CN108923524A - 一种离线式ups电源控制系统 - Google Patents

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罗焕均
杜杰德
韩书兵
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Abstract

本发明公开了一种离线式UPS电源控制系统，包括系统控制器、电源模块组和PES电力电子开关，所述系统控制器连接端连接有电源模块组和PES电力电子开关，所述电源模块组包括电池、AC逆变器和电池充电器，所述电池、AC逆变器以及电池充电器之间均通过信号线相连通，所述PES电力电子开关输入端通过线缆连接有市电电网以及输出端通过线缆连接有关键负载，所述系统控制器通过RS485通讯线与市电电网和PES电力电子开关之间的线缆相连通。本发明通过设计增加电源模块式的并联冗余系统，解决了现有的UPS不间断电源通常采用增加同容量的UPS单机来满足超大功率设备的电力供应，投入成本高的问题。

Description

一种离线式UPS电源控制系统
技术领域
本发明涉及UPS电源控制技术领域，特别涉及一种离线式UPS电源控制系统。
背景技术
随着社会的进步和发展，全国大部分地区的电力供应得到了很大的发展，但是很多地方仍然具有电网供电质量无法保证的问题。由于来自电网的各种不良因素，比如电压浪涌、输入波形畸变、各种尖峰干扰和噪音等，这一切对重要机构设施和不能中断的设备来说明显构成威胁，所以迫切需要可靠的UPS不间断电源设备。但是，现有的UPS不间断电源通常采用增加同容量的UPS单机来满足超大功率设备的电力供应，投入成本高。
因此，发明一种离线式UPS电源控制系统来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离线式UPS电源控制系统，通过设计增加电源模块式的并联冗余系统，以解决上述背景技术中提出的现有的UPS不间断电源通常采用增加同容量的UPS单机来满足超大功率设备的电力供应，投入成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种离线式UPS电源控制系统，包括系统控制器、电源模块组和PES电力电子开关，所述系统控制器连接端连接有电源模块组和PES电力电子开关，所述电源模块组包括电池、AC逆变器和电池充电器，所述电池、AC逆变器以及电池充电器之间均通过信号线相连通，所述PES电力电子开关输入端通过线缆连接有市电电网以及输出端通过线缆连接有关键负载，所述系统控制器通过RS485通讯线与市电电网和PES电力电子开关之间的线缆相连通，所述系统控制器通过RS485通讯线与关键负载和PES电力电子开关之间的线缆相连通，所述PES电力电子开关输出端还依次连接有隔离变压器和AC电容，所述AC电容通过线缆与AC逆变器和电池充电器均相连接，所述系统控制器与AC逆变器之间通过RS485通讯线相连接。
优选的，所述电源模块组由多个相同的电源模块并联而成，使得即便有一个电源模块出现故障，系统仍能够正常向负载供电。
优选的，所述线缆和信号线均选用的是多股铜芯绝缘双绞型双色阻燃软导线，所述RS485通讯总线选用的是铜芯绝缘护套屏蔽双绞型双色软导线。
优选的，本发明还提供了一种离线式UPS电源控制系统的控制方法，其具体操作步骤如下：
A：系统正常运行，负载通过常闭合的PES电力电子开关5由市电进行供电；
B：运行时，对电源的全部三相电压进行持续监测，若市电干扰监测器检测到干扰造成电压突降或突升超过额定电压阈值，监测器会向PES发送一个“打开”信号，同时向逆变器模块发送一个“运行”信号；
C：逆变器模块在接收到B步骤的信号后，在一定时间内向关键负荷提供经过调整的输出电压，使负荷在一定时间内被切换到储能电源上，确保负荷不会受到任何故障的影响；
D：市电电压恢复正常时，离线式UPS系统使得其输出电压与市电保持同步，向PES发送一个“闭合”信号，同时向逆变器模块发送一个“停止”信号；
E：在接收到D步骤的信号后，电池充电器会在2-5秒后启动，将电池容量充电至100％。
优选的，所述步骤B中，干扰造成电压突降或突升超过额定电压阈值的10％，即可触发监测器向PES和逆变器模块发送信号。
优选的，所述步骤C中，逆变器模块在接收到信号后的1ms内就会内向关键负荷提供经过调整的输出电压，并使负荷在2-4ms内储能电源上。
本发明的技术效果和优点：
1、通过设有多个相同的电源模块并联而成的电源模块组，使得即便有一个电源模块出现故障，系统仍能够正常向负载供电，并且在离线式UPS电源控制系统中增加电源模块，相较于传统冗余系统中增加同容量的UPS单机经济实用得多；
2、对于一些超大功率设备，如英特网服务器，则需要同时使用两个本发明的离线式UPS电源控制系统，将两套系统进行电气隔离，并同步工作，使得下级重要负载在两套离线式UPS电源控制系统之间进行瞬时切换，由于每套离线式UPS电源控制系统均提供“N+2”的冗余余量，使得在必要情况下，整个重要负载可由单套离线式UPS电源控制系统“N+0”，即无冗余系统进行供电；
3、通过选用双绞线型的线缆、信号线和RS485通讯线，可利用双绞线相较于平行导线的优异信号传输性能和抗干扰性能，以提高各连接线的信号传输能力和抗干扰性能，从而确保系统的可靠运行。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
图2为本发明的另一种系统结构图。
图3为本发明的控制方法流程图。
图中：1系统控制器、2电源模块组、21电池、22AC逆变器、23电池充电器、3AC电容、4隔离变压器、5PES电力电子开关、6市电电网、7关键负荷。
具体实施方式
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了如说明书附图1所示的一种离线式UPS电源控制系统，包括系统控制器1、电源模块组2和PES电力电子开关5，所述系统控制器1连接端连接有电源模块组2和PES电力电子开关5，所述电源模块组2包括电池21、AC逆变器22和电池充电器23，所述电池21、AC逆变器22以及电池充电器23之间均通过信号线相连通，所述PES电力电子开关5输入端通过线缆连接有市电电网6以及输出端通过线缆连接有关键负载7，所述系统控制器1通过RS485通讯线与市电电网6和PES电力电子开关5之间的线缆相连通，所述系统控制器1通过RS485通讯线与关键负载7和PES电力电子开关5之间的线缆相连通，所述PES电力电子开关5输出端还依次连接有隔离变压器4和AC电容3，所述AC电容3通过线缆与AC逆变器22和电池充电器23均相连接，所述系统控制器1与AC逆变器23之间通过RS485通讯线相连接。。
进一步的，在上述技术方案中，所述电源模块组2由多个相同的电源模块并联而成，使得即便有一个电源模块出现故障，系统仍能够正常向负载供电。
进一步的，在上述技术方案中，所述线缆和信号线均选用的是多股铜芯绝缘双绞型双色阻燃软导线，所述RS485通讯总线选用的是铜芯绝缘护套屏蔽双绞型双色软导线，通过利用双绞线相较于平行导线的优异信号传输性能和抗干扰性能，来确保系统的可靠运行。
实施例2：
参见说明书附图2，若是对于一些超大功率设备，如英特网服务器，则需要同时使用两个实施例1技术方案中的离线式UPS电源控制系统，将两套系统进行电气隔离，并同步工作，使得下级重要负载在两套离线式UPS电源控制系统之间进行瞬时切换，由于每套离线式UPS电源控制系统均提供“N+2”的冗余余量，使得在必要情况下，整个重要负载可由单套离线式UPS电源控制系统“N+0”，即无冗余系统进行供电。
实施例3：
本发明还提供了如说明书附图3所示的一种离线式UPS电源控制系统的控制方法，其具体操作步骤如下：
A：系统正常运行，负载通过常闭合的PES电力电子开关由市电进行供电；
B：运行时，对电源的全部三相电压进行持续监测，若市电干扰监测器检测到干扰造成电压突降或突升超过额定电压的10％时，监测器会向PES发送一个“打开”信号，同时向逆变器模块发送一个“运行”信号；
C：逆变器模块在接收到B步骤的信号后，在1ms内向关键负荷提供经过调整的输出电压，使负荷在2-4ms内被切换到储能电源上，确保负荷不会受到任何故障的影响；
D：市电电压恢复正常时，离线式UPS系统使得其输出电压与市电保持同步，向PES发送一个“闭合”信号，同时向逆变器模块发送一个“停止”信号；
E：在接收到D步骤的信号后，电池充电器23会在2-5秒后启动，将电池21容量充电至100％。
本发明工作原理：在系统正常运行的情况下，负载通过常闭合的PES电力电子开关5由市电进行供电，运行过程中，系统控制器1连接的干扰监测器对电源的全部三相电压进行持续监测，若市电干扰监测器检测到干扰造成电压突降或突升超过额定电压的10％时，监测器会向PES发送一个“打开”信号，同时向逆变器模块发送一个“运行”信号，逆变器模块在接收到信号后，在1ms内向关键负荷提供经过调整的输出电压，使负荷在2-4ms内被切换到储能电源上，确保负荷不会受到任何故障的影响，当市电电压恢复正常后，离线式UPS系统使得其输出电压与市电保持同步，向PES发送一个“闭合”信号，同时向逆变器模块发送一个“停止”信号，在接收到信号后，电池充电器23会在2-5秒后启动，将电池21容量充电至100％。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种离线式UPS电源控制系统，包括系统控制器(1)、电源模块组(2)和PES电力电子开关(5)，其特征在于：所述系统控制器(1)连接端连接有电源模块组(2)和PES电力电子开关(5)，所述电源模块组(2)包括电池(21)、AC逆变器(22)和电池充电器(23)，所述电池(21)、AC逆变器(22)以及电池充电器(23)之间均通过信号线相连通，所述PES电力电子开关(5)输入端通过线缆连接有市电电网(6)以及输出端通过线缆连接有关键负载(7)，所述系统控制器(1)通过RS485通讯线与市电电网(6)和PES电力电子开关(5)之间的线缆相连通，所述系统控制器(1)通过RS485通讯线与关键负载(7)和PES电力电子开关(5)之间的线缆相连通，所述PES电力电子开关(5)输出端还依次连接有隔离变压器(4)和AC电容(3)，所述AC电容(3)通过线缆与AC逆变器(22)和电池充电器(23)均相连接，所述系统控制器(1)与AC逆变器(23)之间通过RS485通讯线相连接。
2.根据权利要求1所述的一种离线式UPS电源控制系统，其特征在于：所述电源模块组(2)由多个相同的电源模块并联而成，使得即便有一个电源模块出现故障，系统仍能够正常向负载供电。
3.根据权利要求1所述的一种离线式UPS电源控制系统，其特征在于：所述线缆和信号线均选用的是多股铜芯绝缘双绞型双色阻燃软导线，所述RS485通讯总线选用的是铜芯绝缘护套屏蔽双绞型双色软导线。
4.根据权利要求1所述的一种离线式UPS电源控制系统的控制方法，其具体操作步骤如下：
A：系统正常运行，负载通过常闭合的PES电力电子开关(5)由市电进行供电；
B：运行时，对电源的全部三相电压进行持续监测，若市电干扰监测器检测到干扰造成电压突降或突升超过额定电压阈值，监测器会向PES发送一个“打开”信号，同时向逆变器模块发送一个“运行”信号；
C：逆变器模块在接收到B步骤的信号后，在一定时间内向关键负荷提供经过调整的输出电压，使负荷在一定时间内被切换到储能电源上，确保负荷不会受到任何故障的影响；
D：市电电压恢复正常时，离线式UPS系统使得其输出电压与市电保持同步，向PES发送一个“闭合”信号，同时向逆变器模块发送一个“停止”信号；
E：在接收到D步骤的信号后，电池充电器(23)会在2-5秒后启动，将电池(21)容量充电至100％。
5.根据权利要求4所述的一种离线式UPS电源控制系统，其特征在于：所述步骤B中，干扰造成电压突降或突升超过额定电压阈值的10％，即可触发监测器向PES和逆变器模块发送信号。
6.根据权利要求4所述的一种离线式UPS电源控制系统，其特征在于：所述步骤C中，逆变器模块在接收到信号后的1ms内就会内向关键负荷(7)提供经过调整的输出电压，并使负荷在2-4ms内储能电源上。
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