CN111917172B - 不间断电源系统、配电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不间断电源系统、配电设备。其中，该不间断电源系统包括：多个电池组，多个电池组至少包括第一电池组和第二电池组，用于分别为负载供电，其中，第一电池组和第二电池组是不同类型的电池组；逆变器，与多个电池组连接，用于将多个电池组输出的直流电转换为负载所需的交流电；控制器，与多个电池组连接，用于在第一电池组供电模式出现异常的情况下，将第一电池组供电模式切换至第二电池组供电模式，其中，第一电池组供电模式为使用第一电池组为负载供电，第二电池组供电模式为使用第二电池组为负载供电。本发明解决了相关技术中的不间断电源系统在市电或者电池出现异常或者中断，容易导致负载彻底失电的技术问题。

Description

不间断电源系统、配电设备

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体而言，涉及一种不间断电源系统、配电设备。

背景技术

近年来，不间断电源系统(Uninterruptible Power System，简称为UPS)配电设备以其高可靠性不间断供电和电网稳压稳频、净化功能的突出优势，成为了重要用户的典型应急保障方案，保护敏感关键负荷，避免电能质量问题和断电问题而导致造成的经济和政治等多方面的损失。

现有UPS系统的后备供电时间和供电可靠性主要依赖于蓄电池组，而电池组采用单节电池串联方式组合而成。在市电异常或中断，需要电池供电时，当其中任意一节电池故障或者电池电压不满足放电条件时，都会造成所带负载彻底失电。UPS所带负载普遍为重要负载或敏感负载，因此极有可能带来经济和政治等多方面的损失。

针对上述相关技术中的不间断电源系统在市电或者电池出现异常或者中断，容易导致负载彻底失电的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种不间断电源系统、配电设备，以至少解决相关技术中的不间断电源系统在市电或者电池出现异常或者中断，容易导致负载彻底失电的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种不间断电源系统，包括：多个电池组，所述多个电池组至少包括第一电池组和第二电池组，用于分别为负载供电，其中，所述第一电池组和所述第二电池组是不同类型的电池组；逆变器，与所述多个电池组连接，用于将所述多个电池组输出的直流电转换为所述负载所需的交流电；控制器，与所述多个电池组连接，用于在第一电池组供电模式出现异常的情况下，将所述第一电池组供电模式切换至第二电池组供电模式，其中，所述第一电池组供电模式为使用所述第一电池组为所述负载供电，所述第二电池组供电模式为使用所述第二电池组为所述负载供电。

可选地，所述系统还包括整流器，所述整流器的第一端接入市电，所述整流器的第二端分别与所述第一电池组、所述逆变器连接，所述整流器用于将所述市电转化成直流电。

可选地，所述系统用于在市电输入正常的情况下，所述整流器输出的直流电经过所述逆变器转换为标准市电，为所述负载供电，和/或，所述整流器输出的直流电为所述第一电池组进行充电。

可选地，所述控制器还用于在出现市电异常、市电中断、整流器故障中的任意一种异常状态的情况下，将市电供电切换至所述第一电池组供电模式。

可选地，所述系统包括多个开关，所述多个开关设置在所述多个电池组与所述逆变器、所述整流器连通的线路上，其中，所述多个开关至少包括第一开关和第二开关，所述第一开关用于控制所述第一电池组与所述逆变器、所述整流器的通断，所述第二开关用于控制所述第二电池组与所述逆变器、所述整流器的通断。

可选地，所述系统还包括静态旁路，所述静态旁路的第一端接入市电，所述静态旁路的第二端与所述负载连接，所述控制器还用于在所述逆变器故障的情况下，切换至所述静态旁路为所述负载供电。

可选地，所述系统还包括维修旁路，所述维修旁路的第一端接入市电，所述维修旁路的第二端与所述负载连接，所述维修旁路用于在所述系统处于异常状态或者维护状态下，为所述负载应急供电。

可选地，所述第一电池组包括蓄电池组。

可选地，所述第二电池组包括光伏储能电池组。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种配电设备，包括上述中任一项所述的不间断电源系统。

在本发明实施例中，该不间断电源系统采用多个电池组，所述多个电池组至少包括第一电池组和第二电池组，用于分别为负载供电，其中，所述第一电池组和所述第二电池组是不同类型的电池组；逆变器，与所述多个电池组连接，用于将所述多个电池组输出的直流电转换为所述负载所需的交流电；控制器，与所述多个电池组连接，用于在第一电池组供电模式出现异常的情况下，将所述第一电池组供电模式切换至第二电池组供电模式，其中，所述第一电池组供电模式为使用所述第一电池组为所述负载供电，所述第二电池组供电模式为使用所述第二电池组为所述负载供电，即在第一电池组供电模式出现异常的情况下，通过控制器将第一电池组供电模式切换至第二电池组供电模式，达到了使用第二电池组为负载供电的目的，从而实现了有效保证负载供电的可靠性的技术效果，进而解决了相关技术中的不间断电源系统在市电或者电池出现异常或者中断，容易导致负载彻底失电的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的不间断电源系统的示意图；

图2是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的拓扑图；

图3是根据本发明可选实施例的不间断电源系统正常运行模式的示意图；

图4是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的UPS电池供电模式的示意图；

图5是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的太阳能电池组供电模式的示意图；

图6是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的静态旁路供电模式的示意图；

图7是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的维修旁路供电模式的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

图1是根据本发明实施例的不间断电源系统的示意图，如图1所示，该不间断电源系统包括：多个电池组12，多个电池组12至少包括第一电池组120和第二电池组122，用于分别为负载14供电，其中，第一电池组120和第二电池组122是不同类型的电池组；逆变器16，与多个电池组12连接，用于将多个电池组12输出的直流电转换为负载14所需的交流电；控制器18，与多个电池组12连接，用于在第一电池组供电模式出现异常的情况下，将第一电池组供电模式切换至第二电池组供电模式，其中，第一电池组供电模式为使用第一电池组120为负载14供电，第二电池组供电模式为使用第二电池组122为负载14供电。

作为一种可选的实施例，上述第一电池组包括但不限于蓄电池组，上述第二电池组包括但不限于光伏储能电池组。

在上述实施例中，在第一电池组供电模式出现异常的情况下，可以通过控制器将第一电池组供电模式切换至第二电池组供电模式，达到了使用第二电池组为负载供电的目的，从而实现了有效保证负载供电的可靠性的技术效果，进而解决了相关技术中的不间断电源系统在市电或者电池出现异常或者中断，容易导致负载彻底失电的技术问题。

可选地，上述系统还包括整流器，整流器的第一端接入市电，整流器的第二端分别与第一电池组、逆变器连接，整流器用于将市电转化成直流电。

作为一种可选的实施例，上述整流器的一端接入市电，另一端分别与第一电池组、逆变器连接，通过该整流器可以将市电转化成直流电，进而分别输入到第一电池组、逆变器。

可选地，上述系统用于在市电输入正常的情况下，整流器输出的直流电经过逆变器转换为标准市电，为负载供电，和/或，整流器输出的直流电为第一电池组进行充电。

作为一种可选的实施例，在市电输入正常的情况下，上述整流器输出的直流电可以经过逆变器转换为标准市电，为负载供电；其中，标准市电能够满足负载的用电需求，例如，为负载提供220V电压的交流电。在市电输入正常的情况下，上述整流器输出的直流电还可以直接为第一电池组进行充电。当然，在具体实施过程中，在市电输入正常的情况下，整流器输出的直流电经过逆变器转换为标准市电为负载供电的同时，整流器输出的直流电也为第一电池组进行充电。通过上述实施方式，既可以满足负载的用电需求，也可以满足第一电池组的充电需求。

可选地，上述控制器还用于在出现市电异常、市电中断、整流器故障中的任意一种异常状态的情况下，将市电供电切换至第一电池组供电模式。

作为一种可选的实施例，在市电正常的情况下，一般负载会采用市电供电的方式，为了更有效的保证负载的正常工作，在出现市电异常、市电中断、整流器故障中的任意一种异常状态的情况下，控制器会直接将市电供电切换至第一电池组供电模式，从而为负载提供不间断的电源。

可选地，上述系统包括多个开关，多个开关设置在多个电池组与逆变器、整流器连通的线路上，其中，多个开关至少包括第一开关和第二开关，第一开关用于控制第一电池组与逆变器、整流器的通断，第二开关用于控制第二电池组与逆变器、整流器的通断。

作为一种可选的实施例，上述第一开关设置在第一电池组与逆变器、整流器的连通的线路上，具体地，可以利用第一开关控制第一电池组与逆变器、整流器的通断，例如，在第一开关闭合时，市电经过整流器输出的直流电，该直流电可以为第一电池组提供所需的电量，也就是为第一电池组充电；另外，在第一开关闭合时，第一电池组的直流电还可以经过逆变器输出负载所需的交流电，也就是第一电池组可以为负载供电。还可以利用第二开关控制第二电池组与逆变器、整流器的通断，例如，在第二开关闭合时，市电经过整流器输出的直流电，该直流电可以为第二电池组提供所需的电量，也就是为第二电池组充电；另外，在第二开关闭合时，第二电池组的直流电还可以经过逆变器输出负载所需的交流电，也就是第二电池组可以为负载供电。

可选地，上述系统还包括静态旁路，静态旁路的第一端接入市电，静态旁路的第二端与负载连接，控制器还用于在逆变器故障的情况下，切换至静态旁路为负载供电。

作为一种可选的实施例，上述静态旁路的一端接入市电，另一端与负载连接，可以在逆变器故障的情况下，通过控制器切换至静态旁路为负载供电。通过该方式可以避免逆变器故障对负载供电的不利影响，为负载提供不间断的电源。

可选地，上述系统还包括维修旁路，维修旁路的第一端接入市电，维修旁路的第二端与负载连接，维修旁路用于在系统处于异常状态或者维护状态下，为负载应急供电。

作为一种可选的实施例，上述系统还包括维修旁路，该维修旁路的一端直接接入市电，另一端与负载连接，在系统处于异常状态或者维护状态下，该维修旁路可以为负载应急供电，从而为负载提供不间断的电源。

可选地，第一电池组包括蓄电池组。

需要说明的是，上述第一电池组可以包括一个或者多个蓄电池组。

可选地，第二电池组包括光伏储能电池组。

需要说明的是，上述第二电池组可以包括一个或者多个光伏储能电池组。

下面对本发明一种可选的实施方式进行说明。

图2是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的拓扑图，如图2所示，该具备光伏储能的UPS系统至少包括：整流器、逆变器、电池组、电池开关、静态旁路、维修旁路开关、控制器以及其他辅助元件。

整流器：将输入的交流市电转化为UPS内部直流，此直流不仅要满足逆变器的工作需求，同时向电池组充电。

逆变器：将UPS内部直流转换成稳定的交流(正弦波)输送给负载。

UPS电池组：市电异常或中断的后备保护，当输入的市电异常或中断时，电池组自动放电，输出UPS内部直流，此直流通过逆变器，向负载供电。

太阳能电池组：将光能转化为电能，输出直流电，此直流电可通过逆变器，为负载供电。

静态旁路：UPS逆变器故障时的后备保护，当逆变器本体故障时，自动切换至静态旁路回路，由市电为负载供电。

维修旁路：UPS内部电力电子元件故障时的后备保护，用户UPS异常状态或维护状态下的应急供电。

电池开关：电池组的正常通断和故障保护

控制器：根据采集UPS输入侧、直流侧、逆变器各关键节点参数，控制正常运行模式及不同异常状态运行模式间的切换。

图3是根据本发明可选实施例的不间断电源系统正常运行模式的示意图，如图3所示：(1)市电输入正常，UPS通过整流器将市电转换成直流电，直流电经过逆变器转换为标准市电，给负载供电；(2)市电为UPS电池组充电；(3)光源充足时，太阳能电池组将光能转换为直流电能，在电池组内储存。

在系统异常运行状态供电模式时：

图4是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的UPS电池供电模式的示意图，如图4所示，当发生市电异常或中断、整流器故障等异常状态时，控制器会在零秒内自动切换至UPS电池供电模式。

图5是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的太阳能电池组供电模式的示意图，如图5所示，当控制器监测到UPS电池供电模式出现异常(如电池故障、电池电压低等)时，在零秒内自动切换至太阳能电池组供电模式。需要说明的是，在具体实施过程中，还可以根据电池组容量，适当减载，以确保特别重要负荷的可靠供电。

图6是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的静态旁路供电模式的示意图，如图6所示，当逆变器或其他辅助器件发生故障时，控制器会在零秒内自动切换至静态旁路供电模式。

图7是根据本发明可选实施例的不间断电源系统的维修旁路供电模式的示意图，如图7所示，当UPS其他核心模块出现故障，导致其他供电模式异常时，手动切换至维修旁路供电模式。

通过应用光伏新能源技术，加强可再生能源的利用，并形成一种具备储能功能的UPS系统，为UPS提供一种后备应急保障措施，当UPS发生电池故障、电池电压低等异常情况时，可在零秒切换至太阳能电池组供电模式，进一步提高重要负荷、敏感负荷的供电可靠性，避免电能质量问题和断电问题而造成的经济、政治等多方面损失。另外，将光伏发电技术与UPS不间断电源技术进行有机结合，既实现了新能源的有效利用，又提高了用户的供电可靠性，未来将具有广阔的应用前景。

实施例2

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种配电设备，包括上述中任一项的不间断电源系统。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种不间断电源系统，其特征在于，包括：

多个电池组，所述多个电池组至少包括第一电池组和第二电池组，用于分别为负载供电，其中，所述第一电池组和所述第二电池组是不同类型的电池组；

逆变器，与所述多个电池组连接，用于将所述多个电池组输出的直流电转换为所述负载所需的交流电；

控制器，与所述多个电池组连接，用于在第一电池组供电模式出现异常的情况下，将所述第一电池组供电模式切换至第二电池组供电模式，其中，所述第一电池组供电模式为使用所述第一电池组为所述负载供电，所述第二电池组供电模式为使用所述第二电池组为所述负载供电；

所述系统还包括整流器，所述整流器的第一端接入市电，所述整流器的第二端分别与所述第一电池组、所述逆变器连接，所述整流器用于将所述市电转化成直流电；

所述系统包括多个开关，所述多个开关设置在所述多个电池组与所述逆变器、所述整流器连通的线路上，其中，所述多个开关至少包括第一开关和第二开关，所述第一开关用于控制所述第一电池组与所述逆变器、所述整流器的通断，所述第二开关用于控制所述第二电池组与所述逆变器、所述整流器的通断；

所述第一开关设置在第一电池组与逆变器、整流器的连通的线路上，利用所述第一开关控制所述第一电池组与所述逆变器、所述整流器的通断包括：在所述第一开关闭合时，市电经过所述整流器输出的直流电，所述直流电为第一电池组提供所需的电量，为所述第一电池组充电；在所述第一开关闭合时，所述第一电池组的所述直流电经过所述逆变器输出所述负载所需的交流电，所述第一电池组为所述负载供电；利用所述第二开关控制所述第二电池组与所述逆变器、所述整流器的通断包括：在所述第二开关闭合时，所述市电经过所述整流器输出的直流电，所述直流电为所述第二电池组提供所需的电量，为所述第二电池组充电；在所述第二开关闭合时，所述第二电池组的直流电经过所述逆变器输出所述负载所需的交流电，所述第二电池组为负载供电；

其中，所述系统还包括维修旁路，所述维修旁路的第一端接入市电，所述维修旁路的第二端与所述负载连接，所述维修旁路用于在所述系统处于异常状态或者维护状态下，为所述负载应急供电；

所述第一电池组为UPS电池组，所述第二电池组为太阳能电池组，在所述市电输入正常的情况下，所述UPS电池组通过所述整流器将所述市电转换为所述直流电，所述直流电经过所述逆变器转换为标准市电，给所述负载供电；所述市电还用于为所述UPS电池组充电；在光源充足的情况下，所述太阳能电池组将光能转换为直流电能，在所述太阳能电池组内存储；

所述控制器还用于在出现市电异常、市电中断、所述整流器故障中的任意一种异常状态的情况下，将市电供电切换至所述第一电池组供电模式，当所述控制器监测到所述UPS电池供电模式出现异常时，自动切换至太阳能电池组供电模式。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括静态旁路，所述静态旁路的第一端接入市电，所述静态旁路的第二端与所述负载连接，所述控制器还用于在所述逆变器故障的情况下，切换至所述静态旁路为所述负载供电。

3.一种配电设备，其特征在于，包括权利要求1或2所述的不间断电源系统。

Images