一种调节电子设备输出功率的方法及装置

摘要

本发明公开了一种调节电子设备输出功率的方法，包括：1)采集步骤：采集电子设备当前工作的内部环境温度的实际值；2)比较步骤：将步骤1)中采集的当前实际值与电子设备允许工作的内部环境温度的最高值进行比较；3)调节步骤：根据步骤2)中的比较结果调节电子设备工作的输出功率：如果当前实际值高于最高值，则降低电子设备的当前输出功率，返回步骤1)；如果当前实际值低于最高值，则升高电子设备的当前输出功率，返回步骤1)；如果当前实际值等于最高值，则维持电子设备的当前输出功率，调节结束。本发明的调节电子设备输出功率的方法，既能避免因高温烧毁电子设备的问题又能允许电子设备工作时的输出功率尽可能大。

权利要求

1.一种调节电子设备输出功率的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）采集步骤：采集所述电子设备当前工作的内部环境温度的实际值；

2）比较步骤：将步骤1）中采集的当前实际值与所述电子设备允许工作的内部环境温度的最高值进行比较；

3）调节步骤：根据步骤2）中的比较结果调节所述电子设备工作的输出功率：如果所述当前实际值高于所述最高值，则降低所述电子设备的当前输出功率，返回步骤1）；如果所述当前实际值低于所述最高值，则升高所述电子设备的当前输出功率，返回步骤1）；如果所述当前实际值等于所述最高值，则维持所述电子设备的当前输出功率，调节结束；

调节时，按照如下两种方式中的一种设定调节幅度：

第一种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Ki*（Δt1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数；所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定；

第二种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Kp*Δtn+Ki*（△t1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Kp为第一功率调节比例，Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数；所述第一功率调节比例和所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定。

2.根据权利要求1所述的调节电子设备输出功率的方法，其特征在于：所述步骤1）之前还包括判断步骤：判断调节时基是否到达；如果到达，则进入步骤1）；如果未到达，则等待调节时基的到达；所述调节时基根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定。

3.根据权利要求1-2任一所述的调节电子设备输出功率的方法，其特征在于：所述调节所述电子设备工作的输出功率通过调节所述电子设备的工作电流实现。

4.根据权利要求1-2任一所述的调节电子设备输出功率的方法，其特征在于：所述电子设备为不间断电源、通信电源或并网逆变器。

5.一种调节电子设备输出功率的装置，其特征在于：包括控制模块、采集模块、比较模块和调节模块；

所述控制模块向所述采集模块输入启动信号，启动所述采集模块工作；

所述采集模块接收所述控制模块输入的启动信号或所述调节模块输入的再次启动信号，采集所述电子设备工作时的内部环境温度的实际值，并将所述实际值输入到所述比较模块的第一输入端；

所述比较模块比较第一输入端接收的所述实际值和第二输入端连接的所述电子设备允许工作的内部环境温度的最高值，并将比较结果输入所述调节模块；

所述调节模块根据所述比较结果调节所述电子设备工作的输出功率：如果所述实际值高于所述最高值，则降低所述电子设备当前工作的输出功率，并向所述采集模块输入再次启动信号；如果所述实际值低于所述最高值，则升高所述电子设备当前工作的输出功率，并向所述采集模块输入再次启动信号；如果所述实际值等于所述最高值，则维持所述电子设备当前工作的输出功率，并结束调节；

所述调节模块调节时，按照如下两种方式中的一种设定调节幅度：

第一种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Ki*（Δt1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数；所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定；

第二种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Kp*Δtn+Ki*（△t1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Kp为第一功率调节比例，Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数；所述第一功率调节比例和所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定。

说明书

一种调节电子设备输出功率的方法及装置

【技术领域】

[0001] 本发明涉及电子设备的输出功率，特别是涉及一种调节电子设备输出功率的方法及装置。【背景技术】

[0002] 现有的电子设备，诸如不间断电源（Uninterruptible Power Supply，简称UPS）、通信电源、并网逆变器等，都有自身允许工作的的特定温度范围。如果电子设备内部环境温度高于允许工作的最高温度值时，则有可能导致电子设备过热从而烧毁。一般情况下，当电子设备所在的系统出现负载过载或者电子设备所处外部环境温度过高时，都会引起电子设备的内部环境温度过高。当电子设备内部环境温度过高时，为避免电子设备过热烧毁，会采用相关保护措施。目前，一般通过降低电子设备工作时的输出功率来实现对电子设备的热保护。例如，以UPS或并网逆变器为例，其最大输出功率为100kVA，当电子设备工作在最大输出功率时，若此时电子设备所处的外部环境温度较高，引起电子设备内部环境温度已高于允许工作的最高温度值，即直接将电子设备的输出功率由当时工作的100kVA降低到80kVA。由于电子设备的输出功率下降，其内部能量损耗也会下降，则内部环境温度也会下降，从而避免了环境温度过高引起的电子设备烧毁。

[0003] 然而，上述应对环境温度过高时调节输出功率的方法，虽然解决了电子设备避免被烧毁的问题，但带来的另外一个问题就是，调节后电子设备的输出功率将低于设备安全工作允许的最大输出功率，使得电子设备无法运行在设备安全工作允许的最大输出功率工作，电子设备的工作能力无法得到最大发挥。对于某些电子设备，诸如UPS，其无法运行在较大输出功率的情形下，可能对整个系统影响不大，但对于另一些电子设备，诸如并网逆变器，其输出功率直接关系到系统的并网发电能力，如果并网逆变器无法工作在设备安全工作允许的最大输出功率，将损失其发电能力。因为此时并网逆变器本可以输出设备安全工作允许的最大输出功率。【发明内容】

[0004] 本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种调节电子设备输出功率的方法及装置，使得调节电子设备输出功率时既能避免因高温烧毁电子设备的问题又能允许电子设备工作时的输出功率尽可能大。

[0005] 本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

[0006] 一种调节电子设备输出功率的方法，包括以下步骤：1）采集步骤：采集所述电子设备当前工作的内部环境温度的实际值；2）比较步骤：将步骤1）中采集的当前实际值与所述电子设备允许工作的内部环境温度的最高值进行比较；3）调节步骤：根据步骤2）中的比较结果调节所述电子设备工作的输出功率：如果所述当前实际值高于所述最高值，则降低所述电子设备的当前输出功率，返回步骤1）；如果所述当前实际值低于所述最高值，则升高所述电子设备的当前输出功率，返回步骤1）；如果所述当前实际值等于所述最高值，则维持所述电子设备的当前输出功率，调节结束；调节时，按照如下两种方式中的一种设定调节幅度：第一种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Ki*（△t1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数；所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定；第二种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Kp*△tn+Ki*（△t1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Kp为第一功率调节比例，Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，
1≤i≤n，且i为整数；所述第一功率调节比例和所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定。

[0007] 本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：

[0008] 一种调节电子设备输出功率的装置，包括控制模块、采集模块、比较模块和调节模块；所述控制模块向所述采集模块输入启动信号，启动所述采集模块工作；所述采集模块接收所述控制模块输入的启动信号或所述调节模块输入的再次启动信号，采集所述电子设备工作时的内部环境温度的实际值，并将所述实际值输入到所述比较模块的第一输入端；所述比较模块比较第一输入端接收的所述实际值和第二输入端连接的所述电子设备允许工作的内部环境温度的最高值，并将比较结果输入所述调节模块；所述调节模块根据所述比较结果调节所述电子设备工作的输出功率：如果所述实际值高于所述最高值，则降低所述电子设备当前工作的输出功率，并向所述采集模块输入再次启动信号；如果所述实际值低于所述最高值，则升高所述电子设备当前工作的输出功率，并向所述采集模块输入再次启动信号；如果所述实际值等于所述最高值，则维持所述电子设备当前工作的输出功率，并结束调节；所述调节模块调节时，按照如下两种方式中的一种设定调节幅度：第一种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Ki*（Δt1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数；所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定；第二种：当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，所述电子设备的当前输出功率的调节幅度为Kp*△tn+Ki*（△t1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Kp为第一功率调节比例，Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去所述最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数；所述第一功率调节比例和所述第二功率调节比例根据测试的所述电子设备的温度变化与输出功率变化的对应关系设定。

[0009] 本发明与现有技术对比的有益效果是：

[0010] 本发明的调节电子设备输出功率的方法及装置，因调节时引入负反馈控制的思路，当内部环境温度的实际值高于允许工作的最高值时，降低电子设备的当前输出功率，从而降低内部环境温度的实际值；当内部环境温度的实际值降低后，如果低于允许工作的最高值，则升高电子设备的当前输出功率，从而升高内部环境温度的实际值。通过负反馈的控制，电子设备的内部环境温度最终将稳定在最高值附近，而电子设备工作的输出功率也维持在最高值温度对应的取值下。通过本发明的调节电子设备输出功率的方法及装置，电子设备最终工作在允许工作的最高温度值下，避免工作于高于最高温度值烧毁的情形，同时输出功率也维持在较高水平，又达到了允许电子设备工作时的输出功率尽可能大的目的。【附图说明】

[0011] 图1是本发明具体实施方式的调节电子设备输出功率的方法流程图；

[0012] 图2是本发明具体实施方式的调节电子设备输出功率的装置的结构示意图。【具体实施方式】

[0013] 下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

[0014] 本具体实施方式中电子设备为并网逆变器。调节方法和装置同样适用于UPS、通信电源等需工作的一定温度范围的电子设备。如图1，一种调节电子设备输出功率的方法，包括以下步骤：

[0015] 1）采集步骤：采集并网逆变器工作时的内部环境温度的实际值。

[0016] 2）比较步骤：将采集的实际值与并网逆变器允许工作的内部环境温度的最高值进行比较。

[0017] 其中，并网逆变器允许工作的内部环境温度的最高值可通过热试验得到。如果不通过热试验，一般也可直接取电子设备的功率器件的散热器允许工作的温度的上限值作为上述最高值。本具体实施方式中通过热试验得到并网逆变器允许工作的内部环境温度的最高值为70度。

[0018] 3）调节步骤：根据比较结果调节并网逆变器工作的输出功率。如果实际值高于最高值，则降低并网逆变器当前工作的输出功率；如果实际值低于最高值，则升高并网逆变器当前工作的输出功率；如果实际值等于最高值，则维持并网逆变器当前工作的输出功率。

[0019] 本具体实施方式中并网逆变器允许工作的内部环境温度的最高值为70度。调节时，如并网逆变器的当前输出功率为P1，采集的温度的实际值高于70度，若当前的功率调节幅度为△P1，则调节后输出功率设定为P1*（1-△P1），然后返回进入下一次的输出功率的调节过程。同理，如并网逆变器当前工作的输出功率为P2，采集的温度的实际值低于70度，若当前的调节幅度为△P2，则调节后输出功率设定为P2*（1+△P2），然后返回进入下一次的输出功率的调节过程。这样，经过几次调节后，并网逆变器的内部环境温度的实际值将最终稳定在最高值70度附近，输出功率维持不变，调节过程结束。当温度实际值稳定在70度附近时，就避免了并网逆变器工作于高于70度有可能烧毁的情形。而温度实际值最终稳定在70度后，并网逆变器当前工作的输出功率也维持在温度稳定于70度时对应的功率值，该取值是一个对应最高温度值的较高输出功率值，因此也达到了允许电子设备工作时的输出功率尽可能大的目的。

[0020] 调节输出功率可通过该调节电子设备的工作电流实现，设定的功率调节幅度换算成相应的工作电流的调节幅度即可。

[0021] 如下介绍几种设定当前输出功率的调节幅度的方法：

[0022] A分档控制。设定调节时基和功率调节步长，在采集步骤之前还包括判断步骤：判断调节时基是否到达：如果到达，则进入采集步骤；如果未到达，则等待调节时基的到达。调节时基和功率调节步长均根据测试的电子设备（本具体实施方式中即为并网逆变器）的温度变化与输出功率变化的对应关系（即温度惰性）设定。如果并网逆变器的温度惰性大，则调节时基和功率调节步长相应设置较大；如果并网逆变器的温度惰性小，则调节时基和功率调节步长相应设置较小。如调节时，设定调节时基为2分钟，设定功率调节步长为温度每5度的变化功率变化5%，温度最高值为70度，如果当前测得的温度实际值是75度，则输出功率调节幅度为降低5%，每隔2分钟进入下一次的调节；如果当前测得的温度实际值是
80度，则输出功率调节幅度为降低10%，每隔2分钟进入下一次的调节；如果当前测得的温度实际值是65度，则输出功率调节幅度为升高10%，每隔2分钟进入下一次的调节。根据测试出并网逆变器的温度变化与输出功率变化的对应关系设定功率调节步长时，如对应关系中为温度每变化6度，功率就变化10%，则设定功率调节步长为温度每6度的变化功率变化
10%。分档控制的控制方法，控制较简单，但控制方式不如如下控制方法的快速性和灵敏性。

[0023] B根据比例（P）控制方式设定，则当前输出功率的调节幅度为Kp*△t，其中Kp为第一功率调节比例，△t为当前实际值与最高值之间的差值；第一功率调节比例Kp根据测试出并网逆变器的温度变化与输出功率变化的对应关系设定，通过实验测试选取，既要求电子设备最终能工作在安全条件下，又要求电子设备最终工作时输出功率在一个较高水平。调节时，如设定第一功率调节比例Kp为2%，当前采集的温度的实际值为C，则功率调节幅度为K=2%*︱C-70︱，根据调节幅度相关升高或降低当前输出功率的值。由于比例控制方式是实时调节当前输出功率的值，因此其相对分档控制的方式更加快速。

[0024] C根据积分（I）控制方式设定，设当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，则当前输出功率的调节幅度为Ki*（Δt1+Δt2+……+△ti+……+△tn），其中Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数。第二功率调节比例Ki根据测试出并网逆变器的温度变化与输出功率变化的对应关系设定，通过实验测试选取，既要求电子设备最终能工作在安全条件下，又要求电子设备最终工作时输出功率在一个较高水平。选取第二功率调节比例Ki后，调节时，如果当前调节为第1次调节，采样温度的实际值为80，△t1=80-70=10，则当前的调节幅度为Ki*10；到第2次调节时，当前调节为第2次调节，采样温度的实际值为75，△t2=75-70=5，则当前的调节幅度为Ki*10+Ki*5；到第3次调节时，当前调节为第3次调节，采样温度的实际值为65，△t3=65-70=-5，则当前的调节幅度为Ki*10+Ki*5+Ki*（-5）；依次类推。由于积分控制方式的当前调节幅度包括了前述多次的调节幅度，因此其控制方式除具有实时性外，其调节幅度也更加准确。

[0025] D根据比例积分（PI）控制方式设定，设当前调节为第n次调节，n为大于等于1的整数，则当前输出功率的调节幅度为Kp*△tn+Ki*（△t1+△t2+……+△ti+……+△tn），其中Kp为第一功率调节比例，Ki为第二功率调节比例，△ti为第i次调节时的实际值减去最高值的差值，1≤i≤n，且i为整数。第一功率调节比例Kp和第二功率调节比例Ki的选取原则同上：即根据测试出并网逆变器的温度变化与输出功率变化的对应关系设定，通过实验测试选取，既要求电子设备最终能工作在安全条件下，又要求电子设备最终工作时输出功率在一个较高水平。比例积分的控制方式兼具有比例控制方式和积分控制方式的优点。

[0026] E除了以上描述的设定当前输出功率的调节幅度的控制方案外，还可以采用比例积分微分（PID）控制、预测控制、模糊控制等其他任意可实现负反馈控制的控制方式。

[0027] 本具体实施方式还包括一种调节电子设备输出功率的装置。如图2所示，调节电子设备输出功率的装置包括控制模块100、采集模块200、比较模块300和调节模块400。控制模块100的输出端连接采集模块200的输入端，采集模块200的输出端连接比较模块300的第一输入端，比较模块300的第二输入端输入电子设备允许工作的内部环境温度的最高值Tmax，比较模块300的输出端连接连接调节模块400的输入端，调节模块400的反馈端连接采集模块200的反馈输入端。

[0028] 控制模块100向采集模块200输入启动信号，启动采集模块工作。

[0029] 采集模块200接收控制模块100输入的启动采集信号或调节模块400从反馈端输入的再次启动信号后，采集电子设备工作时的内部环境温度的实际值，并将实际值输入到比较模块300的第一输入端。

[0030] 比较模块300比较第一输入端接收的实际值和第二输入端连接的电子设备允许工作的内部环境温度的最高值Tmax，并将比较结果输入调节模块400。

[0031] 调节模块400根据比较结果调节电子设备工作的输出功率：如果实际值高于最高值，则降低电子设备当前工作的输出功率，并从反馈端向采集模块200输入再次启动信号；如果实际值低于最高值，则升高电子设备当前工作的输出功率，并从反馈端向采集模块200输入再次启动信号；如果实际值等于最高值，则维持电子设备当前工作的输出功率，并结束调节。

[0032] 本具体实施方式中的调节电子设备输出功率的装置，经过几次调节后，电子设备的内部环境温度的实际值将最终稳定在最高值附近，输出功率维持不变。当温度实际值稳定在最高值附近时，就避免了电子设备工作于高于最高值有可能烧毁的情形。而温度实际值最终稳定最高值后，电子设备当前工作的输出功率也维持在温度稳定于最高值时对应的功率值，该取值是一个对应温度最高值的较高输出功率值，因此也达到了允许电子设备工作时的输出功率尽可能大的目的。

[0033] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。