CN106712272A - 一种不间断电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不间断电源系统，所述不间断电源系统包括整流电路、逆变电路、电池充放电电路以及蓄电池，所述整流电路用于在有交流电输入时，将输入的交流电整形降压变换为直流电，并将一部分直流电输出给电池充放电电路，以给蓄电池充电，将另一部分直流电输出给逆变电路，由逆变电路将直流电转换为交流电后提供给负载供电，在所述整流电路无交流输入时，通过所述电池充放电电路进行放电，以保证负载的可靠供电，由于所述整流电路输入的交流电为交流中压1KV-35KV，从而能够减少了相关供配电系统的变压级数，减少了系统损耗，同时由于减少了相关供配电设备从而减少了系统维护量，节约了维护成本，进而节省了运营成本。

Description

一种不间断电源系统

技术领域

本发明涉及电源系统，尤其涉及一种不间断电源系统。

背景技术

不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System/Uninterruptible PowerSupply)系统是将蓄电池与主机相连接，从而保障主机在停电之后能够继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，不致因停电而影响工作或丢失数据。

现有不间断电源系统的结构示意图可如图1所示，0.4KV的交流输入电压经整流变换为直流后给蓄电池组充电，再经逆变后输出0.4KV给负载供电。正常情况下，输入市电经整流逆变后直接给负载供电，在失去市电时将蓄电池输出的直流电流逆变为0.4KV的交流电流后给负载供电，以保证负载的可靠供电。

申请人在研究上述现有不间断电源系统时，发现存在以下问题：由于目前城市供电的主要组成为10KV配电网，而现有不间断电源系统的输入电压多采用0.4KV的交流输入电压，因此需要相关供配电系统将10KV或以上电压等级电源经变压器降压为0.4KV后输出给现有不间断电源系统，从而导致现有不间断电源系统存在相关供配电系统的变压级数较高、损耗大以及维护量大等问题。另外，由于现有不间断电源系统输入电压较低，因此整流部分多采用晶闸管(工频)或低压IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)(高频)技术，从而进一步地增大了现有不间断电源系统的损耗。

发明内容

本发明实施例提供了一种不间断电源系统，用以解决现有不间断电源系统存在的相关供配电系统的变压级数高、损耗大以及维护量大的问题。

本发明实施例提供了一种不间断电源系统，所述不间断电源系统包括整流电路、逆变电路、电池充放电电路以及蓄电池；

所述整流电路的输入端连接输入交流电，输出端连接所述蓄电池的正极和所述逆变电路的输入端，所述整流电路用于在有交流电输入时，将输入的交流电整形降压变换为直流电，将一部分直流电输出给所述逆变电路，将另一部分直流电输出给所述电池充放电电路；

所述逆变电路的输入端连接所述蓄电池的正极和所述整流电路的输出端，输出端连接负载，所述逆变电路用于将所述整流电路输出的直流电变换为交流电后提供给负载供电，以及，将所述蓄电池输出的直流电变换为交流电后提供给负载供电；

所述电池充放电电路的输入端连接所述整流电路的输出端和所述逆变电路的输入端，输出端连接所述蓄电池的正极，所述电池充放电电路用于将所述整流电路输出的直流电输入到所述蓄电池，以及，将所述蓄电池输出的直流电输入到所述逆变电路，由所述逆变电路将直流电变换为交流电后提供给负载供电；

所述蓄电池的正极连接所述电池充放电电路，用于在所述整流电路有交流输入时，通过所述电池充放电电路进行充电，以及，在所述整流电路无交流输入时，通过所述电池充放电电路进行放电；

其中，所述整流电路输入的交流电为交流中压1KV-35KV。

进一步地，所述整流电路的额定电压为1KV-35KV。

进一步地，所述整流电路为由N个额定电压为1.7KV-6.5KV的IGBT链式串接组成的1KV-35KV整流电路，其中，N为正整数。

进一步地，所述整流电路为由额定电压为1KV-35KV的IGBT直接组成的1KV-35KV整流电路。

进一步地，所述整流电路采用有源功率因数校正技术。

进一步地，所述整流电路的输出电压为0.2KV-0.72KV。

进一步地，所述不间断电源系统还包括旁路电路；

所述旁路电路用于在主用回路检修时为负载供电或者在市电质量满足负载需求时为负载供电。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种不间断电源系统，所述不间断电源系统包括整流电路、逆变电路、电池充放电电路以及蓄电池，所述整流电路用于在有交流电输入时，将输入的交流电整形降压变换为直流电，并将一部分直流电输出给电池充放电电路，以给蓄电池充电，将另一部分直流电输出给逆变电路，由逆变电路将直流电转换为交流电后提供给负载供电，在所述整流电路无交流输入时，通过所述电池充放电电路进行放电，以保证负载的可靠供电，由于所述整流电路输入的交流电为交流中压1KV-35KV，从而能够减少相关供配电系统的变压级数，减少系统损耗，同时由于减少了相关供配电设备从而减少了系统维护量，节约了维护成本，进而节省了运营成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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的附图。

图1所示为现有不间断电源系统的结构示意图；

图2所示为本发明实施例一所述的不间断电源系统的结构示意图；

图3所示为本发明实施例一所述的整流电路的结构示意图；

图4所示为本发明实施例一所述的整流电路的另一结构示意图；

图5所示为本发明实施例一所述的整流电路的另一结构示意图；

图6所示为本发明实施例一所述的不间断电源系统的另一结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种不间断电源系统20，如图2所示，其为本发明实施例一中所述的不间断电源系统20的结构示意图，所述不间断电源系统20可具体包括整流电路21、逆变电路22、电池充放电电路23以及蓄电池24，另外，与现有不间断电源系统类似，所述不间断电源系统20还可包括有保护熔丝、交流配电器件(如交流输入空开等)、直流配电器件(如直流输出空开等)等部分，本发明实施例对此不作赘述。

其中，所述整流电路21的输入端连接输入交流电，输出端连接所述蓄电池24的正极和所述逆变电路22的输入端，所述整流电路21用于在有交流电输入时，将输入的交流电整形降压变换为直流电，将一部分直流电输出给所述逆变电路22，将另一部分直流电输出给所述电池充放电电路23；

所述逆变电路22的输入端连接所述蓄电池24的正极和所述整流电路21的输出端，输出端连接负载，所述逆变电路22用于将所述整流电路21输出的直流电变换为交流电后提供给负载供电，以及，将所述蓄电池24输出的直流电变换为交流电后提供给负载供电；

所述电池充放电电路23的输入端连接所述整流电路21的输出端和所述逆变电路22的输入端，输出端连接所述蓄电池24的正极，所述电池充放电电路23用于将所述整流电路21输出的直流电输入到所述蓄电池24，以及，将所述蓄电池24输出的直流电输入到所述逆变电路22，由所述逆变电路22将直流电变换为交流电后提供给负载供电；

所述蓄电池24的正极连接所述电池充放电电路23，用于在所述整流电路21有交流输入时，通过所述电池充放电电路23进行充电，以及，在所述整流电路21无交流输入时，通过所述电池充放电电路23进行放电；

其中，所述整流电路21输入的交流电为交流中压1KV-35KV。

也就是说，本发明实施例所述的不间断电源系统，在保证了负载的可靠供电的基础上，由于输入交流电压端输入的交流电压为交流中压1KV-35KV，因此能够减少相关供配电系统的变压级数，减少系统损耗，同时由于减少了相关供配电设备从而减少了系统维护量，节约了维护成本，进而节省了运营成本。

例如，可将市电10KV配电网的电压直接输入到所述不间断电源系统20中，此时，所述不间断电源系统20中整流电路21的输入端输入的交流电即为10KV，由于可直接将10KV配电网的电压输入到所述不间断电源系统20中，因此相对于现有不间断电源系统来说，无需为所述不间断电源系统20配置相关供配电设备，从而减少了相关供配电设备的变压级数，还达到了节能减排的效果。

进一步地，由于所述整流电路21输入的交流电为1KV-35KV，相应地，所述整流电路的额定电压也为1KV-35KV。

可选地，所述整流电路21可以是由N个额定电压为1.7KV-6.5KV的IGBT链式串接组成的额定电压为1KV-35KV的整流电路21，其中，N为正整数。具体地，链式串接结构的整流电路21的结构示意图可如图3所示，其中，每一相电压上都串接有N个H全桥结构的、额定电压为1.7KV-6.5KV的IGBT功率单元，使得每相都可以承受1KV-35KV的电网电压。

例如，假设所述整流电路21的额定电压为1KV，则可在每一相电压上都串接2个H全桥结构的、额定电压为1.7KV的IGBT功率单元，使得每相都可以承受1KV的电网电压，具体可如图4所示。需要说明的是，此时IGBT功率单元的工作电压可设置为0.5KV，这样串联两个工作电压0.5KV的IGBT功率单元即可承受1KV的电网电压，同时还可以延长IGBT功率单元的使用寿命，另外，若某一IGBT功率单元故障或损坏，还可以将另一IGBT功率单元的工作电压从0.5KV提升至1KV，从而承受1KV的电网电压，保证整流电路21的正常工作。

进一步地，所述整流电路21还可以是由额定电压为1KV-35KV的IGBT直接组成的额定电压为1KV-35KV的整流电路21。具体地，可如图5所示，在每一相电压上都直接接一个H全桥结构的、额定电压为1KV-35KV的IGBT功率单元，使得每相都可以承受1KV-35KV的电网电压。

例如，假设所述整流电路21的额定电压为10KV，则可在每一相电压上都直接接一个H全桥结构的、额定电压为10KV的IGBT功率单元，使得每相都可以承受10KV的电网电压。再例如，若所述整流电路21的额定电压为35KV，则可在每一相电压上都直接接一个H全桥结构的、额定电压为35KV的IGBT功率单元，使得每相都可以承受35KV的电网电压。

需要说明的是，本发明实施例所述的整流电路21可采用有源功率因数校正技术，通过动态的调整使所述不间断电源系统20的输入电流在正弦波的全过程中都能够进入整流电路21，相对于现有不间断电源系统的整流电路，由于采用可控硅技术而导致的对输入电网产生谐波电流的污染来说，本发明实施例所述的整流电路21可有效地降低输入谐波电流的污染。

进一步地，所述整流电路21的输出电压可为0.2KV-0.72KV。

进一步地，为了使得本发明实施例所述的不间断电源系统20的供电方式更全面、安全性更高，所述不间断电源系统20还可包括旁路电路25。

所述旁路电路25可用于在主用回路检修时为负载供电或者在市电质量满足负载需求时为负载供电。

具体地，可如图6所示，为包含旁路电路25的不间断电源系统20的结构示意图，其中，将市电10KV配电网的电压经变压器降压到0.23-0.4KV后向负载提供供电。

需要说明的是，所述旁路电路25为所述不间断电源系统20的一种供配电模式，即市电质量达到负载需求时直接为负载供电，或者在系统主用回路检修时作为备用方案，以提高系统安全性，另外，所述旁路电路25可根据供配电系统需求选配，本发明实施例对此不作赘述。

本发明实施例一提供了一种不间断电源系统，所述不间断电源系统包括整流电路、逆变电路、电池充放电电路以及蓄电池，所述整流电路用于在有交流电输入时，将输入的交流电整形降压变换为直流电，并将一部分直流电输出给电池充放电电路，以给蓄电池充电，将另一部分直流电输出给逆变电路，由逆变电路将直流电转换为交流电后提供给负载供电，在所述整流电路无交流输入时，通过所述电池充放电电路进行放电，以保证负载的可靠供电，由于所述整流电路输入的交流电为交流中压1KV-35KV，从而能够减少相关供配电系统的变压级数，减少系统损耗，同时由于减少了相关供配电设备从而减少了系统维护量，节约了维护成本，进而节省了运营成本。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种不间断电源系统，其特征在于，所述不间断电源系统包括整流电路、逆变电路、电池充放电电路以及蓄电池；

所述整流电路的输入端连接输入交流电，输出端连接所述蓄电池的正极和所述逆变电路的输入端，所述整流电路用于在有交流电输入时，将输入的交流电整形降压变换为直流电，将一部分直流电输出给所述逆变电路，将另一部分直流电输出给所述电池充放电电路；

所述逆变电路的输入端连接所述蓄电池的正极和所述整流电路的输出端，输出端连接负载，所述逆变电路用于将所述整流电路输出的直流电变换为交流电后提供给负载供电，以及，将所述蓄电池输出的直流电变换为交流电后提供给负载供电；

所述电池充放电电路的输入端连接所述整流电路的输出端和所述逆变电路的输入端，输出端连接所述蓄电池的正极，所述电池充放电电路用于将所述整流电路输出的直流电输入到所述蓄电池，以及，将所述蓄电池输出的直流电输入到所述逆变电路，由所述逆变电路将直流电变换为交流电后提供给负载供电；

所述蓄电池的正极连接所述电池充放电电路，用于在所述整流电路有交流输入时，通过所述电池充放电电路进行充电，以及，在所述整流电路无交流输入时，通过所述电池充放电电路进行放电；

其中，所述整流电路输入的交流电为交流中压1KV-35KV。

2.如权利要求1所述的不间断电源系统，其特征在于，所述整流电路的额定电压为1KV-35KV。

3.如权利要求2所述的不间断电源系统，其特征在于，所述整流电路为由N个额定电压为1.7KV-6.5KV的绝缘栅双极型晶体管IGBT链式串接组成的1KV-35KV整流电路，其中，N为正整数。

4.如权利要求2所述的不间断电源系统，其特征在于，所述整流电路为由额定电压为1KV-35KV的IGBT直接组成的1KV-35KV整流电路。

5.如权利要求1所述的不间断电源系统，其特征在于，所述整流电路采用有源功率因数校正技术。

6.如权利要求1所述的不间断电源系统，其特征在于，所述整流电路的输出电压为0.2KV-0.72KV。

7.如权利要求1所述的不间断电源系统，其特征在于，所述不间断电源系统还包括旁路电路；

所述旁路电路用于在主用回路检修时为负载供电或者在市电质量满足负载需求时为负载供电。