CN201181856Y - 交直流一体化不间断电源装置 - Google Patents

Abstract

一种交直流一体化不间断电源装置，包括UPS主机与电池组，其特征在于：UPS主机与电池组分别位于同一箱体内，在箱体内还设置有交流变直流转换器、直流配电保护器、交流配电保护器，其中，UPS主机与电池组直流配电保护器、交流配电保护器、交流变直流转换器及电池组彼此相互连接构成交、直流供电电路。它具有可靠性高、使用维护方便的优点，将交直流输出、配电、保护与监控等功能融为一体，降低了成本，也节约了空间，有效减少停电事故，通过巡检仪可以对单只电池及电路中每只空气开关进行巡检，并可采集UPS主机的运行状态，可实现声光报警和远传，明显提升了整个电源供电系统故障诊断能力，更有效保护负载；使防护等级达到IP51，能适应相对恶劣的环境。

Description

交直流一体化不间断电源装置

技术领域

本实用新型涉及一种工业自动化控制的供电系统，特别是一种交直流不间断电源装置。

背景技术

在工业自动化控制系统中，如DCS、PLC等大部份自控设备需配备稳定可靠的高质量的不间断电源。这些设备有的需要220V交流电源，有的需要24V直流电源，有的还需要两路市电输入自动切换。工业自动化控制系统对于工厂的生产作业极为重要，如果由于供电的电源故障而引起停产或设备损坏，损失巨大，因此对供电的可靠性要求很高，平时对电源尤其是蓄电池组要便于监控和维护，及时发现问题，以免关键时刻发生重大电源事故。

目前一般采用UPS主机、电池柜、直流电源馈线柜构成的交、直流供电装置，其工作方式为：市电正常时UPS主机为交流负载提供220VAC电源，同时也给电池充电；直流模块输出24VDC电源为直流负载供电，同时也为直流备用电池充电，当市电故障后，由电池通过UPS主机逆变放电，不间断地向交流负载提供220VAC电源；直流备用电池向直流负载不间断提供24VDC电源，以达到不间断电源供电的目的。但是上述交、直流供电装置存在以下的不足：

1、由于UPS主机、电池柜、直流电源馈线柜各个产品是分散的，UPS主机、电池柜和馈线柜之间的外形尺寸不一致，一般控制柜是2.2米高，UPS主机或电池柜通常是在1米左右，使UPS主机与其它控制柜放在一起不美观，而且在使用过程，给交流负载供电需要一个专用的UPS主机，给直流负载供电又需要一套直流系统电源，占地面积大，如果输出配电只有几个回路，单独做一个馈线柜太浪费，如做成挂墙式配电箱又不方便在UPS与负载之间走线，更不协调；

2、UPS单机防护等级较差，一般是IP20或IP21，经过处理的工频机也只能达到IP31，在工厂现场相对较为恶劣的工艺环境下，容易因金属粉尘而产生故障，很多UPS主机往往不能适应水泥厂、钢厂、化工厂和火电厂的大部分场所，故障率较高；

3、不便统一巡检和监控，虽然UPS主机本身有报警功能，但对电池只是进行整组采样，实际上平时电池组处于浮充状态时不能起到有效的测控作用，除非整流充电器损坏，一旦有一只或几只电池损坏的时候，停电后UPS就不能放出电了，UPS主机做部分显示报警，电池柜或开关只能自己另配显示报警，既不经济也不合理，因此有的用户配备单独的蓄电池在线检测仪，专人定期地对每台UPS主机的每一只电池单独检测，增大了工作量；

4、冗余性差，不方便做双电源自动转换、直流模块并联冗余和整机退出维修，有些输入双电源靠UPS主机切换，实际上没有起到双电源输入的作用；分散供电的单直流模块输出可靠性相对较差，如果每个控制柜用多个直流电源冗余，冗余模块成本较高。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种可靠性高、使用维护方便的交直流一体化不间断电源装置，它将交直流输出、配电融为一体，不仅能集中供电，还节约了空间。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，包括UPS主机与电池组，其特征在于：UPS主机与电池组分别位于同一箱体内，在箱体内还设置有交流变直流转换器、直流配电保护器、交流配电保护器，其中，UPS主机与电池组直流配电保护器、交流配电保护器、交流变直流转换器及电池组彼此相互连接构成交、直流供电电路。

本实用新型中的UPS主机与市电连接后，通过UPS主机处理后为交流负载提供稳定的220VAC电源，同时也给电池组中的电池充电，经交流变直流转换器稳压过后向直流负载不间断提供24VDC电源；当市电故障后，由电池通过UPS主机逆变放电，不间断地向交流负载提供220VAC电源，同时给交流变直流转换器提供交流电源，经交流变直流转换器稳压过后向直流负载不间断提供24VDC电源，以达到不间断电源供电的目的。本实用新型将UPS主机、电池组、交流变直流转换器、直流配电保护器及交流配电保护器分别安装在同一箱体内，再集中给交、直流负载供电，它取消了单独的馈线柜，降低了成本，减少了占地面积，节约了空间，使外部形状也比较美观。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

(1)、交直流输出、配电、保护与监控等功能融为一体，方便操作、便于监控，取消了单独的馈线柜，降低了成本，也节约了空间，有效减少停电事故，便于维护；

(2)、通过双电源输入、双旁路的操作、直流模块冗余并联运行增加了供电的可靠性；

(3)、通过巡检仪对单只电池及电路中每只空气开关进行巡检，并可采集UPS主机的运行状态，可实现声光报警和远传，明显提升了整个电源供电系统故障诊断能力，防患于未然，更有效保护负载，不需专人定期地对每台UPS主机的每一只电池单独检测，明显降低了工作量；

(4)、防尘网罩的使用，使防护等级达到IP51，能适应相对恶劣的现场工艺环境。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型去掉前门的主视图；

图3为本实用新型去掉后门的后视图；

图4为门的结构示意图；

图5为图4中A-A剖视图

图6为图5中B的放大图；

图7为本实用新型的电路原理图

图中：1.UPS主机；2.电池组；3.直流模块；4.模块电源空气开关；5.直流输出电压显示表；6.直流配电保护器；7.箱体；8.交流配电保护器；9.交流输出电压显示表；10.巡检仪；11.开关检测模块；12.巡检仪电源空气开关；13.输入电压显示表；14.输入空气开关；15.双电源切换器；16.门；17.通风口；18.防尘网罩；19.电池空气开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1、2、3所示，本实用新型包括UPS主机1与电池组2，其特征在于：UPS主机1与电池组分别位于一箱体7内，在箱体7内还设置有交流变直流转换器3、直流配电保护器6、交流配电保护器8，其中，UPS主机1与电池组直流配电保护器6、交流配电保护器8、交流变直流转换器3及电池组彼此相互连接构成交、直流供电电路。

本实用新型中的UPS主机1与市电连接后，通过UPS主机1处理后为交流负载提供稳定的220VAC电源，同时也给电池组2中的电池充电，给交流变直流转换器3提供交流电源，经交流变直流转换器3稳压过后向直流负载不间断提供24VDC电源；当市电故障后，由电池通过UPS主机1逆变放电，不间断地向交流负载提供220VAC电源，同时给交流变直流转换器提供交流电源，经交流变直流转换器3稳压过后向直流负载不间断提供24VDC电源，以达到不间断电源供电的目的。本实用新型将UPS主机1、电池组2、交流变直流转换器3、直流配电保护器6及交流配电保护器8分别安装在同一箱体7内，再集中给交、直流负载供电，它取消了单独的馈线柜，降低了成本，减少了占地面积，节约了空间，使外部形状也比较美观。

如图4所示，在箱体7的门16或/和箱体壁上设置有通风孔17，如图5所示，在门16或/和箱体壁上设置有与通风口17相对应的防尘网罩18。通风孔17是为使给UPS主机1散热，而防尘网罩18为了在UPS主机1散热时，避免金属粉尘进入箱体，而影响供电的可靠性，明显提高防护等级。所述防尘网罩可以为一般的防尘罩，诸如空调上所用防尘罩就能使防护等级达到IP51，当然也可以采用其它防尘罩来提高防护等级。

如图6所示，交、直流供电电路是这样连接而成的：UPS主机1的输入端通过两条支路与市电连接，每条支路上依次连接有输入空气开关14和双电源切换器15，UPS主机1的充电输出端通过电池空气开关19与电池组2连接，UPS主机1的供电输出端一是与交流配电保护器8的输入端连接输出交流电源；一是依次与模块电源空气开关4、交流变直流转换器3、直流配电保护器6连接输出直流电源。

每条支路上也可以是依次连接双电源切换器15和输入空气开关14，但为了保护双电源切换器，每条支路上最好依次连接输入空气开关14和双电源切换器，通过空气开关14先与市电电网连接，起到总开关的作用。

如图1、6所示，在箱体7内还设置有巡检仪10和开关检测模块11，该巡检仪10的电源输入端通过巡检仪电源空气开关12与UPS主机1的供电输出端连接，巡检仪10的信号接口通过数据线分别与UPS主机1的信号采集口、电池组2中的每个电池正、负极连接，开关检测模块11的信号采集口通过数据线与巡检仪10的信号接口连接，开关检测模块11通过数据线分别与每个交、直流配电保护器8、6的信号采集口相连接。

如图1、6所示，在箱体7内设置有输入电压显示表13、交流输出电压显示表9及直流输出电压显示表5，其中，输入电压显示表13连接在UPS主机1的输入端，交流输出电压显示表9连接在UPS主机1的供电输出端，直流输出电压显示表5连接在交流变直流转换器3的输出端。

如图6所示，交流变直流转换器3为直流模块。

如图6所示，本实用新型的具体工作原理是：当两路输入电源都正常情况时，经输入空气开关14传输给双电源切换器15，由双电源切换器15选择一路电源输入UPS主机1，通过输入电压表将显示当前电网电压；UPS主机1得电后经电池空气开关19给电池组2充电；同时输出一个高质量纯正弦波电源经交流配电保护器8提供给交流负载，此时，由交流输出电压显示表9显示UPS主机1输出电压；同时，UPS主机1通过模块电源空气开关4向交流变直流转换器3供电，交流变直流转换器3得电后输出24VDC至直流输出电压显示表5显示输出直流电源电压，并由直流配电保器6提供给直流负载电源。在输出交流电源与直流电源过程中，通过巡检仪10对UPS主机1、交、直流配电保护器8、6和电池组2中的单个电池的运行状态进行巡检，并对发现的故障发出报警信号。

当一路输入电源异常时，由双电源切换器15选择另一路输入电源，其工作原理如上。当两路输入电源都异常时，此时，由电池组2不间断提供UPS主机1逆变电源，以保证UPS主机1后级不间断供电。

当UPS主机故障时，UPS主机会自动转旁路供电，或通过MBS开关转维修旁路下为后级负载供电。

Claims (6)

1.一种交直流一体化不间断电源装置，包括UPS主机(1)与电池组(2)，其特征在于：UPS主机(1)与电池组分别位于同一箱体(7)内，在箱体(7)内还设置有交流变直流转换器(3)、直流配电保护器(6)、交流配电保护器(8)，其中，UPS主机(1)与电池组(2)直流配电保护器(6)、交流配电保护器(8)、交流变直流转换器(3)彼此相互连接构成交、直流供电电路。

2.如权利要求1所述的交直流一体化不间断电源装置，其特征在于：在箱体(7)的门(16)或/和箱体壁上设置有通风孔(17)，在门(16)或/和箱体壁上设置有与通风口(17)相对应的防尘网罩(18)。

3.如权利要求1或2所述的交直流一体化不间断电源装置，其特征在于所述交、直流供电电路是这样连接而成的：两路市电分别依次通过输入空气开关(14)、双电源切换器(15)与UPS主机(1)的输入端连接，UPS主机(1)的充电输出端通过电池空气开关(19)与电池组(2)连接，UPS主机(1)的供电输出端分作两路，一路是与交流配电保护器(8)连接，输出交流电；另一路是依次与模块电源空气开关(4)、交流变直流转换器(3)、直流配电保护器(6)连接，输出直流电。

4.如权利要求3所述的交直流一体化不间断电源装置，其特征在于：在箱体(7)内还设置有巡检仪(10)和开关检测模块(11)，该巡检仪(10)的电源输入端通过巡检仪电源空气开关(12)与UPS主机(1)的供电输出端连接，巡检仪(10)的信号接口通过数据线分别与UPS主机(1)的信号采集口、电池组(2)中的每个电池正、负极连接，开关检测模块(11)的信号采集口通过数据线与巡检仪(10)的信号接口连接，开关检测模块(11)通过数据线分别与每个交、直流配电保护器(8、6)的信号采集口相连接。

5.如权利要求4所述的交直流一体化不间断电源装置，其特征在于：在箱体(7)内设置有输入电压显示表(13)、交流输出电压显示表(9)及直流输出电压显示表(5)，其中，输入电压显示表(13)并接在UPS主机(1)的输入端上，交流输出电压显示表(9)并接在UPS主机(1)的供电输出端上，直流输出电压显示表(5)并接在交流变直流转换器(3)的输出端上。

6.如权利要求5所述的交直流一体化不间断电源装置，其特征在于：所述交流变直流转换器(3)为直流模块。

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