CN107017696A - 储能ups供电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种储能UPS供电系统及控制方法。该供电系统包括：第一供电电路和第二供电电路，第一供电电路分别与市电和每个第一负载连接，第二电路分别与市电和每个第二负载连接；第一供电电路，用于在市电供电时存储电能，并将市电的电能传输给每个第一负载，以及在市电故障时为每个第一负载供电；第二供电电路，用于将市电的电能传输给每个第二负载。本供电系统只需要配置一个电池房即可实现对每个第一负载和每个第二负载供电，进而避免为每个UPS配置机房造成的空间资源浪费的问题。同时，本实施例对供电系统进行集中管理，便于维护，减少安全隐患和成本。

Description

储能UPS供电系统及控制方法

技术领域

本发明实施例涉及供电技术，尤其涉及一种储能UPS供电系统及控制方法。

背景技术

随着大数据时代的不断深入，各种大型数据中心不断的兴起及扩容，为了提高电源的可靠性，确保数据中心运行的信息安全，需要设置UPS(Uninterruptible PowerSystem/Uninterruptible Power Supply，不间断电源。UPS是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与逆变器相连接，通过逆变器等模块将蓄电池的直流电转换成交流电，进而实现为用户的重要外部设备提供持续、稳定和不间断的电源，防止突然断电而影响外部设备的正常工作。

目前，UPS主要分为在线式和后备式两种，每个UPS包括整流器、逆变器和电池，每个用户的UPS与该用户的重要负载连接。在市电供电时，UPS中的整流器将市电的交流电转换成直流电存储在电池中，此时，若UPS为在线式时，市电通过每个用户的UPS(即通过UPS中的整流器和逆变器)为每个用户的重要负载供电，若UPS为后备式时，市电直接为重要负载供电。当市电不供电时，UPS中的电池为用户的重要负载供电。

在实际使用时，需要为每个UPS配置单独的电池房，这样造成空间浪费的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种储能UPS供电系统及控制方法，以克服现有技术单独为每个UPS分配空间而造成的空间浪费的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种储能UPS供电系统，包括：第一供电电路和第二供电电路，所述第一供电电路分别与市电和每个第一负载连接，所述第二电路分别与所述市电和每个第二负载连接；

所述第一供电电路，用于在所述市电供电时存储电能，并将所述市电的电能传输给每个所述第一负载，以及在所述市电故障时为每个所述第一负载供电；

所述第二供电电路，用于将所述市电的电能传输给每个所述第二负载。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一供电电路，还用于在所述市电的电价大于或等于第一预设值时，停止充电，并分别为每个所述第一负载和电网供电。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一供电电路包括：第一转换开关、第一双向变换器、第二转换开关、第一蓄电池、逆变器、以及分别与所述第一转换开关、所述第一双向变换器、所述第二转换开关、所述逆变器连接的第一控制装置；

所述第一双向变换器的第一端通过所述第一转换开关与所述市电连接，所述第一双向变换器的第二端分别与所述第二转换开关的第一端和所述逆变器的第一端连接，所述第二转换开关的第二端与所述第一蓄电池连接，所述逆变器的第二端与每个所述第一负载连接；

所述第一控制装置，用于在所述市电供电时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第一控制指令；以及在所述市电故障时，控制所述第一转换开关断开、所述第二转换开关闭合，使得所述第一蓄电池向所述逆变器输出第二直流电；所述第一控制指令用于指示所述第一双向变换器工作在整流状态下；

所述第一双向变换器，用于根据所述第一控制指令，将所述市电输出的交流整流为第一直流电，并将所述第一直流电输出给所述第一蓄电池和所述逆变器；

所述逆变器，用于将所述第一直流电转换成第一交流电、或将所述第二直流电转换成第一交流电，并将所述第一交流电输出给每个所述第一负载。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一控制装置，还用于在当前电价大于或等于所述第一预设值时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第二控制指令；所述第二控制指令用于指示所述第一双向变换器工作在逆变状态下；

所述第一双向变换器，用于根据所述第二控制指令，将所述第一蓄电池输出的第三直流电逆变成第二交流电，并将所述第二交流电输出给所述电网；

所述第一蓄电池用于将所述第三直流电输出给所述逆变器。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一控制装置，还用于在当前电价小于或等于第二预设值时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第三控制指令；或者，在当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第四控制指令；其中，所述第三控制指令用于指示所述第一双向变换器将所述市电整流成所述第一直流电和第一充电电流，所述第四控制指令用于指示所述第一双向变换器将所述市电整流成所述第一直流电和第二充电电流；

所述第一双向变换器，用于根据所述第三控制指令，将所述市电输出的交流电整流成所述第一直流电和第一充电电流，并将所述第一直流电输出给所述逆变器，将所述第一充电电流输出给所述第一蓄电池；或者，根据所述第四控制指令，将所述市电输出的交流电整流成所述第一直流电和第二充电电流，并将所述第一直流电输出给所述逆变器，将所述第二充电电流输出给所述第一蓄电池，其中所述第二充电电流小于所述第一充电电流。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一供电电路包括：第三转换开关、第四转换开关、第二双向变换器、第五转换开关、第二蓄电池，以及分别与所述第三转换开关、所述第四转换开关、所述第二双向变换器和所述第五转换开关连接的第二控制装置；

所述第二双向变换器的第一端通过所述第四转换开关分别与每个第一负载和第三转换开关的第一端连接，所述第二双向变换器的第二端通过所述第五转换开关与所述第二蓄电池连接，所述第三转换开关的第二端与所述市电连接；

所述第二控制装置，用于在所述市电供电时，控制所述第三转换开关、第四转换开关和第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第五控制指令；或者，在所述市电故障时，控制所述第三转换开关断开、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第六控制指令；所述第五控制指令用于指示所述第二双向变换器工作在整流状态下，所述第六控制指令用于指示所述第二双向变换器工作在逆变状态下；

所述第二双向变换器，用于根据所述第五控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第四直流电，并将所述第四直流电输出给所述第二蓄电池；或者，根据所述第六控制指令，将所述第二蓄电池输出的第五直流电逆变成第一交流电，并将所述第一交流电输出给每个所述第一负载。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二控制装置，还用于在当前电价大于或等于第一预设值时，控制所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第七控制指令；所述第七控制指令用于指示所述第二双向变换器工作在逆变状态下；

所述第二双向变换器，用于根据所述第七控制指令，将所述第二蓄电池输出的直流电逆变成第三交流电，并将所述第三交流电输出给每个所述第一负载和所述电网。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二控制装置，还用于在当前电价小于或等于第二预设值时，控制所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第八控制指令；或者，在当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，控制所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第九控制指令；其中，所述第八控制指令用于指示所述第二双向变换器将所述市电输出的交流电整流成第三充电电流，所述第九控制指令用于指示所述第二双向变换器将所述市电输出的交流电整流成第四充电电流；

所述第二双向变换器，用于根据所述第八控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第三充电电流，并将所述第三充电电流输出给所述第二蓄电池；或者根据所述第九控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第四充电电流，并将所述第四充电电流输出给所述第二蓄电池，所述第四充电电流小于所述第三充电电流。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一控制装置包括第一控制监控电路、第一DSP控制电路和第二DSP控制电路；

所述第一DSP控制电路分别与所述第一控制监控电路、所述第一双向变换器、所述第一转换开关和所述第二转换开关连接；

所述第二DSP控制电路分别与所述第一控制监控电路和所述逆变器连接。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二控制装置包括第二控制监控电路和第三DSP控制电路；

所述第三DSP控制电路分别与所述第二控制监控电路、所述第二双向变换器、所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关连接。

第二方面，本发明实施例提供一种储能UPS供电控制方法，所述方法适用于上述的储能UPS供电系统，所述方法包括：

判断当前市电是否供电；

若是，则存储所述市电的电能，并将所述市电的电能传输给每个第一负载和每个第二负载；

若否，则将存储的所述电能输出给每个所述第一负载。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在当前所述市电的市价大于或等于第一预设值时，向电网和每个所述第一负载供电；

在当前市电的市价小于或等于第二预设值时，以第一充电电流或第三充电电流存储所述市电的电能；

在当前市电的市价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，以第二充电电流或第四充电电流存储所述市电的电能，所述第一充电电流大于所述第二充电电流，所述第三充电电流大于所述第四充电电流。

本发明实施例提供的储能UPS供电系统及控制方法，通过设置分别与市电连接的第一供电电路和第二供电电路，其中，第一供电电路与每个第一负载连接，用于在市电供电时存储电能，并将所述市电的电能传输给每个第一负载，在所述市电故障时为每个所述第一负载供电，以及在市电故障时为每个第一负载供电。第二电路与每个第二负载连接，用于将市电的电能传输给每个第二负载。本实施例的储能UPS供电系统，只需要配置一个电池房即可实现对每个第一负载和每个第二负载供电，进而避免为每个UPS配置机房造成的空间资源浪费的问题。同时，本实施例对供电系统进行集中管理，便于维护，减少安全隐患和成本

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的储能UPS供电系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的储能UPS供电系统实施例二的第一结构示意图；

图2a为本发明提供的储能UPS供电系统实施例二的第二结构示意图；

图2b为本发明提供的储能UPS供电系统实施例二的第三结构示意图；

图3为本发明提供的储能UPS供电系统实施例三的第一结构示意图；

图3a为本发明提供的储能UPS供电系统实施例三的第二结构示意图；

图3b为本发明提供的储能UPS供电系统实施例三的第三结构示意图；

图4为本发明提供的储能UPS供电控制方法实施例一的流程示意图；

图5为本发明提供的储能UPS供电控制方法实施例二的流程示意图。

附图标记说明：

100：储能UPS供电系统；

10：第一供电电路；

20：第二供电电路；

30：第一负载；

40：第二负载；

110：第一转换开关；

111：第一转换开关的第一端；

112：第一转换开关的第二端；

120：第一双向变换器；

121：第一双向变换器的第一端；

122：第一双向变换器的第二端；

130：第二转换开关；

131：第二转换开关的第一端；

132：第二转换开关的第二端；

140：第一蓄电池；

150：逆变器；

151：逆变器的第一端；

152：逆变器的第二端；

160：第一控制装置；

161：第一控制监控电路；

162：第一DSP控制电路；

163：第二DSP控制电路；

210：第三转换开关；

211：第三转换开关的第一端；

212：第三转换开关的第二端；

220：第四转换开关；

221：第四转换开关的第一端；

222：第四转换开关的第二端；

230：第二双向变换器；

231：第二双向变换器的第一端；

232：第二双向变换器的第二端；

240：第五转换开关；

241：第五转换开关的第一端；

242：第五转换开关的第二端；

250：第二蓄电池；

260：第二控制装置；

261：第二控制监控电路；

262：第三DSP控制电路

50：旁路电路；

60：维修旁路电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动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。

本发明实施例提供的储能UPS供电系统，适用于市电供电中，例如居民供电、工厂供电和办公楼供电等，用于解决现有技术中为每个UPS独立配置电池房造成的空间浪费和维护不方便的问题。

本实施例提供的储能UPS供电系统，第一供电电路在市电供电正常时存储电能，在市电供电出现故障时，将存储的电能输出给每个第一负载，以实现对每个第一负载的供电。即本实施例的供电系统，其结构简单，需要一个电池房即可，其占用的空间小，集中控制，便于维护，大大降低了成本。

需要说明的是，本实施例中的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实际使用时，根据用户负载对供电可靠性的不同，将负载分为普通负载和重要负载。其中普通负载对供电的可靠性没有要求，因此直接通过市电供电，而重要负载需要保证不间断供电。为了便于阐述，本实施例将重要负载记为第一负载，将普通负载记为第二负载。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明提供的储能UPS供电系统实施例一的结构示意图。如图1所示，本实施例的储能UPS供电系统100包括：第一供电电路10和第二供电电路20，所述第一供电电路10分别与市电和每个第一负载30连接，所述第二电路分别与所述市电和每个第二负载40连接；所述第一供电电路10，用于在所述市电供电时存储电能，并将所述市电的电能传输给每个所述第一负载30，,在所述市电故障时为每个所述第一负载30供电；所述第二供电电路，用于将所述市电的电能传输给每个所述第二负载40。

具体的，如图1所示，本实施例的储能UPS供电系统100包括第一供电电路10和第二供电电路20，其中，第一供电电路10分别与市电、每个第一负载30连接。该第一供电电路10用于在市电供电时，存储电能，并将市电的电能传输给每个第一负载30，以实现对每个第一负载30供电。在市电出现故障时，例如市电断电，该第一供电电路10使用存储的电能为每个第一负载30供电，避免市电突然出现故障对第一负载30的影响，进而提高了第一负载30的可靠工作。

第二供电电路20的一端与市电连接，第二供电电路20的另一端与第二负载40连接。在市电供电时，第二供电电路20将用市电的电能传输给每个第二负载40，以实现对每个第二负载40的供电。

可选的，本实施例的第一供电电路10还具有稳压等作用，当UPS为在线式UPS且市电供电时，第一供电电路10对市电进行稳压等处理后输出给每个第一负载30，进一步提高第一负载30工作的稳定。当UPS为后备式UPS且市电供电时，第一供电电路10可以对市电不做处理，直接输出给每个第一负载30。

可选的，在本实施例中，当市电的电价处于波峰时，第一供电电路10可以停止存储市电的电能，当市电的电价处于波谷时，第一供电电路10可以大功率充电，进而实现消峰填谷的作用。

上述第一供电电路10可以包括储能装置，例如蓄电池或者电容等，并且本实施例中当第一供电电路10需要为多个第一负载30供电时，则需要将第一供电电路10中的储能装置的容量设置的大，以保证在市电故障时，可以为每个第一负载30提供足够时间的电能。本实施例对第一供电电路10中的储能装置的容积不做限制，具体根据实际需要设定。

可选的，本实施例的第一供电电路10还可以包括将具有交直流转换功能的转换装置，例如逆变器、整流器或者双向变换器等。该转换装置可以将市电的交流电整流成直流电以实现对第一供电电路10中的储能装置充电。同时，该转换装置还可以将第一供电电路10中的储能装置存储的直流电逆变成交流电输出给每个第一负载30。本实施例对第一供电电路10的具体结构不做限制，只要具有在市电供电时可以储能，在市电故障时，可以为第一负载30供电即可。

本实施例的储能UPS供电系统100，只需要配置一个电池房即可实现第一供电电路10对每个第一负载30供电，将原本分散的UPS供电系统集中控制，专线专用，能够降低系统的成本及土地使用面积，大大提高后备时间。同时本实施例的供电系统可以统一管理、集中控制，进而便于维护，减少安全隐患。

本发明实施例提供的储能UPS供电系统，通过设置分别与市电连接的第一供电电路和第二供电电路，其中，第一供电电路与每个第一负载连接，用于在市电供电时存储电能，并将所述市电的电能传输给每个第一负载，在所述市电故障时为每个所述第一负载供电，以及在市电故障时为每个第一负载供电。第二电路与每个第二负载连接，用于将市电的电能传输给每个第二负载。本实施例的储能UPS供电系统，只需要配置一个电池房即可实现对每个第一负载和每个第二负载供电，进而避免为每个UPS配置机房造成的空间资源浪费的问题。同时，本实施例对供电系统进行集中管理，便于维护，减少安全隐患和成本。

在本发明实施例的一种可能实现方式中，在上述实施例的基础上，上述第一供电电路10，还用于在所述市电的电价大于或等于第一预设值时，分别为每个所述第一负载30和电网供电。

本实施例的储能UPS供电系统100可以替换现有的PCS(Power Control System，储能控制系统)，具体是，本实施例的第一供电电路10在市电的市价处于波峰时，停止充电，并分别为每个第一负载30供电，同时并网，为电网供电。即本实施例的第一供电电路10，在市电的电价较低时充电，具体是在市电处于波谷时大功率充电，以实现低价存电。当电价处于波峰时发电，进而实现PCS(Power Control System，储能控制系统)的消峰填谷的作用。

由此可知，本实施例提供的储能UPS供电系统100，不仅具有UPS的功能，还具有PCS的功能。即本实施例的供电系统，不仅不需要为每个用户配置UPS电池房，同时也不需要配置PCS电池房，进而避免了配置PCS系统造成的资源浪费的问题产生。

本实施例的第一负载30和第二负载40可以是一个PCS系统对应下的每个用户的第一负载和第二负载，即本实施例的供电系统为该PCS中的每个第一负载和每个第二负载供电。

图2为本发明实施例提供的储能UPS供电系统实施例二的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的第一供电电路10可以包括：第一转换开关110、第一双向变换器120、第二转换开关130、第一蓄电池140、逆变器150，以及分别与第一转换开关110、第一双向变换器120、第二转换开关130、逆变器150连接的第一控制装置160。

目前的UPS电源主要分为两大类：在线式UPS电源与后备式UPS电源。他们因为性能、价格、使用领域的不同而有所区分。

其中，现有的在线式UPS电源工作原理为：在市电正常供电时，连接市电和负载的UPS电源首先将市电交流电源经整流变成直流电，然后对直流电进行脉宽调制、滤波等处理。再将处理过的直流电经逆变器重新转换成交流电向负载供电。当市电中断时，UPS电源立即不间断改由蓄电池提供的直流电经逆变器向负载提供交流电。因此，对在线式UPS电源而言，在正常情况下，无论有无市电，它都是由UPS电源的逆变器对负载供电，这样就避免了所有由市电电网电压波动及干扰而带来的影响。因为在线式UPS电源可以实现对负载的稳频、稳压供电，而且在由市电供电转换到蓄电池供电时，其转换时间为零。真正给用户提供优质的稳压、稳频的纯净正弦波电源，从而提供符合网络系统需要的电源保护。

根据上述描述可知，可以将本实施例的储能UPS供电系统100可以设置成在线式。

具体的，如图2所示，本实施例的第一保护电路，其中所述第一转换开关110的第一端111分别与所述市电和所述第二供电电路20连接，所述第一转换开关110的第二端112与所述第一双向变换器120的第一端121连接，所述第一双向变换器120的第二端122分别与所述第二转换开关130的第一端131和所述逆变器150的第一端151连接，所述第二转换开关130的第二端132与所述第一蓄电池140连接，所述逆变器150的第二端152与每个所述第一负载30连接。第一控制装置160分别与第一转换开关110、第一双向变换器120、第二转换开关130、逆变器150的控制端(图中未示出)连接。

上述第一控制装置160，用于在所述市电供电时，控制所述第一转换开关110和所述第二转换130开关闭合，并向所述第一双向变换器120发送第一控制指令；或者，在所述市电故障时，控制所述第一转换开关110断开、所述第二转换开关130闭合，使得所述第一蓄电池140向所述逆变器150输出第二直流电；所述第一控制指令用于指示所述第一双向变换器120工作在整流状态下。

上述第一双向变换器120，用于根据所述第一控制指令，将所述市电输出的交流整流为第一直流电，并将所述第一直流电输出给所述第一蓄电池140和所述逆变器150。

上述逆变器150，用于将所述第一直流电转换成第一交流电、或将所述第二直流电转换成第一交流电，并将所述第一交流电输出给每个所述第一负载30。其中第一直流电与第二直流电可以相等，也可以不等，具体根据实际需要确定。

本实施例如图2所示的第一供电电路10，第一转换开关110和第二转换开关130均为双向可控开关，表示为电能的通断，不表示具体的开关个数。第一双向变换器120的第一端121通过第一转换开关110接入到市电，第一双向变换器120的第二端122分别接到逆变器150以及通过第二转换开关130接到第一蓄电池140的端口。第一双向变换器120能够将市电的交流电转换为第一直流电，并将该第一直流电输出给第一蓄电池140电池和逆变器150。电池通过第二转换开关130接入到第一双向变换器120和逆变器150的公共端，逆变器150的第一端151与第一双向变换器120及第二转换开关130相连，逆变器150的第二端152接到第一负载30上。

如图2所示的储能UPS供电系统100的具体过程为，当市电正常时，第一控制装置160控制第一转换开关110和第二转换开关130闭合，并向第一双向变换器120发送第一控制质量，以使第一双向变换器120工作在整流模式下。此时，第一双向变换器120可以将市电输出的交流电整流成第一直接电，并将该第一直流电输出给第一蓄电池140和逆变器150，进而实现对第一蓄电池140的充电。同时使得逆变器150将第一直流电逆变成第一交流电，并将该第一交流电输出给每个第一负载30，以实现对每个第一负载30的供电。

当市电供电出现故障时，例如停电时，第一控制装置160控制第一转换开关110断开，并控制第二转换开关130闭合，此时第一蓄电池140为第一负载30供电。具体是，第一蓄电池140向逆变器150输出第二直流电，逆变器150将第二直流电逆变成第一交流电，并将所述第一交流电输出给第一负载30，进而实现第一蓄电池140对每个第一负载30的供电，在该过程中第一双向变换器120停止工作。

可选的，本实施例的第一供电电路10，在逆变器150与第一负载30之间还可以设置一转换开关S0，该转换开关S0在逆变器150的控制下实现通断。例如，在逆变器150为第一负载30供电时闭合。

本发明实施例的储能UPS供电系统，通过将第一供电电路中的第一双向变换器的第一端通过所述第一转换开关与所述市电连接，所述第一双向变换器的第二端分别与所述第二转换开关的第一端和所述逆变器的第一端连接，所述第二转换开关的第二端与所述第一蓄电池连接，所述逆变器的第二端与每个所述第一负载连接。在所述市电供电时，第一控制装置160控制第一双向变换器将市电转换后输出给所述第一蓄电池和所述逆变器，以实现对第一蓄电池的充电，对每个第一负载的供电。在市电故障时，控制所述第一转换开关断开、第二转换开关闭合，以实现第一蓄电池对每个第一负载的供电。

继续参照图2所示，在上述实施例的基础上，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，

上述第一控制装置160，还用于在当前电价大于或等于所述第一预设值时，控制所述第一转换开关110和所述第二转换开关130闭合，并向所述第一双向变换器120发送第二控制指令；所述第一控制指令用于指示所述第一双向变换器120工作在逆变状态下。

上述第一双向变换器120，用于根据所述第二控制指令，将所述第一蓄电池140输出的第三直流逆变流成第二交流电，并将所述第二交流电输出给所述电网。

上述所述第一蓄电池140用于将所述第三直流电输出给所述逆变器150。

具体的，当市电正常时，上述第一控制装置160控制第一转换开关110与第二转换开关130闭合。如果此时处于用电高峰期或者电价处于波峰阶段，即电价大于等于第一预设值时，第一控制装置160向第一双向变换器120发送第二控制指令，该第二控制指令用于指示所述第一双向变换器120工作在逆变状态下。此时第一蓄电池140通过第一双向变换器120并网发电，以使第一蓄电池140向电网中的每个负载供电，例如为每个第二负载40供电。即第一蓄电池140输出第三直流电，第一双向变换器120将第三直流电逆变成第二交流电，将第二交流电输出给电网，以实现对电网的供电。同时，第一蓄电池140向逆变器150输出第三直流电，使得逆变器150将该第三直流电逆变成第一交流电，并将第一交流电输出给每个第一负载30。其中，第三直流电与上述第一直流电、第二直流电的大小可以相同，第一交流电与第二交流电的大小也可以相同。

继续参照图2，在本实施例的,一种可能的实现方式中，上述第一控制装置160，还用于在当前电价小于或等于第二预设值时，控制所述第一转换开关110和所述第二转换开关130闭合，并向所述第一双向变换器120发送第三控制指令，所述第三控制指令用于指示所述第一双向变换器120将所述市电整流成所述第一直流电和第一充电电流。

上述第一双向变换器120，用于根据所述第三控制指令，将所述市电输出的交流电整流成所述第一直流电和第一充电电流，并将所述第一直流电输出给所述逆变器150，将所述第一充电电流输出给所述第一蓄电池140。

具体的，如果此时电价处于波谷阶段，即当前电价小于或者等于第二预设值时，第一控制装置160控制控制所述第一转换开关110和所述第二转换开关130闭合，并向第一双向变换器120发送第三控制指令。此时，第一双向变换器120工作在整流模式下，第一双向变换器120将市电输出的交流电整流成第一充电电流并输出给第一蓄电池140，以实现对第一蓄电池140进行大功率充电。同时，第一双向变换器120将市电整流成第一直流电输出给逆变器150，以实现对每个第一负载30提供高质量供电。

继续参照图2，在本发明实施例的另一种可能的实现方式中，

上述第一控制装置160，还用于在当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，控制所述第一转换开关110和所述第二转换开关130闭合，并向所述第一双向变换器120发送第四控制指令，所述第四控制指令用于指示所述第一双向变换器120将所述市电整流成所述第一直流电和第二充电电流。

上述第一双向变换器120，用于根据所述第四控制指令，将所述市电输出的交流电整流成所述第一直流电和第二充电电流，并将将所述第一直流电输出给所述逆变器150，将所述第二充电电流输出给所述第一蓄电池140，其中所述第二充电电流小于所述第一充电电流。

在本实施例中，如果此时电价处于非峰谷阶段，即当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，那么第一蓄电池140就不需要进行大功率的充电，仅给第一蓄电池140提供非常小的电流即可，此时第一供电电路10主要实现给第一负载30供能。当市电故障，例如断电时，第二转换开关130闭合，第一转换开关110断开，第一蓄电池140通过逆变器150给第一负载30供电。具体是，第一控制装置160控制所述第一转换开关110和所述第二转换开关130闭合，并向第一双向变换器120发送第四控制指令。此时，第一双向变换器120工作在整流模式下，第一双向变换器120将市电输出的交流电整流成第二充电电流并输出给第一蓄电池140，以实现对第一蓄电池140进行小功率充电。同时，第一双向变换器120将市电整流成第一直流电输出给逆变器150，以实现对每个第一负载30提供高质量供电。

需要说明的是，本实施例的涉及的第一双向变换器120和逆变器150的结构包括但不限于塔式机形式及模块化形式，同时第一双向变换器120及逆变器150的拓扑包括但不限于两电平及三电平的拓扑，其它结构及拓扑形式均在本专利的保护范围。

可选的，本实施例还可以在第一双向变换器120与第一存储电池140之间设置DC/DC转换电路。

进一步的，如图2a所示，本实施例的供电系统还包括：旁路电路50和维修旁路电路60等常见的安全电路。

本实施例的第一控制装置160可以包括MCU等控制芯片。

在本实施例的另一种可能的实现方式中，如图2b所示，第一控制装置160可以包括第一控制监控电路161、第一DSP控制电路162和第二DSP控制电路163；所述第一DSP控制电路162分别与所述第一控制监控电路161、所述第一双向变换器120、所述第一转换开关110和所述第二转换开关130连接；所述第二DSP控制电路163分别与所述第一控制监控电路161和所述逆变器150连接。如图2b所示，第一控制监控电路161通过第一DSP控制电路162控制第一双向变换器120、第一转换开关110和第二转换开关130。第一控制监控电路161通过第二DSP控制电路163控制逆变器150。

本发明实施例提供的储能UPS供电系统，在电价处于波峰时，控制第一蓄电池为第一负载和第二负载供电，在电价处于波谷时，控制对第一蓄电池大功率充电，以实现消峰填谷的功能。

图3为本发明实施例提供的储能UPS供电系统实施例三的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的第一供电电路10可以包括：第三转换开关210、第四转换开关220、第二双向变换器230、第五转换开关240和第二蓄电池250，以及分别与所述第三转换开关210、所述第四转换开关220、所述第二双向变换器230和所述第五转换开关240连接的第二控制装置260。

根据上述实施例可知，目前的UPS电源主要分为在线式UPS电源与后备式UPS电源。

其中，后备式UPS电源工作原理为：在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道再经转换转换开关直接向负载提供电源，不经过UPS电源。UPS电源中的逆变器处于停止工作状态，这时的UPS电源实质上相当于一台市电稳压器。当市电供电出现故障，例如断电或低于市电供电电压低于170V时，蓄电池通过逆变器向负载提供稳压、稳额的方波交流电源。

根据上述描述可知，可以将本实施例的储能UPS供电系统100设置成后备式。

具体的，如图3所示，本实施例的第一供电电路10，其中所述第二双向变换器230的第一端231通过所述第四转换开关220分别与每个第一负载30和第三转换开关210的第一端211连接，所述第二双向变换器230的第二端232通过所述第五转换开关240与所述第二蓄电池250连接，所述第三转换开关210的第二端212与所述市电连接。

上述第二控制装置260，用于在所述市电供电时，控制所述第三转换开关210、第四转换开关220和第五转换开关240闭合，并向所述第二双向变换器230发送第五控制指令；或者，在所述市电故障时，控制所述第三转换开关210断开、所述第四转换开关220和所述第五转换开关240闭合，并向所述第二双向变换器230发送第六控制指令；所述第五控制指令用于指示所述第二双向变换器230工作在整流状态下，所述第六控制指令用于指示所述第二双向变换器230工作在逆变状态下。

上述第二双向变换器230，用于根据所述第五控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第四直流电，并将所述第四直流电输出给所述第二蓄电池250；根据所述第五控制指令，将所述第二蓄电池250输出的第五直流电逆变成第一交流电，并将所述第一交流电输出给每个所述第一负载30。其中，第四直流电与第五直流电可以相同，也可以不同。

本实施例如图3所示的第一供电电路10，第三转换开关210、第四转换开关220和第五转换开关240均为双向可控开关，表示为电能的通断，不表示具体的开关个数。

如图3所示的储能UPS供电系统100的具体过程为，当市电正常时，第二控制装置260控制第三转换开关210、第四转换开关220和第五转换开关240闭合，此时市电通过第三开关直接向第一负载30供电。第二控制装置260向第二双向变换器230发送第五控制指令，此时，第二双向变换器230工作在整流模式下，第二双向变换器230将市电输出的交流电整流成第四直接电，并将该第四直流电输出给第二蓄电池250，以实现对第二蓄电池250的充电。

当市电供电出现故障时，例如停电时，第二控制装置260控制第三转换开关210断开，并控制第四转换开关220和第五转换开关240闭合，此时第二蓄电池250为第一负载30供电。具体是，第二蓄电池250向第二双向变换器230输出第五直流电，第二双向变换器230根据第六控制指令将第五直流电逆变成第一交流电，并将所述第一交流电输出给每个第一负载30，进而实现第二蓄电池250对每个第一负载30的供电。

继续参照图3，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，

上述第二控制装置260，还用于在当前电价大于或等于第一预设值时，控制所述第三转换开关210、所述第四转换开关220和所述第五转换开关240闭合，并向所述第二双向变换器230发送第七控制指令；所述第七控制指令用于指示所述第二双向变换器230工作在逆变状态下。

所述第二双向变换器230，用于根据所述第七控制指令，并对所述第二蓄电池250输出的直流电逆变成第三交流电，并将所述第三交流电输出给每个所述第一负载30和所述电网。

具体的，当市电正常时，第二控制装置260控制第四转换开关220与第五转换开关240闭合。如果此时处于用电高峰期或者电价处于波峰阶段，即电价大于等于第一预设值时，第二控制装置260控制第二双向变换器230工作在逆变模式下，第二蓄电池250通过第二双向变换器230并网发电，以使第二蓄电池250向电网转换的负载供电，例如向每个第二负载40供电。同时第二双向变换器230将第二蓄电池250的输出的直流电逆变成第三交流电输出给第一负载30，进而实现对第一负载30提供高质量的电能，此时的第三交流电可以与上述的第一交流电相同。

继续参照图3，在本发明实施例的另一种可能的实现方式中，

上述第二控制装置260，还用于在当前电价小于或等于第二预设值时，控制所述第三转换开关210、所述第四转换开关220和所述第五转换开关240闭合，并向所述第二双向变换器230发送第八控制指令。

上述第二双向变换器230，用于根据所述第八控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第三充电电流，并将所述第三充电电流输出给所述第二蓄电池250。

具体的，如果此时电价处于波谷阶段，即当前电价小于或等于第二预设值时，第二控制装置260控制第二双向变换器230控制所述第三转换开关210、所述第四转换开关220和所述第五转换开关240闭合，并向第二双向变换器230输出第八控制指令。此时，第二双向变换器230工作在整流模式下，第二双向变换器230将市电输出的交流电整流成第三充电电流并输出给第二蓄电池250，以实现对第二蓄电池250进行大功率充电。同时，市电通过第三转换开关210为第一负载30供电。

继续参照图3，在本发明实施例的另一种可能的实现方式中，

上述第二控制装置260，还用于在当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，控制所述第三转换开关210、所述第四转换开关220和所述第五转换开关240闭合，并向所述第二双向变换器230发送第九控制指令，所述第九控制指令用于指示所述第二双向变换器230将所述市电输出的交流电整流成第四充电电流。

上述第二双向变换器230，用于根据所述第九控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第四充电电流，并将所述第四充电电流输出给所述第二蓄电池250，所述第四充电电流小于所述第三充电电流。

具体的，如果此时电价处于非峰谷阶段，即当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，那么第二蓄电池250就不需要进行大功率的充电，仅给第二蓄电池250提供非常小的电流即可，此时第一供电电路10主要实现给第一负载30供能。当市电故障，例如断电时，第二控制装置260控制第三转换开关210、第四转换开关220和第五转换开关240闭合，第二蓄电池250通过第二双向变换器230给第一负载30供电。

进一步的，如图3a所示，本实施例的供电系统还包括：旁路电路50和维修旁路电路60等常见的安全电路。

需要说明的是，本实施例涉及的第二双向变换器230的结构包括但不限于塔式机形式及模块化形式，同时第二双向变换器230的拓扑包括但不限于两电平及三电平的拓扑，其它结构及拓扑形式均在本专利的保护范围。

可选的，本实施例的第二双向变换器230通过DC/DC转换电路与第二蓄电池250连接，第二蓄电池250可以是PCS电池和/或UPS电池。

本发明实施例的第一控制装置160可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)等控制芯片。

在本实施例的另一种可能的实现方式中，如图3b所示，所述第二控制装置260包括第二控制监控电路261和第三DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)控制电路262；所述第三DSP控制电路262分别与所述第二控制监控电路261、所述第二双向变换器230、所述第三转换开关210、所述第四转换开关220和所述第五转换开关240连接。如图3b所示第二控制监控电路261通过第三DSP控制电路262控制第二双向变换器230、第三转换开关210、第四转换开关220和第五转换开关240。

本发明实施例提供的储能UPS供电系统，在市电供电时，第二控制装置控制市电为每个第一负载供电，并控制第二双向变换器为第二蓄电池充电。在市电故障时，第二控制装置控制第二蓄电池为每个第一负载充电。同时，在电价处于波峰时，控制第二蓄电池为第一负载和第二负载供电，在电价处于波谷时，控制对第二蓄电池大功率充电，以实现消峰填谷的功能。

图4为本发明提供的储能UPS供电控制方法实施例一的流程示意图。本实施例的方法适用于上述储能UPS供电系统。本实施例的执行主体为上述实施例的储能UPS供电系统。如图4所示，本实施例的方法可以包括：

S401、判断当前市电是否供电。

S402、若是，则存储所述市电的电能，并将所述市电的电能传输给每个第一负载和每个第二负载。

S403、若否，则将存储的所述电能输出给每个所述第一负载。

本实施例储能UPS供电系统判断当前市电是否供电，若市电供电正常时，则储能UPS供电系统存储市电的电能，即此时储能UPS供电系统处于充电状态，同时，储能UPS供电系统将市电的电能传输给每个第一负载和每个第二负载，以实现对每个第一负载和每个第二负载的供电。若当前市电供电不正常时，例如市电不供电时，储能UPS供电系统释放存储的电能，以实现对每个第一负载的供电，进而保证第一负载的正常运行。

本实施例的储能UPS供电控制方法，适用于上述所述系统实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图5为本发明提供的储能UPS供电控制方法实施例二的流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的供电控制方法可以包括：

S501、在当前所述市电的市价大于或等于第一预设值时，向电网和每个所述第一负载供电。

S502、在当前市电的市价小于或等于第二预设值时，以第一充电电流或第三充电电流存储所述市电的电能。

S503、在当前市电的市价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，以第二充电电流或第四充电电流存储所述市电的电能，所述第一充电电流大于所述第二充电电流，所述第三充电电流大于所述第四充电电流。

本实施例涉及的是储能UPS供电系统根据市价的高低来确定是充电还放电的具体过程。在市电处于波谷时，储能UPS供电系统大功率充电，当在市电处于波峰时，储能UPS供电系统并网运行，进而实现消峰填谷的作用。

本实施例的储能UPS供电控制方法，适用于上述所述系统实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种储能不间断电源UPS供电系统，其特征在于，包括：第一供电电路和第二供电电路，所述第一供电电路分别与市电和每个第一负载连接，所述第二电路分别与所述市电和每个第二负载连接；

所述第一供电电路，用于在所述市电供电时存储电能，并将所述市电的电能传输给每个所述第一负载，以及在所述市电故障时为每个所述第一负载供电；

所述第二供电电路，用于将所述市电的电能传输给每个所述第二负载。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，

所述第一供电电路，还用于在所述市电的电价大于或等于第一预设值时，停止充电，并分别为每个所述第一负载和电网供电。

3.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述第一供电电路包括：第一转换开关、第一双向变换器、第二转换开关、第一蓄电池、逆变器、以及分别与所述第一转换开关、所述第一双向变换器、所述第二转换开关、所述逆变器连接的第一控制装置；

所述第一双向变换器的第一端通过所述第一转换开关与所述市电连接，所述第一双向变换器的第二端分别与所述第二转换开关的第一端和所述逆变器的第一端连接，所述第二转换开关的第二端与所述第一蓄电池连接，所述逆变器的第二端与每个所述第一负载连接；

所述第一控制装置，用于在所述市电供电时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第一控制指令；以及在所述市电故障时，控制所述第一转换开关断开、所述第二转换开关闭合，使得所述第一蓄电池向所述逆变器输出第二直流电；所述第一控制指令用于指示所述第一双向变换器工作在整流状态下；

所述第一双向变换器，用于根据所述第一控制指令，将所述市电输出的交流整流为第一直流电，并将所述第一直流电输出给所述第一蓄电池和所述逆变器；

所述逆变器，用于将所述第一直流电转换成第一交流电、或将所述第二直流电转换成第一交流电，并将所述第一交流电输出给每个所述第一负载。

4.根据权利要求3所述的供电系统，其特征在于，

所述第一控制装置，还用于在当前电价大于或等于所述第一预设值时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第二控制指令；所述第二控制指令用于指示所述第一双向变换器工作在逆变状态下；

所述第一双向变换器，用于根据所述第二控制指令，将所述第一蓄电池输出的第三直流电逆变成第二交流电，并将所述第二交流电输出给所述电网；

所述第一蓄电池用于将所述第三直流电输出给所述逆变器。

5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，

所述第一控制装置，还用于在当前电价小于或等于第二预设值时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第三控制指令；或者，在当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，控制所述第一转换开关和所述第二转换开关闭合，并向所述第一双向变换器发送第四控制指令；其中，所述第三控制指令用于指示所述第一双向变换器将所述市电整流成所述第一直流电和第一充电电流，所述第四控制指令用于指示所述第一双向变换器将所述市电整流成所述第一直流电和第二充电电流；

所述第一双向变换器，用于根据所述第三控制指令，将所述市电输出的交流电整流成所述第一直流电和第一充电电流，并将所述第一直流电输出给所述逆变器，将所述第一充电电流输出给所述第一蓄电池；或者，根据所述第四控制指令，将所述市电输出的交流电整流成所述第一直流电和第二充电电流，并将所述第一直流电输出给所述逆变器，将所述第二充电电流输出给所述第一蓄电池，其中所述第二充电电流小于所述第一充电电流。

6.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述第一供电电路包括：第三转换开关、第四转换开关、第二双向变换器、第五转换开关、第二蓄电池，以及分别与所述第三转换开关、所述第四转换开关、所述第二双向变换器和所述第五转换开关连接的第二控制装置；

所述第二双向变换器的第一端通过所述第四转换开关分别与每个第一负载和第三转换开关的第一端连接，所述第二双向变换器的第二端通过所述第五转换开关与所述第二蓄电池连接，所述第三转换开关的第二端与所述市电连接；

所述第二控制装置，用于在所述市电供电时，控制所述第三转换开关、第四转换开关和第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第五控制指令；或者，在所述市电故障时，控制所述第三转换开关断开、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第六控制指令；所述第五控制指令用于指示所述第二双向变换器工作在整流状态下，所述第六控制指令用于指示所述第二双向变换器工作在逆变状态下；

所述第二双向变换器，用于根据所述第五控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第四直流电，并将所述第四直流电输出给所述第二蓄电池；或者，根据所述第六控制指令，将所述第二蓄电池输出的第五直流电逆变成第一交流电，并将所述第一交流电输出给每个所述第一负载。

7.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，

所述第二控制装置，还用于在当前电价大于或等于第一预设值时，控制所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第七控制指令；所述第七控制指令用于指示所述第二双向变换器工作在逆变状态下；

所述第二双向变换器，用于根据所述第七控制指令，将所述第二蓄电池输出的直流电逆变成第三交流电，并将所述第三交流电输出给每个所述第一负载和所述电网。

8.根据权利要求7所述的供电系统，其特征在于，

所述第二控制装置，还用于在当前电价小于或等于第二预设值时，控制所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第八控制指令；或者，在当前电价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，控制所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关闭合，并向所述第二双向变换器发送第九控制指令；其中，所述第八控制指令用于指示所述第二双向变换器将所述市电输出的交流电整流成第三充电电流，所述第九控制指令用于指示所述第二双向变换器将所述市电输出的交流电整流成第四充电电流；

所述第二双向变换器，用于根据所述第八控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第三充电电流，并将所述第三充电电流输出给所述第二蓄电池；或者根据所述第九控制指令，将所述市电输出的交流电整流成第四充电电流，并将所述第四充电电流输出给所述第二蓄电池，所述第四充电电流小于所述第三充电电流。

9.根据权利要求3-5任一项所述的供电系统，其特征在于，所述第一控制装置包括第一控制监控电路、第一DSP控制电路和第二DSP控制电路；

所述第一DSP控制电路分别与所述第一控制监控电路、所述第一双向变换器、所述第一转换开关和所述第二转换开关连接；

所述第二DSP控制电路分别与所述第一控制监控电路和所述逆变器连接。

10.根据权利要求6-8任一项所述的供电系统，其特征在于，所述第二控制装置包括第二控制监控电路和第三DSP控制电路；

所述第三DSP控制电路分别与所述第二控制监控电路、所述第二双向变换器、所述第三转换开关、所述第四转换开关和所述第五转换开关连接。

11.一种储能不间断电源UPS供电控制方法，其特征在于，所述方法适用于如权利要求1-10所述的储能UPS供电系统，所述方法包括：

判断当前市电是否供电；

若是，则存储所述市电的电能，并将所述市电的电能传输给每个第一负载和每个第二负载；

若否，则将存储的所述电能输出给每个所述第一负载。

12.根据权利要求11所述的供电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在当前所述市电的市价大于或等于第一预设值时，向电网和每个所述第一负载供电；

在当前市电的市价小于或等于第二预设值时，以第一充电电流或第三充电电流存储所述市电的电能；

在当前市电的市价小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，以第二充电电流或第四充电电流存储所述市电的电能，所述第一充电电流大于所述第二充电电流，所述第三充电电流大于所述第四充电电流。