CN105656185A - 一种不间断电源的切换装置及切换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电源技术领域，提供了一种不间断电源的切换装置及切换系统，所述切换装置包括控制模块和开关电路，控制模块与开关电路相连接，用于控制开关电路的接通或关断；所述开关电路包括单向导通模块和切换模块，所述切换模块分别与所述控制模块、所述单向导通模块连接，用于根据接收到的所述控制信号直接接通用电设备与备用电池组之间的连接，或通过所述单向导通模块接通用电设备与所述备用电池组之间的连接；所述单向导通模块分别与所述控制模块、用电设备连接，用于在市电突然断电后的短时间内由初始的截止状态变为导通状态。所述的不间断电源的切换装置能实现市电和备用电池组之间的完全不间断切换。

Description

一种不间断电源的切换装置及切换系统
技术领域
本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种不间断电源的切换装置及切换系统。
背景技术
现有技术中，由于电池制作工艺、本身的材料及使用环境等众多因素的影响，由许多节电池串联在一起组成的大电池组在使用一段时间后，每个单体电池的电压、内阻和容量会有一定的差异性，从而导致电池的寿命减少和效率降低等问题。由于大电池组一致性较差，浮充会造成某一个单体电池电压过高甚至损坏。
为了防止上述问题的出现，市面上涌现了许多开关。常用的开关切换都需要时间，并且没有方向，从而不能满足电池组使用过程中的实际需要，同时也不能满足许多行业和部门对供电可靠性的高要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种不间断电源的切换装置及切换系统，旨在解决两个电源之间进行切换时，能够不间断对用电设备的供电。
本发明是这样实现的，一种不间断电源的切换装置，包括控制模块和开关电路，所述控制模块与所述开关电路相连接，用于给所述开关电路发送控制信号，控制所述开关电路的接通或关断；
所述开关电路包括单向导通模块和切换模块，所述切换模块分别与所述控制模块、所述单向导通模块连接，用于根据接收到的所述控制信号直接接通用电设备与备用电池组之间的连接，或通过所述单向导通模块接通用电设备与所述备用电池组之间的连接；所述单向导通模块分别与所述控制模块、用电设备连接，用于在市电突然断电后的短时间内由初始的截止状态变为导通状态。
进一步地，所述单向导通模块包括二极管，所述二极管的正极端接所述切换模块的一端，所述二极管的负极端接用电设备的一端。
进一步地，所述切换模块包括第一继电器和第二继电器；所述第一继电器的第一、第二端分别与所述控制模块相连接，所述第一继电器的动触点端与备用电池组连接，所述第一继电器的静触点端与所述二极管的正极端连接；所述第二继电器的第一、第二端分别与所述控制模块相连接，所述第二继电器的动触点端与所述第一继电器的静触点端连接，所述第二继电器的静触点端与所述用电设备的一端连接。
进一步地，所述开关电路还包括第一分压器件和第二分压器件，所述第一分压器件的一端与所述第二继电器的静触点端连接，所述第一分压器件的另一端与所述控制模块相连接；所述第二分压器件的一端与所述第一分压器件的另一端连接，所述第二分压器件的另一端与所述备用电池组连接。
进一步地，所述第一、第二继电器均为磁保持继电器。
进一步地，所述第一分压器件、第二分压器件为电阻。
本发明还提供一种不间断电源的切换系统，包括备用电池组、电池管理系统和如上任意一项所述的不间断电源的切换装置；所述备用电池组由若干电池串联组成，用于向用电设备供电，所述备用电池组的一端与所述开关电路连接，所述备用电池组的另一端与用电设备连接，所述备用电池组内的各个电池均与所述电池管理系统连接；所述电池管理系统与所述控制模块连接，用于管理所述备用电池组中各个电池的充放电情况并控制所述备用电池组向所述用电设备供电。
进一步地，所述切换系统还包括电流传感器，所述电流传感器的一端与所述电池管理系统连接，所述电流传感器的另一端与所述备用电池组连接。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：所述的不间断电源的切换装置中的开关电路设计成可以分别接通的三个通路，所述的三个通路分别能对与开关电路连接的备用电池组充电、在断电瞬间为用电设备供电和市电断开后接通用电设备与备用电池组，从而使得对用电设备的供电不间断。
附图说明
图1是本发明不间断电源的切换装置的原理框图；
图2是本发明不间断电源的切换装置的结构示意图；
图3是本发明不间断电源的切换系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的不间断电源的切换装置及切换系统能保护备用电池组，防止备用电池组在一致性差的时候因为浮充导致电池损坏，也能防止电池组过放电，并且能实现市电和备用电池组的完全不间断电源切换，确保了供电的可靠性。
结合图1和图2所示，一种不间断电源的切换装置，包括控制模块20和开关电路10，控制模块20与开关电路10相连接，用于给开关电路10发送控制信号，控制开关电路10的接通或关断。开关电路10包括单向导通模块103和切换模块104。切换模块104分别与控制模块20、单向导通模块103连接，用于根据接收到的控制信号直接接通用电设备60与备用电池组40之间的连接，或通过单向导通模块103接通用电设备60与备用电池组40之间的连接。单向导通模块103分别与控制模块20、用电设备60连接，用于在市电突然断电后的短时间内向由初始的截止状态变为导通状态，使得备用电池组40可以通过单向导通模块103的通路向用电设备60供电，待用电设备60与备用电池组40之间的通路接通后，单向导通模块103关断，备用电池组40不能通过该路径向用电设备60供电。
请参照图2，单向导通模块103包括二极管D1，二极管D1的导通方向和备用电池组40供电时电流的方向一致。二极管D1的正极端接切换模块104的一端，二极管D1的负极端接用电设备60的一端。二极管D1能在切换瞬间提供导电作用和保护作用。
切换模块104包括第一继电器101和第二继电器102。第一继电器101的第一、第二端分别与控制模块20相连接，第一继电器101的动触点端与备用电池组40连接，第一继电器101的静触点端与二极管D1的正极端连接。第二继电器102的第一、第二端分别与控制模块20相连接，第二继电器102的动触点端与第一继电器101的静触点端连接，第二继电器102的静触点端与用电设备60的一端连接。控制模块20通过给第一、第二继电器101、102发送接触控制信号和分离信号，控制动触点与静触点的接触或断开，从而达到第一通路、第二通路与第三通路之间的转换，实现单向导通和完全不间断电源切换的功能。
第一、第二继电器101、102均为磁保持继电器。或者根据实用使用的需要，第一、第二继电器101、102也可以使用达林顿管、MOSFET、IGBT等大功率开关管代替。
开关电路10还包括第一分压器件R1和第二分压器件R2，第一分压器件R1的一端与第二继电器102的静触点端连接，第一分压器件R1的另一端与控制模块20相连接。第二分压器件R2的一端与第一分压器件R1的另一端连接，第二分压器件R2的另一端同时与备用电池组40、用电设备60连接。本实施例中，第一分压器件R1、第二分压器件R2可以为电阻。
第一分压器件R1的一端与第二继电器102的静触点端连接的通路上的交叉点E作为电压检测点，第一分压器件R1的另一端与控制模块20连接的通路上的交叉点F作为电压输入点。控制模块20能通过第一分压器件R1、第二分压器件R2的分压电路识别电压输入点F的电压，从而得到电压检测点E的电压，然后通过控制模块20内的单片机芯片进行模数转换将模拟信号转换为数字信号，从而得到电压检测点E的电压。
控制模块20内的主要部件为单片机，控制模块20不仅可以通过控制第一、第二继电器101、102的通断使得第一通路、第二通路和第三通路分别接通或断开，还可以控制备用电池组40与电池管理系统30的通信，使各个器件之间能协同工作。控制模块20通过第一分压器件R1与第二继电器102的静触点端相连，并检测电压检测点E处的电压，控制模块20将电压检测点E电压等数据与电池管理系统30传输的备用电池组40的相关数据进行处理判断后发出命令，控制第一、第二继电器101、102的动触点C和D的移动。
请参照图3，一种不间断电源的切换系统，包括备用电池组40、电池管理系统BMS(BatteryManagementSystem，电池管理系统)30和如上所述的不间断电源的切换装置。备用电池组40由若干电池串联组成，其内的各个电池均与电池管理系统30连接，用于向用电设备60供电，备用电池组40的一端与开关电路10连接，备用电池组40的另一端与用电设备60连接。电池管理系统30与控制模块20连接，用于管理备用电池组40中各个电池的充放电情况并控制备用电池组40向用电设备60供电。
切换系统还可以包括电流传感器50，电流传感器50的一端与电池管理系统30连接，电流传感器50的另一端与备用电池组40连接。
工作过程如下，在理想状态下，即在备用电池组40正常，没有损坏且一致性较好的情况下，正常工作时，用电设备60由220V的市电进行供电，控制模块20给第一、第二继电器101、102接触控制信号，动触点C和D分别与静触点A和B接触。此时，二极管D1被短路。在正常工作时，用电设备60由市电供电，同时市电能给备用电池组40充电。若备用电池组40电量已满，电池管理系统30给控制模块20发送电量已满信息，则控制模块20给第一继电器101发送接触控制信号，给第二继电器102发送断开控制信号，动触点C和静触点A接触，动触点D和静触点B分离。此时二极管D1单向导通，市电不能继续给备用电池组40充电，从而防止浮充。同时，备用电池组40可实施均衡功能，防止电池组一致性过差而导致的效率降低，电池寿命缩短等问题。
当供电设备突然断电时，市电不能向用电设备60供电，备用电池组40和用电设备60连接，由备用电池组40进行供电。当供电设备突然断电的瞬间，备用电池组40可暂时通过二极管D1给用电设备60供电，从而实现备用电源和市电的完全不间断电源切换。此时，控制模块20检测到市电断开后，给第一、第二继电器101、102接触控制信号，动触点C和D分别和静触点A和B接触，二极管被短路，从而避免二极管D1长时间处于高电流状态而损坏，备用电池组40向用电设备60供电。
若供电设备长时间未恢复供电，备用电池组40的电量会逐渐耗尽。当备用电池组40的电量即将耗尽时，电压检测点E的电压较低，控制模块20给第一继电器101发送断开控制信号，给第二继电器102发送接触控制信号，动触点C和静触点A分离，动触点D和静触点B接触，备用电池组40与用电设备60断开，停止供电，从而防止备用电池组40因过放电而造成损坏。
当供电设备恢复供电时，控制模块20给第一、第二继电器101、102发送接触控制信号，动触点C和D分别与静触点A和B接触。供电设备给用电设备60供电的同时也给备用电池组40充电。当电池容量充满时，电池管理系统30将电池充满信息传输给控制模块20，控制模块20给第一继电器101发送接触控制信号，给第二继电器102发送断开控制信号，动触点C和静触点A接触，动触点D和静触点B分离。由于二极管D1的单向导通功能，市电不能继续给备用电池组40充电，从而防止了电池组浮充。
所述的不间断电源的切换装置可应用于电动汽车动力电池组、风电、光电等发电站储能电池组以及通讯基站备用电池组等。该切换装置及切换系统能保护备用电池组40，能防止备用电池组40在一致性差的时候因为浮充而导致电池损坏，也能防止过充过放电，并且能实现市电和备用电池组40之间的完全不间断切换。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种不间断电源的切换装置，其特征在于，包括控制模块和开关电路，所述控制模块与所述开关电路相连接，用于给所述开关电路发送控制信号，控制所述开关电路的接通或关断；
所述开关电路包括单向导通模块和切换模块，所述切换模块分别与所述控制模块、所述单向导通模块连接，用于根据接收到的所述控制信号直接接通用电设备与备用电池组之间的连接，或通过所述单向导通模块接通用电设备与所述备用电池组之间的连接；所述单向导通模块分别与所述控制模块、用电设备连接，用于在市电突然断电后的短时间内由初始的截止状态变为导通状态。
2.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，所述单向导通模块包括二极管，所述二极管的正极端接所述切换模块的一端，所述二极管的负极端接用电设备的一端。
3.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，所述切换模块包括第一继电器和第二继电器；所述第一继电器的第一、第二端分别与所述控制模块相连接，所述第一继电器的动触点端与备用电池组连接，所述第一继电器的静触点端与所述二极管的正极端连接；所述第二继电器的第一、第二端分别与所述控制模块相连接，所述第二继电器的动触点端与所述第一继电器的静触点端连接，所述第二继电器的静触点端与所述用电设备的一端连接。
4.根据权利要求3所述的切换装置，其特征在于，所述开关电路还包括第一分压器件和第二分压器件，所述第一分压器件的一端与所述第二继电器的静触点端连接，所述第一分压器件的另一端与所述控制模块相连接；所述第二分压器件的一端与所述第一分压器件的另一端连接，所述第二分压器件的另一端与所述备用电池组连接。
5.根据权利要求3所述的切换装置，其特征在于，所述第一、第二继电器均为磁保持继电器。
6.根据权利要求4所述的切换装置，其特征在于，所述第一分压器件、第二分压器件为电阻。
7.一种不间断电源的切换系统，其特征在于，包括备用电池组、电池管理系统和权利要求1至6任意一项所述的不间断电源的切换装置；所述备用电池组由若干电池串联组成，用于向用电设备供电，所述备用电池组的一端与所述开关电路连接，所述备用电池组的另一端与用电设备连接，所述备用电池组内的各个电池均与所述电池管理系统连接；所述电池管理系统与所述控制模块连接，用于管理所述备用电池组中各个电池的充放电情况并控制所述备用电池组向所述用电设备供电。
8.根据权利要求7所述的切换系统，其特征在于，所述切换系统还包括电流传感器，所述电流传感器的一端与所述电池管理系统连接，所述电流传感器的另一端与所述备用电池组连接。
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