CN209963830U - 直流不间断电源系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种直流不间断电源系统，包括AC/DC变换器、继电器、电池组和可恢复型断路器。AC/DC变换器的交流端连接一交流供电单元，直流端连接继电器的第一输入端，继电器的输出端连接一直流负载；电池组的输出端连接可恢复型断路器的一端，可恢复型断路器的另一端连接继电器的第二输入端；当交流供电单元供电正常时，继电器的输出端与第一输入端接通，当交流供电单元供电异常时，继电器的输出端与第二输入端接通，且继电器的输出端与第一输入端隔断；其中，由电池组向直流负载供电时，当直流负载短路时，可恢复型断路器自动断开连接，当交流供电单元恢复正常供电且直流负载接入正常时，可恢复型断路器闭合连接。可提高UPS的安全性并节省人力成本。

Description

直流不间断电源系统

技术领域

本公开涉及不间断供电技术领域，尤其涉及一种直流不间断电源系统。

背景技术

随着数据中心等技术的发展，对不间断供电的需求越来越多。不间断电源系统(UPS,Uninterruptible Power System)在供电环节的地位越来越重要，且对UPS的可靠性要求越来越高。

在UPS中，由于线路元器件老化，导电器件直接接入设备之间等原因，会使得用户负载发生短路故障，或直流输出端与用户负载线路之间发生短路故障，进而造成电池短路，瞬间电流可以达到甚至超过100安培，造成线材燃烧或毁损。这使得现有UPS存在较大的安全隐患。另外，在现有技术中，一般会在电池组和负载之间设置保险丝，当电流超过保险丝的电流阈值时，保险丝会熔断以断开电路连接，进而实现对电路的保护；但保险丝熔断后，需人工更换新的熔断丝后才能够恢复正常作业，操作复杂，浪费人力成本。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术的直流不间断电源系统，实为目前迫切的需求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种直流不间断电源系统。

本公开提供一种直流不间断电源系统，所述直流不间断电源系统包括：AC/DC变换器、继电器、电池组和可恢复型断路器；

所述AC/DC变换器的交流端电连接一交流供电单元，所述AC/DC变换器的直流端电连接所述继电器的第一输入端，所述继电器的输出端电连接一直流负载；

所述电池组的输出端电连接所述可恢复型断路器的一端，所述可恢复型断路器的另一端电连接所述继电器的第二输入端；

当所述交流供电单元供电正常时，所述继电器的输出端与第一输入端电性接通，由所述交流供电单元向所述直流负载供电，当所述交流供电单元供电异常时，所述继电器的输出端与第二输入端电性接通，且所述继电器的输出端与第一输入端电性隔断，由所述电池组向所述直流负载供电；

其中，由所述电池组向所述直流负载供电时，当所述直流负载发生短路故障时，所述可恢复型断路器自动断开连接，当所述交流供电单元恢复正常供电且所述直流负载接入正常时，所述可恢复型断路器闭合连接。

本公开一些实施例中，所述直流不间断电源系统还包括控制单元，所述控制单元电连接所述AC/DC变换器，用于使能/禁止所述AC/DC变换器执行电压转换；

其中，由所述交流供电单元向所述直流负载供电时，当所述直流负载接入正常时，所述控制单元控制所述AC/DC变换器将从所述交流端接收的AC电压转换为DC电压，并将所述DC电压从所述直流端输出，当所述直流负载发生短路故障时，所述控制单元控制所述AC/DC变换器停止电压转换。

本公开一些实施例中，由所述交流供电单元向所述直流负载供电时，当所述直流负载发生短路故障，且所述控制单元控制所述AC/DC变换器停止电压转换后，所述控制单元定时控制所述AC/DC变换器开启电压转换。

本公开一些实施例中，所述控制单元电连接所述可恢复型断路器；

其中，由所述电池组向所述直流负载供电时，当所述交流供电单元恢复供电正常且所述直流负载接入正常时，所述控制单元控制所述可恢复型断路器闭合连接。

本公开一些实施例中，所述可恢复型断路器包括电机、驱动机构和机械开关，所述控制单元控制所述电机驱动所述驱动机构动作，进而带动所述机械开关断开连接或闭合连接。

本公开一些实施例中，所述直流不间断电源系统还包括第一电流检测单元，所述第一电流检测单元电连接所述控制单元，所述控制单元电连接所述继电器；

其中，所述第一电流检测单元检测所述交流供电单元输出的第一电流值，并将所述第一电流值的检测结果传递给所述控制单元，所述控制单元根据所述第一电流值判断所述交流供电单元的供电状态为供电正常或供电异常，并根据所述交流供电单元的供电状态控制所述继电器的输出端电性接通所述继电器的第一输入端或第二输入端。

本公开一些实施例中，所述直流不间断电源系统还包括第二电流检测单元，所述第二电流检测单元电连接所述控制单元；

其中，所述第二电流检测单元检测流入所述直流负载的第二电流值，并将所述第二电流值的检测结果传递给所述控制单元，所述控制单元根据所述第二电流值判断所述直流负载的接入状态为直流负载接入正常或直流负载发生短路故障。

本公开一些实施例中，当流经所述可恢复型断路器的电流大于所述可恢复型断路器的阈值电流时，所述可恢复型断路器自动断开连接。

本公开一些实施例中，由所述交流供电单元向所述直流负载供电时，所述AC/DC变换器的输出电压等于所述直流负载的额定电压；

由所述电池组向所述直流负载供电时，所述电池组的输出电压等于所述直流负载的额定电压。

本公开一些实施例中，所述直流负载的额定电压为12V、24V、36V或72V。

本公开的直流不间断电源系统，包括电连接于电池组和继电器之间的可恢复型断路器。当交流供电单元供电异常时，由电池组向负载供电，若直流负载发生短路故障，所述可恢复型断路器能够及时自动断开连接，从而避免大电流对电池组供电线路的冲击，进而提升UPS的整体安全性；当所述交流供电单元供电正常且所述直流负载接入正常时，所述可恢复型断路器闭合连接，无需人工操作，可有效节省人力成本。

附图说明

图1为根据本公开实施例所绘示的直流不间断电源系统的示意图；

其中，附图标记说明如下：

100：直流不间断电源系统

1：AC/DC变换器

2：继电器

3：电池组

4：可恢复型断路器

5：交流供电单元

6：直流负载

7：控制单元

8：第一电流检测单元

9：第二电流检测单元

具体实施方式

体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明的用，而非架构于限制本公开。

图1为根据本公开实施例所绘示的直流不间断电源系统的示意图。如图1所示，直流不间断电源系统100包括AC/DC变换器1、继电器2、电池组3和可恢复型断路器4。所述AC/DC变换器1的交流端11电连接一交流供电单元5，所述AC/DC变换器1的直流端12电连接所述继电器2的第一输入端21，所述继电器2的输出端23电连接一直流负载6。所述电池组3的输出端电连接所述可恢复型断路器4的一端，所述可恢复型断路器4的另一端电连接所述继电器2的第二输入端22。当所述交流供电单元5供电正常时，所述继电器2的输出端23与第一输入端21电性接通，由所述交流供电单元5向所述直流负载6供电；当所述交流供电单元5供电异常时，所述继电器2的输出端23与第二输入端22电性接通，且所述继电器2的输出端23与第一输入端21电性隔断，由所述电池组3向所述直流负载6供电。其中，由所述电池组3向所述直流负载6供电时，当所述直流负载6发生短路故障时，所述可恢复型断路器4自动断开连接，当所述交流供电单元5恢复正常供电且所述直流负载6接入正常时，所述可恢复型断路器4闭合连接。

具体地，所述直流不间断电源系统100包括两条供电线路，即交流供电单元供电线路和电池组供电线路。交流供电单元供电线路指由交流供电单元5，如交流电网等对直流负载6进行供电，即电能沿交流供电单元5、AC/DC变换器1、继电器2和直流负载6依次传输。电池组供电线路指由电池组3对直流负载6进行供电，即电能沿电池组3、可恢复型断路器4、继电器2和直流负载6依次传输。当交流供电单元5供电正常时，由交流供电单元供电线路供电；当交流供电单元5供电异常时，如交流电网断电时，继电器2将供电线路切换到电池组供电线路。

由所述电池组3向所述直流负载6供电时，当所述直流负载6发生短路故障时，例如直流负载6接入短路等，电池组供电线路会出现过大的电流，也即流经所述可恢复型断路器4的电流会大于所述可恢复型断路器4的阈值电流，所述可恢复型断路器4会自动断开连接。从而避免大电流对电池组供电线路的冲击，进而提升UPS的整体安全性；此外，相较于被控制断开，自动断开的速度会更快。所述可恢复型断路器4自动断开连接之后，其处于断开保持状态；当所述交流供电单元5恢复正常供电且所述直流负载6接入正常时，所述可恢复型断路器4被自动控制为闭合连接状态。本方案中的可恢复型断路器4可反复使用，可有效节省器件成本；且无需人工去闭合连接，可有效节省人力成本。

在一些实施例中，由所述交流供电单元5向所述直流负载6供电时，所述AC/DC变换器1的输出电压等于所述直流负载6的额定电压。由所述电池组3向所述直流负载6供电时，所述电池组3的输出电压等于所述直流负载6的额定电压，这样电池组3可以直接向直流负载6供电，无需再进行电压调整。在一些实施例中，所述直流负载6的额定电压为12V、24V、36V或72V。但本公开并不以此为限。

在一些实施例中，所述直流不间断电源系统100还包括控制单元7，所述控制单元7电连接所述AC/DC变换器1，用于使能/禁止所述AC/DC变换器1执行电压转换。其中，由所述交流供电单元5向所述直流负载6供电时，当所述直流负载6接入正常时，所述控制单元7控制所述AC/DC变换器1将从所述交流端11接收的AC电压转换为DC电压，并将所述DC电压从所述直流端12输出，当所述直流负载6发生短路故障时，所述控制单元7控制所述AC/DC变换器1停止电压转换。

具体地，所述AC/DC变换器1包括开关管，所述控制单元7输出控制信号控制该些开关管的导通和关断。由所述交流供电单元5向所述直流负载6供电时，当所述直流负载6接入正常时，所述控制单元7输出控制信号控制所述AC/DC变换器1中的开关管导通和关断，进而调节所述AC/DC变换器1的直流端12输出的DC电压等于所述直流负载6的额定电压；当所述直流负载6发生短路故障时，所述控制单元7输出控制信号控制所述AC/DC变换器1中的开关管全部关断，从而控制所述AC/DC变换器1停止电压转换，以避免交流供电单元供电线路中出现因电流过大对线路造成损害的情形。

在一些实施例中，由所述交流供电单元5向所述直流负载6供电时，当所述直流负载6发生短路故障，且所述控制单元7控制所述AC/DC变换器1停止电压转换后，所述控制单元7可定时控制所述AC/DC变换器1开启电压转换。定时开启电压转换的目的在于向所述直流负载6输出测试电压，因所述直流负载6短路时，流入直流负载6的电流会远大于所述直流负载6接入正常时，流入直流负载6的电流；所以，通过测试流入直流负载6的电流值，可以定时测试直流负载6是否恢复正常。例如，当检测到流入直流负载6的电流大于额定电流3倍时，认为短路故障未消除，其中额定电流指所述直流负载6接入正常时流入所述直流负载6的电流。此时，控制单元7会关闭AC/DC变换器1，然后再定时控制所述AC/DC变换器1开启电压转换进行测试。当检测到线路电流约等于额定电流时，认为短路故障已消除。此时，控制单元7会开启AC/DC变换器1，由所述交流供电单元5对所述直流负载6进行正常供电作业。

在一些实施例中，所述控制单元7电连接所述可恢复型断路器4。其中，由所述电池组3向所述直流负载6供电时，当所述交流供电单元5恢复供电正常且所述直流负载6接入正常时，所述控制单元7控制所述可恢复型断路器4闭合连接。通过所述控制单元7控制所述可恢复型断路器4闭合连接，无需人工去闭合连接，可有效节省人力成本。

在一些实施例中，其特征在于，所述可恢复型断路器4包括电机、驱动机构和机械开关，所述控制单元7控制所述电机驱动所述驱动机构动作，进而带动所述机械开关断开连接或闭合连接。值得说明得是，当流过所述可恢复型断路器4的电流大于其阈值电流时，所述可恢复型断路器4会自动断开连接；当其正常工作时，例如所述可恢复型断路器4处于闭合状态，且由所述电池组3向所述直流负载6正常供电时，也可以通过所述控制单元7控制所述可恢复型断路器4断开。一般而言，自动断开连接的速度大于控制断开连接的速度。

在一些实施例中，所述直流不间断电源系统100还包括第一电流检测单元8，所述第一电流检测单元8电连接所述控制单元7，所述控制单元7电连接所述继电器2。其中，所述第一电流检测单元8检测所述交流供电单元5输出的第一电流值I1，并将所述第一电流值I1的检测结果传递给所述控制单元7，所述控制单元7根据所述第一电流值I1判断所述交流供电单元5的供电状态为供电正常或供电异常，并根据所述交流供电单元5的供电状态控制所述继电器2的输出端23电性接通所述继电器2的第一输入端21或第二输入端22。

具体地，所述第一电流检测单元8检测到所述第一电流值I1处于正常范围时，表明所述交流供电单元5的供电状态为供电正常，所述继电器2的输出端23电性接通所述继电器2的第一输入端21，进而接通交流供电单元供电线路。所述第一电流检测单元8检测到所述第一电流值I1等于0或为异常值时，表明所述交流供电单元5的供电状态为供电异常，所述继电器2的输出端23电性断开所述继电器2的第一输入端21，并电性接通所述继电器2的第二输入端22，使所述继电器2断开交流供电单元供电线路，接通电池组供电线路。

在一些实施例中，所述直流不间断电源系统100还包括第二电流检测单元9，所述第二电流检测单元9电连接所述控制单元7。其中，所述第二电流检测单元9检测流入所述直流负载的第二电流值I2，并将所述第二电流值I2的检测结果传递给所述控制单元7，所述控制单元7根据所述第二电流值I2判断所述直流负载6的接入状态为直流负载6接入正常或直流负载6发生短路故障。

具体地，所述第二电流检测单元9检测到所述第二电流值I2约等于额定电流时，表明所述直流负载6的接入状态为直流负载6接入正常。所述第二电流检测单元9检测到所述第二电流值I2大于额定电流的3倍或为其他异常值时，表明所述直流负载6的接入状态为直流负载6发生短路故障。

综上所述，本公开的直流不间断电源系统，在电池组供电线路中接入可恢复型断路器，即于电池组和继电器之间接入可恢复型断路器。由该电池组供电线路供电且直流负载发生短路故障时，流经该可恢复型断路器的电流瞬间过大，该可恢复型断路器能够及时自动断开连接，从而避免大电流对电池组供电线路的冲击，进而提升UPS的整体安全性；当所述交流供电单元供电正常且所述直流负载接入正常时，所述可恢复型断路器闭合连接，无需人工操作，可有效节省人力成本。

须注意，上述仅是为说明本公开而提出的优选实施例，本公开不限于所述的实施例，本公开的范围由权利要求决定。且本公开得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱权利要求所欲保护者。

Claims (10)

1.一种直流不间断电源系统，其特征在于，所述直流不间断电源系统包括：AC/DC变换器、继电器、电池组和可恢复型断路器；

所述AC/DC变换器的交流端电连接一交流供电单元，所述AC/DC变换器的直流端电连接所述继电器的第一输入端，所述继电器的输出端电连接一直流负载；

所述电池组的输出端电连接所述可恢复型断路器的一端，所述可恢复型断路器的另一端电连接所述继电器的第二输入端；

当所述交流供电单元供电正常时，所述继电器的输出端与第一输入端电性接通，由所述交流供电单元向所述直流负载供电，当所述交流供电单元供电异常时，所述继电器的输出端与第二输入端电性接通，且所述继电器的输出端与第一输入端电性隔断，由所述电池组向所述直流负载供电；

其中，由所述电池组向所述直流负载供电时，当所述直流负载发生短路故障时，所述可恢复型断路器自动断开连接，当所述交流供电单元恢复正常供电且所述直流负载接入正常时，所述可恢复型断路器闭合连接。

2.如权利要求1所述的直流不间断电源系统，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元电连接所述AC/DC变换器，用于使能/禁止所述AC/DC变换器执行电压转换；

其中，由所述交流供电单元向所述直流负载供电时，当所述直流负载接入正常时，所述控制单元控制所述AC/DC变换器将从所述交流端接收的AC电压转换为DC电压，并将所述DC电压从所述直流端输出，当所述直流负载发生短路故障时，所述控制单元控制所述AC/DC变换器停止电压转换。

3.如权利要求2所述的直流不间断电源系统，其特征在于，由所述交流供电单元向所述直流负载供电时，当所述直流负载发生短路故障，且所述控制单元控制所述AC/DC变换器停止电压转换后，所述控制单元定时控制所述AC/DC变换器开启电压转换。

4.如权利要求2所述的直流不间断电源系统，其特征在于，所述控制单元电连接所述可恢复型断路器；

其中，由所述电池组向所述直流负载供电时，当所述交流供电单元恢复供电正常且所述直流负载接入正常时，所述控制单元控制所述可恢复型断路器闭合连接。

5.如权利要求4所述的直流不间断电源系统，其特征在于，所述可恢复型断路器包括电机、驱动机构和机械开关，所述控制单元控制所述电机驱动所述驱动机构动作，进而带动所述机械开关断开连接或闭合连接。

6.如权利要求2所述的直流不间断电源系统，其特征在于，还包括第一电流检测单元，所述第一电流检测单元电连接所述控制单元，所述控制单元电连接所述继电器；

其中，所述第一电流检测单元检测所述交流供电单元输出的第一电流值，并将所述第一电流值的检测结果传递给所述控制单元，所述控制单元根据所述第一电流值判断所述交流供电单元的供电状态为供电正常或供电异常，并根据所述交流供电单元的供电状态控制所述继电器的输出端电性接通所述继电器的第一输入端或第二输入端。

7.如权利要求2或4所述的直流不间断电源系统，其特征在于，还包括第二电流检测单元，所述第二电流检测单元电连接所述控制单元；

其中，所述第二电流检测单元检测流入所述直流负载的第二电流值，并将所述第二电流值的检测结果传递给所述控制单元，所述控制单元根据所述第二电流值判断所述直流负载的接入状态为直流负载接入正常或直流负载发生短路故障。

8.如权利要求1所述的直流不间断电源系统，其特征在于，当流经所述可恢复型断路器的电流大于所述可恢复型断路器的阈值电流时，所述可恢复型断路器自动断开连接。

9.如权利要求1所述的直流不间断电源系统，其特征在于，

由所述交流供电单元向所述直流负载供电时，所述AC/DC变换器的输出电压等于所述直流负载的额定电压；

由所述电池组向所述直流负载供电时，所述电池组的输出电压等于所述直流负载的额定电压。

10.如权利要求1所述的直流不间断电源系统，其特征在于，所述直流负载的额定电压为12V、24V、36V或72V。