CN204216665U - 一种高可靠性多路输入不间断电源 - Google Patents

一种高可靠性多路输入不间断电源 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种高可靠性多路输入不间断电源，MCU模块实时检测电池模块的蓄电量，当光伏取电电路和风能取电电路不足以给逆变器供电、市电供电异常且电池模块蓄电量降低至低于预设阈值时，MCU模块发送输入控制信号至输入控制模块，由输入控制模块启动备用电源输入模块以向逆变器供电，当市电输入正常或者电池模块蓄电量恢复至大于预设阈值时，输入控制模块关闭备用电源输入模块。与现有技术相比，本技术方案避免了在市电异常且电池模块蓄电量不足导致设备断电的情况，弥补蓄电容量有限的不足，从而确保能够不间断给负载供电。

Description

一种高可靠性多路输入不间断电源
技术领域
本实用新型涉及不间断电源技术领域，特别涉及一种高可靠性多路输入不间断电源。
背景技术
不间断电源系统是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。其一般从市电取电，当市电输入正常时，不间断电源系统将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池模块充电；当市电发生中断（事故停电）等异常时， 不间断电源系统立即将机内电池模块的电能通过逆变转换后向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高和电压太低的情况都提供保护。
另一方面，随着太阳能、风能等清洁能源技术的发展，越来越多的UPS设备也采用太阳能和/或风能供电。例如专利号为ZL 201420014707.3的专利文件公开了一种在线式工频不间断电源，其增加了太阳能发电电路和风能发电电路，即有三路电源同时进行供电。一般的，该电路都是优先由太阳能和/或风能供电，在太阳能和/或风能供电不足的情况下由市电供电，在市电出现异常时完全由不间断电源系统的电池模块进行供电，但是电池模块的容量始终有限，因此在遇到市电长时间异常或者负载功率较大时，仅凭电池模块能以保证实现给负载不间断的供电。
因此，提供一种可以弥补电池模块容量有限的不足，从而确保能够不间断给负载供电的不间断电源系统显得尤为重要。
发明内容
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供可以弥补电池模块容量有限的不足，从而确保能够不间断给负载供电的高可靠性不间断电源系统。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种高可靠性多路输入不间断电源，包括逆变器和MCU模块，所述逆变器的输入端连接有受MCU模块控制的光伏取电电路、风能取电电路、市电取电电路和电池模块；所述光伏取电电路从光伏阵列取电以给逆变器供电；所述风能取电电路从风能发电机取电以给逆变器供电；所述市电取电电路在光伏取电电路和风能取电电路不足以给逆变器供电时从市电取电；所述电池模块在光伏取电电路和风能取电电路不足以给逆变器供电且市电异常时向逆变器供电，所述市电取电电路包括输入控制模块，所述输入控制模块的输入端包括市电输入端和备用电源输入模块，所述输入控制模块的输出端与逆变器连接，所述MCU模块实时检测所述电池模块的蓄电量并据此发送输入控制信号至所述输入控制模块，所述输入控制模块根据所述输入控制信号以及市电输入端是否异常来启动/关断所述备用电源输入模块。
其中，所述输入控制模块包括连接所述MCU模块的干接点模块和控制线圈K3-1从市电输出模块的输出端取电的继电器K3，所述备用电源输入模块包括启动端ON、关断端OFF和公共端COM，所述启动端ON与公共端COM短接时备用电源输入模块启动，所述关断端OFF和公共端COM短接时所述备用电源输入模块启动关断；
所述干接点模块包括启动控制端ON-1、关断控制端OFF-1和公共控制端COM-1，所述启动控制端ON-1与所述启动端ON连接，所述公共端COM与所述继电器K3的辅助动触点K3-30连接，所述公共控制端COM-1与继电器K3的辅助常闭触点K3-31连接，所述关断端OFF和所述关断控制端OFF-1分别与继电器K3的辅助常开触点K3-32连接，所述MCU模块实时根据所述电池模块的蓄电量控制公共控制端COM-1与启动控制端ON-1或关断控制端OFF-1短接。
其中，所述输入控制模块还包括主触点K1-2连接于所述市电输入端与输入控制模块的输出端之间的继电器K1和主触点K2-2连接于备用电源输入模块与输入控制模块的输出端之间的交流接触器K2，所述继电器K1的控制线圈K1-1与交流接触器K2的辅助触点K2-3串联后从市电输出模块的输出端取电，所述交流接触器K2的控制线圈K2-1与继电器K1的辅助触点K1-3串联后从所述备用电源输入模块的输出端取电。
其中，所述市电取电电路还包括第一滤波器和整流器，所述输入控制模块的输出端经第一滤波器和整流器后连接至逆变器的输入端。
其中，还包括旁路电路和静态开关，所述旁路电路连接于所述输入控制模块的输出端和所述静态开关的一个输入端之间，所述静态开关的另一个输入端经第二滤波器与逆变器的输出端连接。
其中，还包括跨接于所述输入控制模块的输出端和负载输入端之间的维修支路。
其中，所述备用电源输入模块包括发电机。
其中，光伏取电电路包括光伏取电端口和第一MPPT电路，所述第一MPPT电路与MCU模块连接。
其中，风能取电电路包括依次串接的风能取电端口、整流电路和第二MPPT电路，所述第二MPPT电路与MCU模块连接。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种高可靠性多路输入不间断电源，MCU模块实时检测电池模块的蓄电量，当光伏取电电路和风能取电电路不足以给逆变器供电、市电供电异常且电池模块蓄电量降低至低于预设阈值时，MCU模块发送输入控制信号至输入控制模块，由输入控制模块启动备用电源输入模块以向逆变器供电，当市电输入正常或者电池模块蓄电量恢复至大于预设阈值时，输入控制模块关闭备用电源输入模块。与现有技术相比，本技术方案避免了在市电异常且电池模块蓄电量不足导致设备断电的情况，弥补蓄电容量有限的不足，从而确保能够不间断给负载供电。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本实用新型一种高可靠性多路输入不间断电源的结构示意图。
图2为本实用新型一种高可靠性多路输入不间断电源的输入控制模块的电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
本实用新型一种高可靠性多路输入不间断电源的具体实施方式，如图1所示，包括：逆变器1和MCU模块2，所述逆变器1的输入端连接有受MCU模块2控制的光伏取电电路3、风能取电电路4、市电取电电路5和电池模块6；所述光伏取电电路3从光伏阵列取电以给逆变器1供电；所述风能取电电路4从风能发电机取电以给逆变器1供电；所述市电取电电路5在光伏取电电路3和风能取电电路4不足以给逆变器1供电时从市电取电；所述电池模块6在光伏取电电路3和风能取电电路4不足以给逆变器1供电且市电异常时向逆变器1供电，所述市电取电电路5包括输入控制模块51，所述输入控制模块51的输入端包括市电输入端52和备用电源输入模块53，所述输入控制模块51包括连接MCU模块2MCU模块2的干接点模块21、继电器K1、交流接触器K2和继电器K3。继电器K1的控制线圈K1-1与交流接触器K2的辅助触点K2-3串联后从市电输出模块的输出端取电，继电器K1的主触点K1-2连接于所述市电输入端52与不间断电源模块1的输入端之间。交流接触器K2的控制线圈K2-1与继电器K1的辅助触点K1-3、继电器K3的主触点K3-2串联后从所述备用电源输入模块53的输出端取电，交流接触器K2主触点K2-2连接于备用电源输入模块53与不间断电源模块1的输入端之间。继电器K3的控制线圈K3-1从市电输出模块的输出端取电。
所述备用电源输入模块53包括启动端ON、关断端OFF和公共端COM，所述启动端ON与公共端COM短接时备用电源输入模块53启动，所述关断端OFF和公共端COM短接时所述备用电源输入模块53关断；所述干接点模块21包括启动控制端ON-1、关断控制端OFF-1和公共控制端COM-1，所述启动控制端ON-1与所述启动端ON连接，所述公共端COM和所述公共控制端COM-1分别与继电器K3的辅助常闭触点K3-31连接，所述关断端OFF和所述关断控制端OFF-1分别与继电器K3的辅助常开触点K3-32连接，所述MCU模块2MCU模块2实时根据所述电池模块6的蓄电量控制公共控制端COM-1与启动控制端ON-1或关断控制端OFF-1短接。
当光伏取电电路3和风能取电电路4的不足以给逆变器1供电时，控制器控制市电取电电路5从市电输入端52取电，进一步的，当市电输入端52输入异常时，继电器K1的控制线圈K1-1和继电器K3的控制线圈K3-1断电，市电输入端52与不间断电源模块1断开，不间断电源模块1由电池模块6辅助进行供电，当电池模块6放电至蓄电量低于第一预设阈值时，MCU模块2MCU模块2向干接点模块21发送控制信号使干接点模块21的启动控制端ON-1与公共控制端COM-1短接，此时由于公共控制端COM-1通过继电器K3的辅助常闭触点K3-31与备用电源输入模块53的公共端COM连接，同时启动控制端ON-1与备用电源输入模块53的启动端ON连接，备用电源输入模块53的启动端ON与公共端COM连接，备用电源输入模块53启动，交流接触器K2的控制线圈K2-1经继电器K1的辅助触点K1-3和继电器K3的主触点K3-2从备用电源输入模块53的输出端取电，从而使交流接触器K2的主触点K2-2吸合, 备用电源输入模块53与不间断电源模块1接通并给不间断电源模块1供电。
市电取电电路备用电源输入模块53供电后，一方面将电能转换后给负载供电，另一方面连一方面通过充放电模块向电池模块6进行充电。当电池充电至高于第二预设阈值（第二预设阈值大于第一预设阈值）时，MCU模块2MCU模块2发送控制信号使干接点模块21的关断控制端OFF-1与公共控制端COM-1短接，即令关断端OFF与公共端COM连接，从而关闭备用电源输入模块53，由电池模块6供电。
当市电恢复正常时，K3继电器的控制线圈K3-1通电，继电器K3的主触点K3-2闭合，交流接触器K2的控制线圈K2-1断电，交流接触器K2的主触点K2-2断开， K3继电器的辅助动触点K3-30与辅助常开触点K3-32接通，即关断端OFF与公共端COM连接，从而关闭备用电源输入模块53。同时交流接触器K2的辅助触点K2-3恢复至常闭状态，继电器K1闭合，市电输入端52向不间断电源模块1供电。
采用本电路，不仅能够避免了在市电异常且电池模块6蓄电量不足导致设备断电的情况，弥补电池模块6容量有限的不足，从而确保能够不间断给负载供电，同时根据电路关系，继电器K1和交流接触器K2两者至多只有一个能够导通，即有效保证了市电输入端52和备用电源模块不会同时向不间断电源模块1供电，避免因此引起故障。而且本电路利用三个继电器即可有效完成整个控制过程，电路简单，成本低。
本实施例的市电取电电路5还包括第一滤波器54和整流器55，所述输入控制模块51的输出端经第一滤波器54和整流器55后连接至逆变器1的输入端。 
本实施例还包括旁路电路7和静态开关8，所述旁路电路7连接于所述输入控制模块51的输出端和所述静态开关8的一个输入端之间，所述静态开关8的另一个输入端经第二滤波器10与逆变器1的输出端连接。
本实施例还包括跨接于所述输入控制模块51的输出端和负载输入端之间的维修支路9。
本实施例的备用电源输入模块53包括发电机。 
本实施例的光伏取电电路3包括光伏取电端口32和第一MPPT电路31，所述第一MPPT电路31与MCU模块2连接。
本实施例的风能取电电路4包括依次串接的风能取电端口42、整流电路43和第二MPPT电路41，所述第二MPPT电路41与MCU模块2连接。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种高可靠性多路输入不间断电源，包括逆变器和MCU模块，所述逆变器的输入端连接有受MCU模块控制的光伏取电电路、风能取电电路、市电取电电路和电池模块；所述光伏取电电路从光伏阵列取电以给逆变器供电；所述风能取电电路从风能发电机取电以给逆变器供电；所述市电取电电路在光伏取电电路和风能取电电路不足以给逆变器供电时从市电取电；所述电池模块在光伏取电电路和风能取电电路不足以给逆变器供电且市电异常时向逆变器供电；其特征在于：所述市电取电电路包括输入控制模块，所述输入控制模块的输入端包括市电输入端和备用电源输入模块，所述输入控制模块的输出端与逆变器连接，所述MCU模块实时检测所述电池模块的蓄电量并据此发送输入控制信号至所述输入控制模块，所述输入控制模块根据所述输入控制信号以及市电输入端是否异常来启动/关断所述备用电源输入模块。
2.如权利要求1所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：所述输入控制模块包括连接所述MCU模块的干接点模块和控制线圈K3-1从市电输出模块的输出端取电的继电器K3，所述备用电源输入模块包括启动端ON、关断端OFF和公共端COM，所述启动端ON与公共端COM短接时备用电源输入模块启动，所述关断端OFF和公共端COM短接时所述备用电源输入模块启动关断；
所述干接点模块包括启动控制端ON-1、关断控制端OFF-1和公共控制端COM-1，所述启动控制端ON-1与所述启动端ON连接，所述公共端COM与所述继电器K3的辅助动触点K3-30连接，所述公共控制端COM-1与继电器K3的辅助常闭触点K3-31连接，所述关断端OFF和所述关断控制端OFF-1分别与继电器K3的辅助常开触点K3-32连接，所述MCU模块实时根据所述电池模块的蓄电量控制公共控制端COM-1与启动控制端ON-1或关断控制端OFF-1短接。
3.如权利要求2所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：所述输入控制模块还包括主触点K1-2连接于所述市电输入端与输入控制模块的输出端之间的继电器K1和主触点K2-2连接于备用电源输入模块与输入控制模块的输出端之间的交流接触器K2，所述继电器K1的控制线圈K1-1与交流接触器K2的辅助触点K2-3串联后从市电输出模块的输出端取电，所述交流接触器K2的控制线圈K2-1与继电器K1的辅助触点K1-3串联后从所述备用电源输入模块的输出端取电。
4.如权利要求1所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：所述市电取电电路还包括第一滤波器和整流器，所述输入控制模块的输出端经第一滤波器和整流器后连接至逆变器的输入端。
5.如权利要求1所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：还包括旁路电路和静态开关，所述旁路电路连接于所述输入控制模块的输出端和所述静态开关的一个输入端之间，所述静态开关的另一个输入端经第二滤波器与逆变器的输出端连接。
6.如权利要求1所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：还包括跨接于所述输入控制模块的输出端和负载输入端之间的维修支路。
7.如权利要求1所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：所述备用电源输入模块包括发电机。
8.如权利要求1所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：光伏取电电路包括光伏取电端口和第一MPPT电路，所述第一MPPT电路与MCU模块连接。
9.如权利要求1所述的一种高可靠性多路输入不间断电源，其特征在于：风能取电电路包括依次串接的风能取电端口、整流电路和第二MPPT电路，所述第二MPPT电路与MCU模块连接。
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