CN105071525A - 不间断供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不间断供电系统，包括：直流电源、蓄电池组、负载设备、组合开关电路、蓄电池管理系统以及控制装置；所述组合开关电路与所述蓄电池组串联后与所述直流电源的输出端并联连接；所述控制装置分别电性连接于所述直流电源的输出端，并电性连接于所述组合开关电路，以控制所述组合开关电路的闭合与断开，完成所述蓄电池组的充电或放电功能；所述蓄电池管理系统与所述蓄电池组并联，以根据所述蓄电池组中各单体电池的状态进行相应的电压管理；所述负载设备与所述直流电源的输出端连接。通过本发明，缓解了蓄电池长期处于浮充状态影响其寿命的问题。

Description

不间断供电系统

技术领域

本发明涉及电力供电领域，具体而言，涉及一种不间断供电系统。

背景技术

不间断供电系统广泛运用于通信、交通、电力国防等诸多领域，通常为确保不间断供电系统的可靠性，一般以柴油发电机组和铅酸蓄电池组作为后备电源，柴油发电机组与市电构成冗余，变换电源与铅酸蓄电池组构成冗余。在直流供电系统中，铅酸蓄电池组并联在直流供电系统电源装置的输出端，它的运行状况好坏将直接影响到整个系统能否正常、安全、可靠的运行。

然而，将铅酸蓄电池组作为后备储能装置，在提高了供电系统可靠性的同时，也带来了一定的隐患。例如，长期处于并联浮充状态的铅酸蓄电池组会发生充放电小循环和单体电池的不均衡，导致蓄电池内阻增大容量下降，进而导致供电系统的功率输出能力变差。铅酸蓄电池的过早失效，间接增加了系统运行维护成本并导致系统的可靠性下降；除此之外，铅酸蓄电池组需要定期进行维护，工作量较大。

针对现有不间断供电系统中，蓄电池长期处于浮充状态的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种不间断供电系统，以缓解蓄电池长期处于浮充状态影响其寿命的问题。

本发明实施例提供了一种不间断供电系统，包括：直流电源、蓄电池组、负载设备、组合开关电路、蓄电池管理系统以及控制装置；

其中，所述组合开关电路与所述蓄电池组串联后与所述直流电源的输出端并联连接；

所述控制装置分别电性连接于所述直流电源的输出端，并电性连接于所述组合开关电路，以控制所述组合开关电路的闭合与断开，完成所述蓄电池组的充电或放电功能；

所述蓄电池管理系统与所述蓄电池组并联，以根据所述蓄电池组中各单体电池的状态进行相应的电压管理；

所述负载设备与所述直流电源的输出端连接。

其中，上述组合开关电路为与直流电源的电压和电流适配的控制开关。

上述控制开关为直流接触器或继电器。

上述组合开关电路包括：两个直流接触器和一个二极管，且所述二极管和一个所述直流接触器并联后和另一个所述直流接触器串联。

上述组合开关电路包括：两个继电器和一个二极管，且所述二极管和一个所述继电器并联后和另一个所述继电器串联。

上述二极管为整流二极管或开关二极管。

上述控制装置为单片机。

上述单片机包括：信号接收端口，用于接收蓄电池组的充电或放电状态的信号；与所述信号接收端口连接的控制信号生成器，用于根据所述蓄电池组充电或放电状态的信号生成控制所述组合开关电路的闭合或断开的控制信号；与所述控制信号生成器连接的控制信号输出端口，用于将所述控制信号输出至所述组合开关电路。

上述蓄电池组为铅酸蓄电池组。

上述蓄电池管理系统为蓄电池容量均衡管理系统。

本发明实施例提供的不间断供电系统通过将组合开关电路与蓄电池组串联后与直流电源输出端并联连接；并将控制装置分别电性连接于直流电源输出端，以及电性连接于上述组合开关电路；很好的缓解了不间断供电系统中蓄电池长期浮充而影响其寿命的问题。

进一步地，上述组合开关电路通过引入二极管，将该二极管与一个直流接触器(或继电器)并联后和另一直流接触器(或继电器)串联，这种方式可以及时将蓄电池组接入供电系统，为负载设备供电。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种不间断供电系统的结构框图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种组合开关电路的电路图。

主要元件符号说明：

11、直流电源12、蓄电池组13、负载设备14、组合开关电路15、蓄电池管理系统16、控制装置

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到蓄电池组长期处于浮充状态会引起蓄电池内阻增大容量下降，影响供电系统的功率输出能力，本发明实施例提供了一种不间断供电系统，该不间断供电系统可以理解为是与应用场景对应的供电系统，其断电时间尽可能的比较短，能够满足实际应用场景即可。下面通过实施例进行描述。

如图1所示的本发明实施例提供的不间断供电系统的结构框图，包括：直流电源11、蓄电池组12、负载设备13、组合开关电路14、蓄电池管理系统15以及控制装置16；

其中，组合开关电路14与蓄电池组12串联后与直流电源11的输出端并联连接；

控制装置16分别电性连接于直流电源11的输出端，并电性连接于组合开关电路14，以控制组合开关电路14的闭合与断开，完成蓄电池组12的充电或放电功能；

蓄电池管理系统15与蓄电池组12并联，以根据蓄电池组12中各单体电池的状态进行相应的电压管理；

负载设备13与直流电源11的输出端连接。

上述不间断供电系统，通过为蓄电池组引入组合开关电路，使得正常情况下蓄电池组在供电系统中处于“离线”状态(相当于断开状态)，只有在需要补充充电或均充管理时，组合开关电路处于接通状态，将蓄电池组接入供电系统；抑或是输入中断情况下通过组合开关电路将蓄电池组的电能供给负载设备。这样做即可有效避免蓄电池组长期浮充问题，而且不影响不间断供电系统的可靠性。

上述组合开关电路可以根据不同的应用场景，选择不同的具体电路，例如，选择与直流电源11的电压和电流适配的控制开关。控制开关例如为直流接触器或继电器等。这种组合开关电路的实现方式简单，控制灵活，能够满足供电系统的基本要求。

本发明实施例中的直流接触器主要用于接通和分断直流电路，直流接触器可以立体布置，也可以平面布置，主要可以由电磁机构、触点系统和灭弧装置三大部分组成，具体结构可以参考相关技术实现，这里不再赘述。

上述继电器可以根据电量(电压、电流等)或者非电量(温度、时间、转速、压力)等信号的变换带动触点动作，来接通或断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和保护电路或电器设备的目的。该继电器一般有感测机构、中间机构和执行机构三个部分组成，可以分为电磁式继电器和非电磁式继电器两大类，具体采用哪种继电器，可以根据供电系统的实际应用场景进行选取，本发明实施例对此不进行限定。

考虑到供电系统供电的持续性与稳定性，本发明实施例还提供了图2所示的组合开关电路的电路图，该组合开关电路包括：两个直流接触器和一个二极管，且二极管和一个直流接触器并联后和另一个直流接触器串联。该组合开关电路通过引入二极管，能够使组合开关电路的响应时间更短，在直流电源故障时，及时将蓄电池组接入供电系统，进行供电。

将图2所示的组合开关电路引入图1所示系统后，使得正常情况下蓄电池组在供电系统中处于离线状态，只有在需要补充充电或均充管理时通过直流接触器将电池接入供电系统，抑或是输入中断情况下通过直流接触器将蓄电池组的电能供给负载设备。这样做即可有效避免蓄电池组长期浮充问题，而且不影响不间断供电系统的可靠性。

上述图2所示的组合开关电路中的直流接触器还可以替换为继电器，基于此，上述组合开关电路包括：两个继电器和一个二极管，且二极管和一个继电器并联后和另一个继电器串联。这种组合开关电路的应用效果与图2所示的组合开关电路的应用效果类似，都能够满足供电系统的及时供电需求。

以上二极管可以为普通的二极管，例如整流二极管或开关二极管等。

上述控制装置具有自动实现组合开关电路的闭合与断开功能，只不过为了实现真正意义上的不间断供电，在直流电源或充电装置输入中断的情况下，考虑到开关电路的响应时间，给直流接触器或继电器并联二极管。

上述控制装置在具体实现时，可以采用单片机实现，也可以采用FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)实现。以单片机实现为例，具体实现时，可以包括如下信号接收端口、与信号接收端口连接的控制信号生成器和与控制信号生成器连接的控制信号输出端口；

上述信号接收端口用于接收蓄电池组的充电或放电状态的信号；该充电或放电状态的信号可以通过检测蓄电池组的电压变化获取到；

上述控制信号生成器用于根据蓄电池组充电或放电状态的信号生成控制组合开关电路的闭合或断开的控制信号；

上述控制信号输出端口用于将上述控制信号输出至组合开关电路。

上述控制装置的作用是根据系统运行状态合理地控制组合开关，以完成蓄电池组充电或放电的功能。例如：决定对其进行补充充电、均充或保护等动作。

以图2所示的组合开关电路为例，为了描述方便，将图2中与二极管并联的直流接触器称为第一直流接触器，另一个直流接触器(即图中的位于下方的直流接触器)称为第二直流接触器，控制装置的具体控制可以包括如下过程：

(1)第二直流接触器正常情况下处于闭合状态，如果系统检测到蓄电池组在放电，且蓄电池组电压已经达到放电终了电压，控制装置断开第二直流接触器，以避免蓄电池组过放电；

(2)当系统检测到蓄电池组放电，控制装置闭合与二极管并联的直流接触器，即上述第一直流接触器1；

(3)如需要给蓄电池组充电(无论浮充或均充)，控制装置闭合第一直流接触器；

(4)如直流电源没有中断，且蓄电池组不需要充电，控制装置断开第一直流接触器，使其“准离线”于系统，避免长期浮充及反复的充放电小循环，以延长其寿命。

之所以称其为“准离线”，是因为正常情况下蓄电池组由于二极管的作用，蓄电池组无电流；但如果直流输入中断，蓄电池组能够通过二极管和组合开关及时为负载设备供电。

上述蓄电池管理系统为蓄电池容量均衡管理系统，本实施例中蓄电池管理系统的功能是检测蓄电池组及单体电池的状态，并根据其状态进行相应的电压均衡功能。蓄电池管理系统的具体结构可以参考相关技术实现，这里不再进行详述。

本发明实施例中的蓄电池组可以是铅酸蓄电池组。

本发明上述实施例提供的不间断供电系统采用蓄电池组准离线不间断供电方式，可以应用于蓄电池组以并联浮充方式运行的供电系统中通过将组合开关电路与蓄电池组串联后与直流(充电)电源输出端并联连接；并将控制装置分别电性连接于直流电源输出端，以及电性连接于上述组合开关电路；很好的缓解了不间断供电系统中蓄电池长期浮充而影响其寿命的问题。

进一步地，上述组合开关电路通过引入二极管，将该二极管与一个直流接触器(或继电器)并联后和另一直流接触器(或继电器)串联，这种方式可以及时将蓄电池组接入供电系统，为负载设备供电。

上述不间断供电系统可以应用于通信工程或其它工程中。

附图中的框图显示了根据本发明的多个实施例的系统的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。

也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种不间断供电系统，其特征在于，包括：直流电源、蓄电池组、负载设备、组合开关电路、蓄电池管理系统以及控制装置；

其中，所述组合开关电路与所述蓄电池组串联后与所述直流电源的输出端并联连接；

所述控制装置分别电性连接于所述直流电源的输出端，并电性连接于所述组合开关电路，以控制所述组合开关电路的闭合与断开，完成所述蓄电池组的充电或放电功能；

所述蓄电池管理系统与所述蓄电池组并联，以根据所述蓄电池组中各单体电池的状态进行相应的电压管理；

所述负载设备与所述直流电源的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述组合开关电路为与所述直流电源的电压和电流适配的控制开关。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制开关为直流接触器或继电器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述组合开关电路包括：两个直流接触器和一个二极管，且所述二极管和一个所述直流接触器并联后和另一个所述直流接触器串联。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述组合开关电路包括：两个继电器和一个二极管，且所述二极管和一个所述继电器并联后和另一个所述继电器串联。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述二极管为整流二极管或开关二极管。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制装置为单片机。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述单片机包括：

信号接收端口，用于接收蓄电池组的充电或放电状态的信号；

与所述信号接收端口连接的控制信号生成器，用于根据所述蓄电池组充电或放电状态的信号生成控制所述组合开关电路的闭合或断开的控制信号；

与所述控制信号生成器连接的控制信号输出端口，用于将所述控制信号输出至所述组合开关电路。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述蓄电池组为铅酸蓄电池组。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述蓄电池管理系统为蓄电池容量均衡管理系统。