.根據權利要求1所述的調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于所述電子設備 的當前輸出功率的調節幅度為Kp* At，其中Kp為第一功率調節比例，At為所述當前實際 值與所述最高值之間的差值；所述第一功率調節比例根據測試的所述電子設備的溫度變化 與輸出功率變化的對應關系設定。
4.根據權利要求1所述的調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于當前調節 為第η次調節，η為大于等于1的整數，所述電子設備的當前輸出功率的調節幅度為 Ki*(Atl+At2+……+ Ati+……+ Atn)，其中Ki為第二功率調節比例，Ati為第i次調節 時的實際值減去所述最高值的差值，1 < i < n，且i為整數；所述第二功率調節比例根據測 試的所述電子設備的溫度變化與輸出功率變化的對應關系設定。
5.根據權利要求1所述的調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于當前調節 為第η次調節，η為大于等于1的整數，所述電子設備的當前輸出功率的調節幅度為Kp* Δ tn+Ki* ( Δ 11+ Δ t2+......+ Ati+......+ Δ tn)，其中 Kp 為第一功率調節比例，Ki 為第二功率調節比例，Ati為第i次調節時的實際值減去所述最高值的差值，1 < i < n，且i為 整數；所述第一功率調節比例和所述第二功率調節比例根據測試的所述電子設備的溫度變 化與輸出功率變化的對應關系設定。
6.根據權利要求1所述的調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于所述電子設備 的當前輸出功率的調節幅度根據比例積分微分控制方式、預測控制方式或模糊控制方式設 定。
7.根據權利要求1-6任一所述的調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于所述調 節所述電子設備工作的輸出功率通過調節所述電子設備的工作電流實現。
8.根據權利要求1-6任一所述的調節電子設備輸出功率的方法，其特征在于所述電 子設備為不間斷電源、通信電源或并網逆變器。
9.一種調節電子設備輸出功率的裝置，其特征在于包括控制模塊、采集模塊、比較模 塊和調節模塊；所述控制模塊向所述采集模塊輸入啟動信號，啟動所述采集模塊工作；所述采集模塊接收所述控制模塊輸入的啟動采集信號或所述調節模塊輸入的再次啟動信號，采集所述電子設備工作時的內部環境溫度的實際值，并將所述實際值輸入到所述 比較模塊的第一輸入端；所述比較模塊比較第一輸入端接收的所述實際值和第二輸入端連接的所述電子設備 允許工作的內部環境溫度的最高值，并將比較結果輸入所述調節模塊；所述調節模塊根據所述比較結果調節所述電子設備工作的輸出功率如果所述實際值 高于所述最高值，則降低所述電子設備當前工作的輸出功率，并向所述采集模塊輸入再次 啟動信號；如果所述實際值低于所述最高值，則升高所述電子設備當前工作的輸出功率，并 向所述采集模塊輸入再次啟動信號；如果所述實際值等于所述最高值，則維持所述電子設 備當前工作的輸出功率，并結束調節。
全文摘要
本發明公開了一種調節電子設備輸出功率的方法，包括1)采集步驟采集電子設備當前工作的內部環境溫度的實際值；2)比較步驟將步驟1)中采集的當前實際值與電子設備允許工作的內部環境溫度的最高值進行比較；3)調節步驟根據步驟2)中的比較結果調節電子設備工作的輸出功率如果當前實際值高于最高值，則降低電子設備的當前輸出功率，返回步驟1)；如果當前實際值低于最高值，則升高電子設備的當前輸出功率，返回步驟1)；如果當前實際值等于最高值，則維持電子設備的當前輸出功率，調節結束。本發明的調節電子設備輸出功率的方法，既能避免因高溫燒毀電子設備的問題又能允許電子設備工作時的輸出功率盡可能大。
文檔編號H02H7/20GK101944722SQ201010275630
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月8日 優先權日2010年9月8日
發明者卓清峰, 李建飛, 楊文輝, 范小波, 葛鵬霄, 蔡子海 申請人:艾默生網絡能源有限公司