CN208589811U - 一种工频架构的并联一体化结构ups电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，其技术方案要点是功率模块滑动插接在柜体上，每个功率模块具有输入端口、输出端口和充放电端口，若干功率模块之间并联连接，功率模块的输入端口通过UPS输入开关耦接至市电输入接口，每个功率模块的充放电端口均耦接至电池开关后耦接在电池系统上；静态开关具有两个输入端和输出端，静态开关的其中一个输入端通过升压隔离变压器耦接至每个功率模块的输出端口上，静态开关的另一个输入端通过旁路开关耦接至市电输入接口；UPS输出开关耦接在静态开关的输出端和若干输出支路接口之间。用一个升压隔离变压器的方式代替传统工频UPS电源并机过程中多个升压隔离变压器的使用，使用便利性高的特点。

Description

一种工频架构的并联一体化结构UPS电源

技术领域

本实用新型涉及UPS电源技术领域，特别涉及一种工频架构的并联一体化结构UPS电源。

背景技术

UPS电源的功能是确保负载供电的不间断，并改善供电电源质量，使市电电源的各种干扰与负载彻底隔离，保证在任何情况下均能供给负载稳定可靠的交流电源。

随着我国工业化水平的迅速发展，用户对UPS的可靠性提出了更高的要求，单机运行的UPS系统已不能适应用户的需求，为增加UPS系统运行的可靠性，用户会将两台相同功率的UPS输出端并联起来共同负担向负载供电，从而形成直接并机式的冗余供电系统，该方式大大提高了UPS供电系统的容错性和可靠性。但在工频架构中，为使得UPS电源一方面能够满足数据中心、IT类负载设备的使用，另一方面能够适用于工业环境及工业类设备及负载的使用。

传统的工频UPS并联冗余，需要在每台UPS的输出端上都需要加一个升压变压器，由此，传统的工频UPS并联冗余的整体机体较大，占用的空间大，使用十分不便。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，具有使用便利性高的特点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，包括柜体，所述柜体上设置有市电输入接口、若干输出支路接口、UPS输入开关、若干功率模块、升压隔离变压器、静态开关、UPS输出开关、旁路开关、电池开关和电池系统；

所述功率模块滑动插接在柜体上，每个功率模块具有输入端口、输出端口和充放电端口，若干所述功率模块之间并联连接，所述功率模块的输入端口通过所述UPS输入开关耦接至市电输入接口，每个功率模块的充放电端口均耦接至电池开关后耦接在电池系统上；

所述静态开关具有两个输入端和输出端，所述静态开关的其中一个输入端通过所述升压隔离变压器耦接至每个功率模块的输出端口上，所述静态开关的另一个输入端通过所述旁路开关耦接至市电输入接口；

所述UPS输出开关耦接在静态开关的输出端和若干输出支路接口之间。

通过上述技术方案，市电输入接口接在380V交流市电上，负载接在输出支路接口上，控制UPS输入开关、UPS输出开关、旁路输入开关、电池开关处于闭合状态。在市电正常时，静态开关控制主回路闭合，控制旁回路断开，市电经过功率模块转换成直流电，一方面能为电池系统进行充电储备，另一方面，经过功率模块转换成交流电，并经过升压隔离变压器后能为负载提供稳定的电能；其中，当主回路出现故障异常时，静态开关控制主回路断开，控制旁回路闭合，市电能经过旁回路为负载提供电能；

其中，本申请中功率模块设置有多个，多个功率模块集成在一个柜体内，且多个功率模块之间相互并联，由此，多个功率模块能够平均分担负载，如其中一个遇到故障将自动退出，有其他功率模块来承担负载，既能水平扩展，又能垂直扩展，独特的冗余并机技术使承载设备无单点故障，以确保电源的可用性；

并且功率模块采用滑移插接在柜体上，通过输入端口、输出端口和充放电端口可以热插拔，可以实现在线更换；

相应的，本申请将用一个升压隔离变压器的方式代替传统工频UPS电源并机过程中多个升压隔离变压器的使用，不仅能够满足工业环境及工业类设备及负载的使用，并且体型小巧，安拆方便，使用便利性高的特点。

优选的，所述功率模块包括壳体、设置在壳体上的输入端口和输出端口、以及设置在壳体内依次连接的滤波器、整流器和逆变器；

所述滤波器连接在输入端口上，所述逆变器连接在输出端口上，所述整流器与逆变器之间的连接节点连接所述充放电端口。

通过上述技术方案，滤波器、整流器和逆变器整合在壳体中，并相应通过在输入端口、输出端口和充放电端口上接上电缆，应用热插拔的方式，由此实现功率模块在柜体上模块化安装的特点。

优选的，所述整流器采用可控硅整流器。

通过上述技术方案，可控硅整流器相对于传统IGBT整流器具有成本低，稳定性高的特点。

优选的，每个输出支路接口与UPS输出开关之间还安装有支路输出开关。

通过上述技术方案，支路输出开关用于输出支路接口是否输出电流的目的，以控制每个接在输出支路接口上的负载的工作。

优选的，所述柜体内还设置有手动旁路开关，所述手动旁路开关的一端连接在市电输入接口上，所述手动旁路开关的另一端连接在静态开关和UPS输出开关之间的连接点上。

通过上述技术方案，通过闭合手动旁路开关，能够使得输出支路接口直接与市电输入接口对接，达到对负载直接供电的目的，相应方便工作人员对该一体化UPS不间断电源进行维修。

优选的，每个功率模块的输出端口上均耦接有功率开关。

通过上述技术方案，功率开关用于分别单独控制每个功率模块的接入，以进一步提高该UPS电源的使用便利性。

优选的，所述旁路输入开关、UPS输入开关、电池开关、UPS输出开关均采用空气断路器。

通过上述技术方案，空气断路器具有电器隔离的特点，使用寿命长，使用安全性高。

综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：

1、多个功率模块能够平均分担负载，如其中一个遇到故障将自动退出，有其他功率模块来承担负载，既能水平扩展，又能垂直扩展，独特的冗余并机技术使承载设备无单点故障，以确保电源的可用性；

2、功率模块采用滑移插接在柜体上，通过输入端口、输出端口和充放电端口可以热插拔，可以实现在线更换；

3、本申请将用一个升压隔离变压器的方式代替传统工频UPS电源并机过程中多个升压隔离变压器的使用，不仅能够满足工业环境及工业类设备及负载的使用，并且体型小巧，安拆方便，使用便利性高的特点。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为实施例的电路图；

图3为实施例中功率模块的电路图；

图4为实施例中功率模块的安装示意图；

图5为图4中A部的放大示意图。

附图标记：1、柜体；2、功率模块；21、输入端口；22、输出端口；23、充放电端口；24、壳体；25、滤波器；26、整流器；27、逆变器；3、升压隔离变压器；4、滑轨；5、滑条；6、固定组件；61、安装腔；62、固定块；63、引导斜面；64、弹力弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

结合图1和图2所示，一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，包括柜体1，柜体1上设置有市电输入接口、若干输出支路接口、UPS输入开关Q1、若干功率模块2、升压隔离变压器3、静态开关、UPS输出开关Q2、旁路开关SW1、电池开关SB1和电池系统；

结合图4和图5所示，功率模块2滑动插接在柜体1上，具体地，柜体1的两侧内壁设置有滑轨4，滑轨4的一侧具有开口，功率模块2的壳体24两侧设置有滑条5，滑条5可通过开口滑插进入到滑轨4中，滑轨4的端面设置有用于封闭开口以将滑条5进行固定的固定组件6。其中，固定组件6包括开设在滑轨4端面的安装腔61、以及滑动安装在安装腔61中且可压紧在滑条5端面上的固定块62，固定块62的端部开设有引导斜面63，安装腔61中设置有弹力弹簧64，弹力弹簧64的一端连接在固定块62上且另一端连接在安装腔61的腔壁上。

由此，将功率模块2两侧的滑条5对准滑轨4的开口，滑条5将抵触在固定块62的引导斜面63上，随着功率模块2的压入动作，固定块62沿着滑轨4的端面滑动，此时，弹力弹簧64被压缩，当功率模块2完全进入到柜体1内后，固定块62将在弹力弹簧64的作用下，固定块62的端部将压紧在滑条5上以实现功率模块2的安装。

本申请中，结合图1和图2所示，每个功率模块2具有输入端口21、输出端口22和充放电端口23，若干功率模块2之间并联连接，功率模块2的输入端口21通过所述UPS输入开关耦接至市电输入接口，每个功率模块2的充放电端口23均耦接至电池开关后耦接在电池系统上。本实施例中，功率模块2的数量设置有四个，每个功率模块2的输出端口22上均耦接有功率开关（F1、F2、F3、F4）。

值得说明的是，结合图1和图3所示，功率模块2包括壳体24、设置在壳体24上的输入端口21和输出端口22、以及设置在壳体24内依次连接的滤波器25、整流器26和逆变器27。滤波器25连接在输入端口21上，逆变器27连接在输出端口22上，整流器26与逆变器27之间的连接节点连接所述充放电端口23。

本实施例中，整流器26采用可控硅整流器26，电池系统采用蓄电池或220V直流屏系统。

如图2所示，静态开关具有两个输入端和输出端，静态开关的其中一个输入端通过所述升压隔离变压器3耦接至每个功率模块2的输出端口22上，静态开关的另一个输入端通过所述旁路开关SW1耦接至市电输入接口。

UPS输出开关Q2耦接在静态开关的输出端和若干输出支路接口之间。

值得说明的是，柜体1内还设置有手动旁路开关SW2，手动旁路开关SW2的一端连接在市电输入接口上，手动旁路开关SW2的另一端连接在静态开关和UPS输出开关Q1之间的连接点上。

每个输出支路接口与UPS输出开关Q2之间还安装有支路输出开关（SW1、SW2、……SWn）。其中，柜体1上还设置有若干备用输出接口，备用输出接口连接在UPS输出开关Q2上，本申请中，备用输出接口的数量设置有三个，每个备用输出接口与UPS输出开关Q2之间还安装有备用输出开关（K1、K2、K3）。

本实施例中，旁路输入开关SW1、手动旁路开关SW2、UPS输入开关Q1、电池开关SB1、UPS输出开关Q2、支路输出开关（SW1、SW2、……SWn）、备用输出开关（K1、K2、K3）和功率开关（F1、F2、F3、F4）均采用空气断路器。

本申请的工作过程如下：

本申请中功率模块2设置有多个，多个功率模块2集成在一个柜体1内，且多个功率模块2之间相互并联，由此，多个功率模块2能够平均分担负载，如其中一个遇到故障将自动退出，有其他功率模块2来承担负载，既能水平扩展，又能垂直扩展，独特的冗余并机技术使承载设备无单点故障，以确保电源的可用性；并且功率模块2采用滑移插接在柜体1上，通过输入端口21、输出端口22和充放电端口23可以热插拔，可以实现在线更换；相应的，本申请将用一个升压隔离变压器3的方式代替传统工频UPS电源并机过程中多个升压隔离变压器3的使用，不仅能够满足工业环境及工业类设备及负载的使用，并且体型小巧，安拆方便，使用便利性高的特点。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (7)

1.一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，包括柜体(1)，其特征在于，所述柜体(1)上设置有市电输入接口、若干输出支路接口、UPS输入开关、若干功率模块(2)、升压隔离变压器(3)、静态开关、UPS输出开关、旁路开关、电池开关和电池系统；

所述功率模块(2)滑动插接在柜体(1)上，每个功率模块(2)具有输入端口(21)、输出端口(22)和充放电端口(23)，若干所述功率模块(2)之间并联连接，所述功率模块(2)的输入端口(21)通过所述UPS输入开关耦接至市电输入接口，每个功率模块(2)的充放电端口(23)均耦接至电池开关后耦接在电池系统上；

所述静态开关具有两个输入端和输出端，所述静态开关的其中一个输入端通过所述升压隔离变压器(3)耦接至每个功率模块(2)的输出端口(22)上，所述静态开关的另一个输入端通过所述旁路开关耦接至市电输入接口；

所述UPS输出开关耦接在静态开关的输出端和若干输出支路接口之间。

2.根据权利要求1所述的一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，其特征在于，所述功率模块(2)包括壳体(24)、设置在壳体(24)上的输入端口(21)和输出端口(22)、以及设置在壳体(24)内依次连接的滤波器(25)、整流器(26)和逆变器(27)；

所述滤波器(25)连接在输入端口(21)上，所述逆变器(27)连接在输出端口(22)上，所述整流器(26)与逆变器(27)之间的连接节点连接所述充放电端口(23)。

3.根据权利要求2所述的一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，其特征在于，所述整流器(26)采用可控硅整流器(26)。

4.根据权利要求1所述的一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，其特征在于，每个输出支路接口与UPS输出开关之间还安装有支路输出开关。

5.根据权利要求1所述的一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，其特征在于，所述柜体(1)内还设置有手动旁路开关，所述手动旁路开关的一端连接在市电输入接口上，所述手动旁路开关的另一端连接在静态开关和UPS输出开关之间的连接点上。

6.根据权利要求1所述的一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，其特征在于，每个功率模块(2)的输出端口(22)上均耦接有功率开关。

7.根据权利要求1所述的一种工频架构的并联一体化结构UPS电源，其特征在于，所述旁路输入开关、UPS输入开关、电池开关、UPS输出开关均采用空气断路器。