CN115843410A - 冗余供电装置、系统、不间断电源设备、开关和控制方法 - Google Patents

冗余供电装置、系统、不间断电源设备、开关和控制方法 Download PDF

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CN115843410A CN202280003297.XA CN202280003297A CN115843410A CN 115843410 A CN115843410 A CN 115843410A CN 202280003297 A CN202280003297 A CN 202280003297A CN 115843410 A CN115843410 A CN 115843410A
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Abstract

本申请实施例提供了一种冗余供电装置、系统、不间断电源设备、开关和控制方法。包括两组不间断电源设备，其中，每一组所述不间断电源设备包括相互独立的主路和旁路；所述两组不间断电源设备的两个主路的输出端作为两个第一输出；所述两组不间断电源设备的两个旁路的输出端并联作为第二输出，所述两个旁路中至少有一个旁路处于导通状态；所述第二输出和所述两个第一输出，两两组合用于向负载冗余供电。与现有的通过两路主路承担负载供电相比，本实施例中可以使用两路主路以及至少一个旁路来承担负载供电，增加了用于承担负载的旁路，从而可以将UPS容量进行减配，提高设备的利用率，降低成本。

Description

冗余供电装置、系统、不间断电源设备、开关和控制方法
技术领域
本申请涉及电源供电技术领域，更具体地，涉及一种冗余供电装置、系统、不间断电源设备、开关和控制方法。
背景技术
UPS(Uninterruptable Power System，不间断电源设备)是连接在关键设备负载与交流电源之间的冗余电源设备，用于在交流电源正常工作时给负载提供持续的供电，以及在交流电源供电中断的情况下，在预定时间内保证负载的稳定供电。为了保证供电可靠性，UPS包括三种输出模式：主路供电模式、旁路供电模式和储能单元供电模式，其中，主路和旁路通常是耦合并联来给负载供电，供电时，主路和旁路中一路导通另一路中断。
为了更大的冗余度，实际应用中会将多个UPS并联并采用备用冗余的方式运行，例如将两组UPS独立输出构成双回路供电，两组UPS采用相互冗余备份的方式运行，正常供电(相对于发生故障和检修而言)时两组UPS中主路导通、旁路断开，两组UPS的主路带动全部负载，旁路长期留作备用，且两组UPS主路或旁路中任一路便可满足全部负载所需容量。例如，对于数据中心等高可用性供电系统，若向负载输出最大为N容量，那么UPS的供电冗余系统设计通常采用双冗余的2N供电方式给负载供电，同时2N的UPS输入电源还会额外配置母线联络。
但是，通过上述方式进行供电时，由于其中UPS主路或旁路中任一路都要满足全部负载所需容量，所以UPS需要配置较多冗余容量，系统设计的冗余成本较高。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种冗余供电装置、系统、不间断电源设备、开关和控制方法，以至少部分解决上述问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种冗余供电装置，包括两组不间断电源设备，其中，每一组所述不间断电源设备包括相互独立的主路和旁路；所述两组不间断电源设备的两个主路的输出端作为两个第一输出；所述两组不间断电源设备的两个旁路的输出端并联作为第二输出，所述两个旁路中至少有一个旁路处于导通状态；所述第二输出和所述两个第一输出，两两组合用于向负载冗余供电。
根据本申请实施例的第二方面，提供了另一种冗余供电装置，包括：第一电源和第二电源、第一母线和第二母线、第一不间断电源设备和第二不间断电源设备、双电源切换开关；所述第一电源通过所述第一母线连接至所述第一不间断电源设备，所述第一不间断电源设备的输出端作为第一路第一输出；所述第二电源通过所述第二母线连接至所述第二不间断电源设备，所述第二不间断电源设备的输出端作为第二路第一输出；所述第一电源通过所述第一母线连接至双电源切换开关的第一输入端，所述第二电源通过所述第二母线连接至所述双电源切换开关的第二输入端，所述双电源切换开关用于将所述第一输入端和所述第二输入端中的至少一个导通至其输出端，所述双电源切换开关的所述输出端作为第二输出；所述第一路第一输出和所述第二路第一输出、所述第二输出，两两组合用于向负载冗余供电。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种冗余供电系统，所述冗余供电系统包括上述任意一项所述的冗余供电装置。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种不间断电源设备，包括：相互独立的主路和旁路，所述主路和所述旁路用于同时导通向负载供电。
根据本申请实施例的第五方面，提供了一种双电源切换开关，包括：第一输入端、第二输入端、输出端，所述第一输入端用于连接第一不间断电源设备的母线，所述第二输入端用于连接第二不间断电源设备的母线，所述第一不间断电源设备的主路的输出端作为第一路第一输出，所述第二不间断电源设备的主路的输出端作为第二路第一输出；所述双电源切换开关用于将所述第一输入端和所述第二输入端中的至少一个导通至其输出端，所述双电源切换开关的所述输出端作为第二输出；所述第一路和第二路第一输出、所述第二输出，两两组合用于向负载冗余供电。
根据本申请实施例的第六方面，提供了一种冗余供电控制方法，应用于冗余供电系统中不间断电源设备的控制器，包括：控制两组不间断电源设备的两个主路导通，以将所述两个主路的输出端作为两个第一输出；控制所述两组不间断电源设备的两个旁路中的至少一路导通，以将所述两个旁路的输出端并联作为第二输出，使得所述第二输出和所述两个第一输出，两两组合用于向负载冗余供电。
本申请实施例中，将两组UPS的主路的输出端分别作为两个第一输出，两组UPS的旁路并联作为第二输出，正常供电时第二输出和两个第一输出同时导通，两两组合向负载供电，保证能够向负载提供足够的电量。通过将两组UPS的主路作为两个第一输出，旁路并联作为第二输出，在正常供电时至少第一输出和第二输出一同进行供电而不会使所有旁路均处于断开备用的状态，与现有的通过两路主路承担负载供电相比，本实施例中可以使用两路主路以及至少一个旁路来承担负载供电，增加了用于承担负载的旁路，从而可以将UPS容量进行减配，提高设备的利用率，降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请实施例的一种UPS冗余供电装置的结构示意图；
图2为根据本申请实施例的另一种UPS冗余供电装置的结构示意图；
图3为根据本申请实施例的一种取消母联开关的UPS冗余供电装置的示意图；
图4为根据本申请实施例的一种包括UPS组的UPS冗余供电装置的示意图；
图5为根据本申请实施例的一种包括双电源切换开关的UPS冗余供电装置的结构示意图；
图6为根据本申请实施例的另一种包括双电源切换开关的UPS冗余供电装置的结构示意图；
图7为根据本申请实施例的一种取消UPS旁路的UPS冗余供电装置的示意图；
图8为根据本申请实施例的一种UPS冗余供电控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。
为了解决现有的通过双回路冗余UPS系统供电时，UPS系统需要配置较多冗余容量，系统设计的冗余成本较高的问题，参照图1，本申请提供了一种冗余供电装置，包括两组UPS，其中每组UPS包括相互独立的主路、旁路。
主路用于持续为负载供电，主路可以为整流器和逆变器串联而成的电路，整流器的输入端作为主路的输入端，整流器的输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端作为主路的交流输出端，或者，主路可以只包括整流器，整流器的输入端作为主路的输入端，整流器的输出端作为主路的直流输出端。可选地，主路还可以包括其他适配的装置，例如配电柜等。
旁路用于与另一UPS的旁路的输出端并联作为一个单独的输出(即第二输出)，旁路可以为包括静态开关的电路，可选地，静态开关可替换为其它合适的开关，并且旁路还可以包括其他适配的装置，例如配电柜等。
一般情况下，UPS的主路和旁路输出耦合，且UPS的主路和旁路采取一路导通、另一路断开的方式进行供电。正常供电时主路导通、旁路断开作为备用，在检修或主路发生故障时，旁路导通、主路断开进行检修或维修，而UPS绝大部分时间处于正常供电状态，所以存在两组UPS的主路长期带动全部负载、其旁路长期处于备用，且两组UPS主路供电容量均满足负载容量的情况，造成冗余容量较多、成本较高的问题。
本实施例中，主路的通断和旁路的通断相互独立，相互独立是指主路和旁路的输出不耦合，若将主路作为第一输出，旁路并联作为第二输出，主路的通断不会影响第二输出的输出状态，旁路的通断不会影响第一输出的输出状态。
本申请实施例中，将两组UPS的主路的输出端分别作为两个第一输出，两组UPS的旁路并联作为第二输出，正常供电时第二输出和两个第一输出同时导通，两两组合向负载供电，保证能够向负载提供足够的电量。通过将两组UPS的主路作为两个第一输出，旁路并联作为第二输出，在正常供电时至少第一输出和第二输出一同进行供电而不会使所有旁路均处于断开备用的状态，与现有的通过两路主路承担负载供电相比，本实施例中可以使用两路主路以及至少一个旁路来承担负载供电，增加了用于承担负载的旁路，从而可以将UPS容量进行减配，提高设备的利用率，降低成本。
下面通过一种具体的实现方式，对本实施例提供的UPS冗余供电装置进行示例性说明。需要说明的是，本申请实施例中仅以两组UPS并联为例对上述UPS冗余供电装置进行示例性说明，但并不作为本申请的限定。
如图2所示，UPS冗余供电装置包括两组UPS，UPS包括相互独立的主路和旁路，其中，两组UPS的主路的输出端分别作为两个第一输出；两组UPS的旁路的输出端并联作为第二输出，至少有一个旁路处于导通状态。与三路输出(两个第一输出以及一个第二输出)相对应，负载的个数为三的倍数，其中，每个负载包括两个输入端，并且每个负载可包括多个用电设备，各负载所需最大供电容量相等。
在本申请实施例中，如图2所示，UPS冗余供电装置可以为三个负载50供电，UPS冗余供电装置的第二输出和两个第一输出两两组合分别接入各负载50的两个输入端，给负载50冗余供电。具体地，正常供电时，并联作为第二输出的两路UPS旁路中的一路导通另一路断开，导通的旁路为第二输出供电，此时第二输出和两个第一输出同时导通供电，使得各组UPS的主路供电容量不超过负载所需的总容量的1/2倍，可以将该组UPS容量减配为负载50所需的总容量的1/2倍，节约设备成本，且在正常供电时第一输出和第二输出一同进行供电而不会使所有旁路均处于断开备用的状态，增加了UPS利用率。
可选地，本申请任意实施例中，UPS一般通过母线与电源连接，并可以在母线之间设置用于控制两个输入电源10进线端的导通和两个进线端的母线20之间的导通的母联切换装置22，用于切换供电的电源。如图2所示，母联切换装置22中可以包括三个开关，分别为两个输入电源10进线开关221和222，以及母线联络开关223，采用三选二导通的开关控制逻辑，其目的是实现当221或222的输出故障时，通过闭合223将两个母线20连通，使得两个母线20均有电力输出。母联切换装置22可以采用自动转换开关电器(Automatic TransferSwitching Equipment,ATS)或其他合适的开关电器。
在本申请实施例中，两组UPS的输入端分别连接至各自对应的电源10，各电源10的容量等于所述负载50所需总容量，所以单独一个电源10就可以供应所有负载50所需总容量，两组UPS对应的电源10互为备份，增加了供电的冗余度。另外，在图2和图3中，每组UPS的容量等于所述负载50所需总容量的1/2倍，相对于常规的双回路冗余供电的UPS总配置容量为不低于负载50所需总容量的2倍，可降低UPS的容量配置，节约成本。
作为一种可能的实施方式，参见图2、图3，UPS的主路可以包括整流器和逆变器，整流器的输入端作为主路的输入端，逆变器的输出端作为主路的交流输出端。整流器用于把交流电转换成直流电，整流器可以为单向工作的单向整流器或双向工作的双向整流器。逆变器用于把直流电转换成定频定压或调频调压交流电(一般为单相220V或3相380V,50Hz正弦波)。本实施例中，整流器的输出端连接逆变器的输入端，输入UPS的交流电通过整流器转化为直流电，然后通过逆变器转化为交流电为负载供电。
在图2、图3中，主路包括串联的整流器31和逆变器32，整流器31的输入端作为主路的输入端，逆变器32的输出端作为所述主路的输出端，通过整流器31和逆变器32组合可以使得交流电和直流电都能作为负载50的电源，增加了UPS的适应性。具体地，电源为交流电时，电流从整流器31的输入端进行输入，逆变器32的输出端进行输出；电源为直流电时，电流可以从逆变器32的输入端进行输入，同时从逆变器32的输出端进行输出。
在可能的实施方式中，主路包括整流器，整流器的输入端作为主路的输入端，整流器的输出端作为主路的直流输出端，向负载输出直流电，即当负载的用电类型为直流电时，可由整流器直接向负载供电，使得负载的用电类型是直流时也可从UPS获得相匹配的供电，增加了UPS的适用范围。
本申请实施例中，旁路包括静态开关，静态开关是一种无触点开关，一般由两个可控硅反向并联组成，其闭合和断开由逻辑控制器控制，可通过静态开关控制旁路的开断。参照图3，利用UPS的旁路静态开关33，可仅导通输出端并联的两个旁路的中一个为第二输出供电，此时即可实现第二输出的供电来源在这两个旁路之间切换，正常供电时两个旁路的供电分别来自两组UPS的电源10，所以利用旁路静态开关33可以实现第二输出的供电来源在两组UPS的电源10之间切换，而母线联络开关223的主要作用就是实现两个外部输入电源10的供电切换，所以可以取消母线联络开关223，降低成本。另外，对于输出端并联的两路UPS旁路，两个旁路中的一路断开另一路导通，或者两个旁路同时导通，可以采用一路导通且一路断开的方式供电，也可以采用两个旁路同时导通的方式供电，从而使得UPS的供电方式更加多样化，以适应各种突发情况。
在可能的实施方式中，以图2所示的UPS冗余供电装置为例，在左侧电源10的供电中断时，控制输出端并联的两个旁路的静态开关33导通，右侧电源10可通过并联的旁路向左侧UPS进行供电，实现两个电源的相互备份，增加供电的冗余度。需要注意的是，为了防止电流通过UPS流向母线20，当电源10供电中断时应控制UPS输入端与母线20之间的开关21断开。
本申请任意实施例中，UPS还包括储能单元或可以通过预留的储能单元接口外接储能单元，储能单元作为UPS的备用电源，其可以为化学储能装置，例如铅蓄电池，也可以是其他合适的储能装置，如飞轮。
在本申请实施例的一种实现方式中，UPS还包括储能单元接口，用于外接储能单元40，储能单元接口通过充放电单元34电连接至所述整流器31的输出端，充放电单元34是根据供电状况控制储能单元40进行充电或放电的设备；可选地，在本申请实施例的另一种实现方式中，UPS本身可以包括储能单元40，储能单元40通过充放电单元34电连接至整流器31输出端。
利用储能单元40，UPS冗余供电装置可以在其电源10中断时，根据负载50的用电类型，通过逆变器32将储能单元40的直流电转变为交流电为负载50供电，或者直接输出直流电为负载50供电，使得储能单元40作为备用电源，增加供电的冗余度。
进一步地，本实施例中，主路的整流器31可以为双向整流器，双向整流器正向工作时与单向整流器作用相同，双向整流器逆向工作时，相当于一个逆变器，可将直流电转化为相应的交流电，此模式为双向整流器的逆变模式。两组UPS各自的旁路通过双向整流器与各自电连接的储能单元40电连接，使得UPS可以在电源10供电中断时通过双向整流器，将储能单元40的直流电转变为交流电向负载50供电，从而使储能单元40作为备用电源为第二输出供电，增加供电的冗余度。
在可能的实施方式中，当UPS的整流器31处于逆变模式为第二输出供电时，UPS控制整流器31输入端与母线20之间的开关21断开，以起到防止UPS向电源10反向馈电的作用；可选地，UPS也可以控制整流器31输入端与电源20之间的其它开关断开。
下面以每个负载50的所需容量是500kVA为例，对各种情况下每组UPS的供电容量进行详细说明：
如图2或图3所示，两个电源10的容量为1500kVA。
正常供电时，输出端并联作为第二输出的两路UPS旁路，一路导通且另一路断开，当左侧UPS的旁路静态开关33导通、右侧UPS的旁路静态开关33断开时，左侧UPS主路供电容量为500kVA，左侧UPS的旁路供电容量为500kVA，右侧UPS主路供电容量为500kVA。
当一组UPS的电源10供电中断时，参照图2，左侧的电源10中断，右侧UPS的母线20可通过母联切换装置22向左侧UPS母线20进行供电，此时UPS旁路仍保持正常供电时一路导通且另一路断开的状态进行供电。
当一组UPS发生故障不能供电时，例如图2或图3中右侧的UPS发生故障时，左侧UPS的主路和旁路的供电容量均为750kVA，左侧UPS旁路为第二输出供电，即输出端并联的两个旁路中仅有左侧旁路导通。与右侧UPS对应的第一输出相连的两个负载50此时分别由与其连接的第二输出或左侧UPS对应的第一输出单独供电，供电容量为500kVA，另一个负载50的供电方式不变。
当两组UPS的电源10输入都发生中断时，两组UPS电连接的储能单元40作为电源提供直流电，直流电经充放电单元34输入到整流器31和逆变器32之间的导线上，通过逆变器32转化为适用的交流电为负载50供电。
当整流器31为单向整流器31时，直流电仅能通过逆变器32转化为适用的交流电，从逆变器32的输出端输出为负载50供电，即仅有第一输出进行供电，第二输出无法供电，输出端并联的两个旁路导通与否对供电没有影响。此时，两个第一输出的供电容量都是750kVA，与第二输出相连的两个负载50此时分别由与其连接的第一输出单独供电，供电容量为500kVA，另一个负载50的供电方式不变。
当整流器31为双向整流器时，直流电还可以通过双向整流器转化为适用的交流电，从双向整流器的原输入端端输出为负载50供电，即第二输出可以与第一输出同时供电。输出端并联作为第二输出的两个旁路中一路导通、另一路断开时，主路和旁路的供电容量均与正常供电的情况相同，但旁路导通的左侧UPS的储能单元40及其充放电单元34的容量需要达到1000kVA，否则会造成过载。进一步地，可将输出端并联的两个旁路同时导通，此时两组UPS的储能单元40及其充放电单元34的容量达到750kVA即可，每个旁路的供电容量为250kVA，其组成的第二输出的容量为500kVA。
可选地，在本申请任意实施例中，UPS冗余供电装置中的各组UPS还可以包括若干个UPS，其中，若干个UPS的主路并联作为该组UPS的主路，若干个UPS的旁路并联作为该组UPS的旁路。如图4所示，每组UPS包括并联的两个UPS，在每组UPS中，各UPS的主路并联作为该组UPS的主路、各UPS的旁路并联作为该组UPS的旁路，可以在UPS容量不足时采用多个UPS并联的方式获得更大的容量。
本申请实施例提供的UPS冗余供电装置，两组UPS的输入端分别连接至各自对应的电源10，每个电源10的容量等于所述负载50所需总容量，所以单独一个电源10就可以供应所有负载50所需总容量，两组UPS对应的电源10互为备份，增加了供电的冗余度。另外，每组UPS的容量等于所述负载50所需总容量的1/2倍，相对于常规的容量为不低于负载50所需总容量的UPS，可降低UPS的容量配置，节约设备成本；通过并联的旁路的通断组合，使得UPS的供电方式更加多样化，以适应各种突发情况，增加供电的冗余度，并且通过并联的旁路，可以减少连接在母线之间的母线联络开关223，节约成本；通过整流器31和逆变器32结合可以使得交流电和直流电都能作为负载50的电源，增加了UPS的适应性；通过储能单元和单向整流器的结合，使储能单元40作为第一输出的备用电源，通过储能单元和双向整流器的结合，使储能单元40作为第一输出和第二输出的备用电源，可以在UPS输入电源发生中断时继续维持供电，保证负载正常运行。
根据本申请的第二方面，本申请提供了又一种冗余供电装置，参照图5，与上述实施例不同的是，本实施例中采用双电源切换开关60。
一般情况下，双回路供电的UPS装置采用2N冗余的方式运行，并且处于工作中的UPS中主路导通、旁路断开，所以存在两组UPS的主路长期带动全部负载、且两组UPS主路供电容量均满足负载容量的情况，造成冗余容量较多、成本较高的问题。
本实施例中，UPS冗余供电装置包括：第一电源和第二电源、第一母线和第二母线、第一UPS和第二UPS、双电源切换开关60。
第一UPS的输出端作为第一路第一输出，第二UPS的输出端作为第二路第一输出，第一电源通过第一母线连接至双电源切换开关的第一输入端，第二电源通过第二母线连接至双电源切换开关的第二输入端，双电源切换开关用于将第一输入端和第二输入端中的至少一个导通至其输出端，双电源切换开关的输出端作为第二输出。具体地，以每个负载所需容量是N/3为例，可以使双电源切换开关的第一输入端和第二输入端中的一个导通、另一个断开，例如第一输入端导通、第二输入端断开，此时第一UPS的主路和旁路的输出容量均是N/3；也可以使双电源切换开关的第一输入端和第二输入端同时导通，此时第一UPS和第二UPS的主路的输出容量为N/3，旁路的输出容量为N/6。需要注意的是，对于下面整流器为双向整流器的情况，当第一电源和第二电源的供电同时中断时，若采用例如第一输入端导通、第二输入端断开的方式供电，那么第一储能单元及其充放电单元的容量需要达到2N/3，否则会造成过载，所以这种情况下应优先选择第一输入端和第二输入端同时导通的方式供电，此时第一储能单元、第二储能单元及各充放电单元的容量还是仅需为N/2。
双电源切换开关用于因故停电时从断电的电源自动切换到另外一个电源，本实施例中双电源切换开关可以为本申请第五方面提供的双电源切换开关，也可以是其它合适的ATS和STS(Static Transfer Switch，静态转换开关)等开关。
本实施例中，第一UPS的输出端作为第一路第一输出、第二UPS的输出端作为第二路第一输出，双电源切换开关的输出端作为第二输出，正常供电时第一路第一输出、第二路第一输出和第二输出同时导通用于向负载冗余供电，保证能够向负载提供足够的电量。通过第一UPS的输出端作为第一路第一输出、第二UPS的输出端作为第二路第一输出，双电源切换开关作为第二输出，在正常供电时第二输出和两路第一输出一同进行供电而不会使所有旁路均处于断开备用的状态，可以将UPS容量进行减配，提高了设备的利用率，降低成本。
参见图6，示例性地示出了一种UPS冗余供电装置的结构，并具体示出了第一UPS、第二UPS和双电源切换开关的结构。
本实施例中，UPS冗余供电装置包括：第一电源101和第二电源102、第一母线201和第二母线202、第一UPS 310和第二UPS 320、双电源切换开关60。
在本实施例中，双电源切换开关可以为STS，左侧的电源10为第一电源101，右侧的电源10为第二电源102，左侧的母线20为第一母线201，右侧的母线20为第二母线202，左侧的UPS为第一UPS 310，右侧的UPS为第二UPS 320。
在本申请实施例中，第一电源101通过第一母线201连接至第一UPS 310，第一UPS310的输出端作为第一路第一输出，第二电源102通过第二母线202连接至第二UPS 320，第二UPS 320的输出端作为第二路第一输出。第一电源101通过第一母线201连接至双电源切换开关60的第一输入端，第二电源102通过第二母线202连接至双电源切换开关60的第二输入端，双电源切换开关60用于将第一输入端和第二输入端中的至少一个导通至其输出端，双电源切换开关的输出端作为第二输出；第一路第一输出、第二路第一输出和第二输出两两组合用于向负载50冗余供电，各输出和负载50的配置可参照本申请第一方面的实施例，利用三路输出(两路第一输出、一路第二输出)向负载进行冗余供电，使得各UPS主路的供电容量不超过负载50所需的总容量的1/2倍，可以将UPS容量减配为负载50所需的总容量的1/2倍，节约设备成本。如图7，作为一种可行的实施例，由于利用双电源切换开关60可在第一UPS 310和第二UPS 320之间构成了第二输出，可将UPS的旁路取消，由第二输出替代旁路进行冗余供电。
在本申请实施例中，第一UPS 310包括串联的第一整流器311和第一逆变器312，第一整流器311的输入端作为第一UPS 310的输入端，第一逆变器312的输出端作为第一UPS310的交流输出端，并且，第二UPS 320也可以包括串联的第二整流器321和第二逆变器322，第二整流器321的输入端作为所述第二UPS 320的输入端，第二逆变器322的输出端作为第二UPS 320的交流输出端，通过第一整流器311和逆变器312组合或第二整流器321和第二逆变器322组合可以使得交流电和直流电都能作为负载50的电源，增加了UPS的适应性。
在可能的实施方式中，第一UPS包括第一整流器，第一整流器的输入端作为第一UPS的输入端，第一整流器的输出端作为第一UPS的直流输出端，向负载输出直流电，并且第二UPS包括第二整流器，第二整流器的输入端作为第二UPS的输入端，第二整流器的输出端作为第二UPS的直流输出端，向负载输出直流电。即当负载的用电类型为直流电时，可由第一整流器和第二整流器直接向负载供电，使得负载的用电类型是直流时也可从第一UPS和第二UPS获得相匹配的供电，增加了UPS的适用范围。
在本申请的一种实现方式中，第一UPS 310和第二UPS 320还包括储能单元接口，用于外接储能单元，储能单元可以采用铅蓄电池或者其它合适的储能装置，储能单元接口处设置有充放电单元34用来控制第一储能单元401或第二储能单元402的充放电状态，第一储能单元401通过储能单元接口电连接至第一整流器311的输出端，和/或，第二储能单元402通过储能单元接口电连接至所述第二整流器321的输出端；在本申请的另一种实现方式中，第一UPS 310和第二UPS 320本身可以包括储能单元，第一储能单元401通过充放电单元34电连接至第一整流器311输出端，第二储能单元402通过充放电单元34电连接至第二整流器321输出端。利用第一储能单元401和第二储能单元402，UPS冗余供电装置可以在第一电源供电中断时，通过第一逆变器312将第一储能单元401的直流电转变为交流电为负载50供电，或者直接输出直流电为负载50供电；在第二电源供电中断时，通过第二逆变器322将第二储能单元402的直流电转变为交流电为负载50供电，或者直接输出直流电为负载50供电。使得第一储能单元401和第二储能单元402可以作为第一输出的备用电源，增加供电的冗余度。
进一步地，第一整流器311可以为第一双向整流器，第二整流器321为第二双向整流器为双向整流器，第一母线201通过第一双向整流器与第一储能单元401电连接，第二母线202通过第二双向整流器与第二储能单元402电连接，以使第一储能单元401和第二储能单元402为第二输出的供电，可以使得第一UPS 310在第一电源101供电中断时通过第一双向整流器，将第一储能单元401的直流电转变为交流电向负载50供电，并且，第二UPS 320在第二电源102供电中断时通过第二双向整流器，将第二储能单元40的直流电转变为交流电向负载50供电，从而使得第一储能单元401和第二储能单元402可以作为第一输出的备用电源，增加供电的冗余度。
在可能的实施方式中，当第一储能单元401通过第一整流器为第二输出供电时，第一UPS 310控制第一母线201输入端与第一电源101之间的开关21断开，当第二储能单元402通过第二整流器321为第二输出供电时，第二UPS 320控制第二母线202输入端与第二电源102之间的开关21断开，以起到防止UPS向电源反向馈电的作用。在本申请实施例中，第一电源101的容量等于负载50所需总容量，并且第二电源102的容量也等于负载50所需总容量，所以单独一个电源就可以供应所有负载50所需总容量，第一电源101和第二电源102互为备份，增加了供电的冗余度。另外，第一UPS 310的容量等于负载50所需总容量的1/2倍，并且第二UPS 320的容量等于所述负载50所需总容量的1/2倍，相对于常规双回路冗余供电的UPS系统中，单回路UPS的配置容量为不低于负载所需总容量，本申请实施例可降低UPS的容量配置，节约设备成本。
根据本申请的第三方面，本申请提供了一种冗余供电系统，其包括上述第一方面、第二方面中的任意一种UPS冗余供电装置，利用UPS冗余供电装置为相应的负载供电，具体实施方式可参照上述第一方面、第二方面的实施例。UPS冗余供电系统通过利用上述UPS冗余供电装置，可取得其相应的效果，即，相对于常规双回路冗余供电的UPS系统中，单回路UPS的配置容量为不低于负载所需总容量，本申请实施例可降低UPS的容量配置，节约设备成本。
根据本申请的第四方面，本申请提供了一种UPS设备，包括相互独立的主路和旁路，所述主路和所述旁路用于同时导通向负载供电。在本申请实施例中，UPS设备的第一输出和第二输出可以择一导通输出，也可以同时导通输出。第一输出和第二输出同时导通输出使得一台UPS主路的供电容量可以减小为负载所需的总容量的1/2倍，所以可以降低UPS的容量配置，节约设备成本。
进一步地，主路的输出端作为第一输出，旁路的输出端用于与另一UPS设备的旁路的输出端并联作为第二输出，其中，两个旁路中至少有一路处于导通状态，第一输出和第二输出用于与所述另一UPS的主路输出两两组合向负载冗余供电，具体实施方式可参照本申请第一方面的实施例。利用此UPS设备，可实现第一输出、第二输出与另一UPS的主路输出同时导通供电，使得各UPS主路的供电容量不超过负载所需的总容量的1/2倍，进一步增加供电的冗余度。
根据本申请的第五方面，本申请提供了一种双电源切换开关，包括第一输入端、第二输入端、输出端，其中，第一输入端用于连接第一UPS的母线，第二输入端用于连接第二UPS的母线，第一UPS的主路的输出端作为第一路第一输出，第二UPS的主路的输出端作为第二路第一输出，双电源切换开关用于将第一输入端和第二输入端中的至少一个导通至其输出端，双电源切换开关的输出端作为第二输出，第一路和第二路第一输出、第二输出，两两组合向负载冗余供电，具体实施方式可参照本申请第二方面的实施例，利用此双电源切换开关，可实现第一路和第二路第一输出、第二输出同时导通供电，使得各UPS主路的供电容量不超过负载所需的总容量的1/2倍，减小了主路运行的负荷，所以可以降低UPS的容量配置，节约设备成本。
根据本申请的第六方面，本申请提供了一种冗余供电控制方法，应用于冗余供电系统中UPS的控制器，UPS控制器主要用于管理和配置如整流器、充放电单元等UPS组件和调整UPS工作模式等，其中的控制电路通过电磁阀及联动机构可控制开关的通断。
参照图8，UPS冗余供电控制方法包括：
S801、控制两组UPS的两个主路导通，以将所述两个主路的输出端作为两个第一输出。
在本申请实施例中，UPS供电系统包括两组UPS，控制两组UPS的主路导通，将两组UPS的主路输出端分别作为两个第一输出，其中，UPS可以是根据本申请第四方面提供的UPS设备。
S802、控制所述两组UPS的两个旁路中的至少一路导通，以将所述两个旁路的输出端并联作为第二输出，使得所述第二输出和所述两个第一输出，两两组合用于向负载冗余供电。
在本申请实施例中，控制两组UPS的两个旁路中的一路导通，以将两组UPS的旁路的输出端并联作为第二输出，使得第二输出、两个第一输出两两组合向负载冗余供电，具体实施方式可参照本申请第一方面的实施例。
本申请实施例的方法可实现第二输出、两个第一输出同时导通供电，使得各UPS主路的供电容量不超过负载所需的总容量的1/2倍，减小了主路运行的负荷，所以可以降低UPS的容量配置，节约设备成本。
进一步地，本申请实施例中，方法还包括：获得两组UPS各自的断电信号，若根据断电信号确定两组UPS的输入端断电，则控制UPS的整流器的输入端与母线之间的开关断开，例如控制UPS与母线之间的开关断开，以避免向外部的电源反向馈电；可选地，也可以控制UPS与电源之间的其它开关断开。控制两组UPS的旁路导通，使得两组UPS各自的旁路通过整流器与各自电连接的储能单元电连接，将储能单元作为所述第二输出的供电电源，增加UPS供电系统的冗余度。需要说明的是，本申请实施例不限定上述步骤与步骤S801-S802之间的时序关系，上述步骤可与步骤S801-S802并行执行，或者按照预设的顺序执行，这些均在本申请的保护范围内。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本申请实施例的目的。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的范围。
以上实施方式仅用于说明本申请实施例，而并非对本申请实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请实施例的范畴，本申请实施例的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (20)

1.一种冗余供电装置，包括两组不间断电源设备，其中，每一组所述不间断电源设备包括相互独立的主路和旁路；
所述两组不间断电源设备的两个主路的输出端作为两个第一输出；
所述两组不间断电源设备的两个旁路的输出端并联作为第二输出，所述两个旁路中至少有一个旁路处于导通状态；
所述第二输出和所述两个第一输出，两两组合用于向负载冗余供电。
2.根据权利要求1所述的冗余供电装置，其中，所述主路包括整流器，所述整流器的输入端作为所述主路的输入端，所述整流器的输出端作为所述主路的直流输出端；
或者，所述主路包括串联的整流器和逆变器，所述整流器的输入端作为所述主路的输入端，所述逆变器的输出端作为所述主路的交流输出端。
3.根据权利要求2所述的冗余供电装置，其中，所述不间断电源设备还包括：储能单元，所述储能单元电连接至所述整流器输出端；
或者，所述不间断电源设备还包括：储能单元接口，用于外接储能单元，所述储能单元接口电连接至所述整流器的输出端。
4.根据权利要求3所述的冗余供电装置，其中，当所述不间断电源设备令所述储能单元通过所述整流器向所述第二输出供电时，所述不间断电源设备控制所述整流器输入端与电源之间的开关断开。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的冗余供电装置，其中，所述两个旁路中的一路断开另一路导通；或者，所述两个旁路同时导通。
6.根据权利要求1所述的冗余供电装置，其中，所述两组不间断电源设备的输入端分别连接至各自对应的电源，各所述电源的容量大于或等于所述负载所需总容量。
7.根据权利要求1所述的冗余供电装置，其中，每组不间断电源设备的容量大于或等于所述负载所需容量的1/2倍。
8.根据权利要求1所述的冗余供电装置，其中，一组不间断电源设备包括若干个不间断电源设备，所述若干个不间断电源设备的主路并联作为该组不间断电源设备的主路，所述若干个不间断电源设备的旁路并联作为该组不间断电源设备的旁路。
9.一种冗余供电装置，其中，所述冗余供电装置包括：第一电源和第二电源、第一母线和第二母线、第一不间断电源设备和第二不间断电源设备、双电源切换开关；
所述第一电源通过所述第一母线连接至所述第一不间断电源设备，所述第一不间断电源设备的输出端作为第一路第一输出；
所述第二电源通过所述第二母线连接至所述第二不间断电源设备，所述第二不间断电源设备的输出端作为第二路第一输出；
所述第一电源通过所述第一母线连接至双电源切换开关的第一输入端，所述第二电源通过所述第二母线连接至所述双电源切换开关的第二输入端，所述双电源切换开关用于将所述第一输入端和所述第二输入端中的至少一个导通至其输出端，所述双电源切换开关的所述输出端作为第二输出；
所述第一路第一输出和所述第二路第一输出、所述第二输出，两两组合用于向负载冗余供电。
10.根据权利要求9所述的冗余供电装置，其中，所述第一不间断电源设备包括第一整流器，所述第一整流器的输入端作为所述第一不间断电源设备的输入端，所述第一整流器的输出端作为所述第一不间断电源设备的直流输出端；和/或，所述第二不间断电源设备包括第二整流器，所述第二整流器的输入端作为所述第二不间断电源设备的输入端，所述第二整流器的输出端作为所述第二不间断电源设备的直流输出端；
或者，所述第一不间断电源设备包括串联的第一整流器和第一逆变器，所述第一整流器的输入端作为所述第一不间断电源设备的输入端，所述第一逆变器的输出端作为所述第一不间断电源设备的交流输出端；和/或，所述第二不间断电源设备包括串联的第二整流器和第二逆变器，所述第二整流器的输入端作为所述第二不间断电源设备的输入端，所述第二逆变器的输出端作为所述第二不间断电源设备的交流输出端。
11.根据权利要求10所述的冗余供电装置，其中，所述第一不间断电源设备和/或所述第二不间断电源设备还包括：储能单元，第一储能单元电连接至所述第一整流器输出端，和/或，第二储能单元电连接至所述第二整流器输出端；
或者，所述第一不间断电源设备和/或所述第二不间断电源设备还包括：储能单元接口，用于外接所述储能单元，所述第一储能单元通过所述储能单元接口电连接至所述第一整流器的输出端，和/或，第二储能单元通过所述储能单元接口电连接至所述第二整流器的输出端。
12.根据权利要求11所述的冗余供电装置，其中，当所述第一不间断电源设备令所述第一储能单元通过所述第一整流器向所述第二输出供电时，所述第一不间断电源设备控制所述第一母线输入端与所述第一电源之间的开关断开；
或者，当所述第二不间断电源设备令所述第二储能单元通过所述第二整流器向所述第二输出供电时，所述第二不间断电源设备控制所述第二母线与所述第二电源之间输入端的开关断开。
13.根据权利要求9所述的冗余供电装置，其中，所述第一电源的容量大于或等于负载所需总容量，和/或，所述第二电源的容量大于或等于负载所需总容量。
14.根据权利要求9所述的冗余供电装置，其中，所述第一不间断电源设备的容量大于或等于负载所需总容量的1/2倍，和/或，所述第二不间断电源设备的容量大于或等于所述负载所需总容量的1/2倍。
15.一种冗余供电系统，其中，所述冗余供电系统包括权利要求1-14中任意一项所述的冗余供电装置。
16.一种不间断电源设备，其中，所述不间断电源设备包括相互独立的主路和旁路，所述主路和所述旁路用于同时导通向负载供电。
17.根据权利要求16所述的不间断电源设备，其中，所述主路的输出端作为第一输出，所述旁路的输出端用于与另一所述不间断电源设备的所述旁路的输出端并联作为第二输出，其中，两个所述旁路中至少有一路处于导通状态，所述第一输出和所述第二输出用于与所述另一不间断电源设备的主路输出两两组合向负载冗余供电。
18.一种双电源切换开关，其中，所述双电源切换开关包括第一输入端、第二输入端、输出端，
所述第一输入端用于连接第一不间断电源设备的母线，所述第二输入端用于连接第二不间断电源设备的母线，所述第一不间断电源设备的主路的输出端作为第一路第一输出，所述第二不间断电源设备的主路的输出端作为第二路第一输出；
所述双电源切换开关用于将所述第一输入端和所述第二输入端中的至少一个导通至其输出端，所述双电源切换开关的所述输出端作为第二输出；
所述第一路和第二路第一输出、所述第二输出，两两组合用于向负载冗余供电。
19.一种冗余供电控制方法，应用于冗余供电系统中不间断电源设备的控制器，包括：
控制两组不间断电源设备的两个主路导通，以将所述两个主路的输出端作为两个第一输出；
控制所述两组不间断电源设备的两个旁路中的至少一路导通，以将所述两个旁路的输出端并联作为第二输出，使得所述第二输出和所述两个第一输出，两两组合用于向负载冗余供电。
20.根据权利要求19所述的控制方法，其中，所述方法还包括：
获得所述两组不间断电源设备各自的断电信号；
若根据所述断电信号确定所述两组不间断电源设备的输入端断电，则控制所述不间断电源设备的整流器的输入端与电源之间的开关断开，并且控制所述两个旁路导通，使得所述两组不间断电源设备各自的所述旁路通过整流器与各自电连接的储能单元电连接，使所述储能单元为所述第二输出供电。
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