CN212849970U - 不间断电源和供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种不间断电源和供电系统，涉及供电技术领域，用于实现保电和削峰填谷的功能。不间断电源包括储能电池系统、整流器、逆变器、控制器、两端分别与电网和负载电连接的第一旁路、设置在第一旁路上的旁路开关、以及设置在逆变器的交流侧和负载之间的保电开关；整流器的交流侧与电网电连接，整流器的直流侧与储能电池系统电连接，整流器包括能够调整整流器的直流侧电压的调压模块，逆变器的直流侧与储能电池系统电连接，逆变器的交流侧用于与负载电连接，控制器与整流器、储能电池系统、保电开关、旁路开关通信连接，控制器选择性地控制保电开关、旁路开关的开闭，及控制调压模块调整整流器的直流侧电压，以实现保电和削峰填谷的功能。

Description

不间断电源和供电系统

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种不间断电源和供电系统。

背景技术

不间断电源(Uninterruptible Power System，简称为UPS)，能够给医院手术设备、数据中心等负载提供恒压恒频的不间断的电力供应。

相关技术中，如图1所示，不间断电源通常包括储能电池系统10、储能变流器10a、以及间接交流变流器10b。储能变流器10a与电网60电连接，储能变流器10a还同时与储能电池系统10以及间接交流变流器10b 电连接，间接交流变流器10b还与负载70电连接。电网60的交流电经储能变流器10a转为直流电后给储能电池系统10充电，储能电池系统10内存储的直流电经储能变流器10a转为交流电后，再经间接交流变流器10b 将交流电转为直流电，将直流电转为交流电后，给负载70供电。

然而，相关技术中的不间断电源仅具有保电的功能，不具有削峰填谷功能，其功能单一。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供一种不间断电源和供电系统，用于实现保电和削峰填谷的功能。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种不间断电源，其包括：储能电池系统、整流器、逆变器、第一旁路、旁路开关、保电开关和控制器；整流器的交流侧用于与电网电连接，整流器的直流侧与储能电池系统电连接，其中，整流器包括调压模块，调压模块能够调整整流器的直流侧电压；逆变器的直流侧与储能电池系统电连接，逆变器的交流侧用于与负载电连接，且逆变器的交流侧和负载之间串联保电开关；第一旁路的两端分别与电网和负载电连接，旁路开关设置在第一旁路上；控制器与整流器、储能电池系统、保电开关、旁路开关通信连接，控制器用于选择性地控制保电开关、旁路开关的开闭状态，以及选择性的控制调压模块调整整流器的直流侧电压，以实现电网正常时，电网通过第一旁路给负载供电，在电网不正常时，储能电池系统给负载供电，以及实现在用电低谷期通过电网给储能电池系统充电，在用电高峰期通过储能电池系统给负载供电；储能电池系统包括多个电连接的电芯，多个电连接的电芯形成多个并联的电池簇，在电池簇内设置主控制卡和从控制卡，从控制卡与电芯电连接，从控制卡还与主控制卡通信连接，主控制卡与控制器通信连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的不间断电源具有如下优点：

在本实用新型实施例提供的不间断电源中，整流器的交流侧与电网电连接，整流器的直流侧与储能电池系统电连接，逆变器的交流侧与负载连接，逆变器的直流侧与储能电池系统电连接，整流器能够实现交流电转化为直流电，进而为电网给储能电池系统充电提供可能，逆变器可以实现直流电转化为交流电，进而为储能电池系统给负载供电提供可能；同时，第一旁路的两端分别与电网和负载电连接，可以为电网给负载供电提供可能；此外，在整流器中设置调压模块，进而调整整流器的直流侧电压，以为控制器控制电网是否给储能电池系统充电提供可能；控制器选择性地控制保电开关、旁路开关的开闭状态，以及选择性的控制调压模块调整整流器的直流侧电压，可以实现电网正常时，电网通过第一旁路给负载供电，在电网不正常时，储能电池系统给负载供电，以及实现在用电低谷期通过电网给储能电池系统充电，在用电高峰期通过储能电池系统给负载供电，如此，实现保电的功能和削峰填谷的功能，进而实现节约成本。

在一种可能的实施方式中，控制器控制调压模块调整整流器的直流侧的电压小于储能电池系统的电压，并控制保电开关闭合、旁路开关断开，以在用电高峰期通过储能电池系统给负载供电。

在一种可能的实施方式中，控制器控制调压模块调整整流器的直流侧的电压大于储能电池系统的电压，且控制保电开关断开，以在用电低谷期通过电网给储能电池系统充电。

在一种可能的实施方式中，控制器控制旁路开关断开，保电开关闭合，以在电网不正常时通过储能电池系统给负载供电。

在一种可能的实施方式中，控制器控制旁路开关闭合，保电开关断开，以在电网正常时通过电网给负载供电。

在一种可能的实施方式中，储能电池系统还包括电池管理系统，电池簇与电池管理系统通讯连接。

在一种可能的实施方式中，还包括汇流柜，汇流柜设置有汇流排，多个电池簇通过汇流排并联后与整流器的直流侧电连接。

在一种可能的实施方式中，还包括柜体，整流器和逆变器集成为可插拔模块，可插拔模块插设在柜体内。

本实用新型还提供一种供电系统，其包括上述任一实施方式的不间断电源以及维修旁路，维修旁路上设置有手动开关，维修旁路的两端分别用于与电网和负载电连接。

除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例提供的不间断电源和供电系统所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术的不间断电源的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的不间断电源的第一个结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的不间断电源的第二个结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的供电系统的结构示意图。

附图标记说明：

10：储能电池系统；

10a：储能变流器；

10b：间接交流变流器；

11：汇流开关；

12：电芯；

13：电池簇；

14：主控制卡；

15：从控制卡；

16：高压箱；

17：电池插箱；

18：终端电阻；

20：整流器；

21：并网开关；

30：逆变器；

31：保电开关；

32：柜体；

40：旁路开关；

50：控制器；

51：控制器柜；

60：电网；

61：电表；

70：负载；

80：汇流排；

81：汇流柜；

90：手动开关。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

为了解决不间断电源无法同时实现保电和削峰填谷功能的问题，本实用新型实施例提供一种不间断电源，其中，整流器的交流侧用于与电网电连接，整流器的直流侧与储能电池系统电连接，整流器的调压模块能够调整整流器的直流侧电压；逆变器的直流侧与储能电池系统电连接，逆变器的交流侧用于与负载电连接，且逆变器的交流侧和负载之间串联保电开关；第一旁路的两端分别与电网和负载电连接，旁路开关设置在第一旁路上；控制器与整流器、储能电池系统、保电开关、旁路开关通信连接，控制器用于选择性地控制保电开关、旁路开关的开闭状态，以及选择性的控制调压模块调整整流器的直流侧电压，如此，实现电网正常时，电网通过第一旁路给负载供电，在电网不正常时，储能电池系统给负载供电，以及实现在用电低谷期通过电网给储能电池系统充电，在用电高峰期通过储能电池系统给负载供电，也即实现保电和削峰填谷的功能。

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的介绍，但本领域技术人员应当理解，以下介绍仅是示意性的，并非是对本实用新型保护范围的具体限制。

如图2所示，本实施例的不间断电源，其包括：储能电池系统10、整流器20、逆变器30和控制器50。整流器20的交流侧与电网60电连接，整流器20的直流侧与储能电池系统10电连接，逆变器30的交流侧与负载70电连接，逆变器30的直流侧与储能电池系统10电连接。整流器20 的作用是将交流电转为直流电，逆变器30的作用是将直流电转为交流电。

如图2所示，储能电池系统10包括多个电连接的电芯12，以扩大储能电池系统10的容量，电芯12例如可以是磷酸铁锂电芯，以增加电芯12 的充放电的循环寿命，提高电芯12的转换效率和能量密度。多个电连接的电芯12形成多个并联的电池簇13，电池簇13并联后，储能电池系统 10的电压等于单体电池簇13的电压，如此，可以方便对多个电池簇13 进行管理。当然，形成一个电池簇13的电芯12的数量至少为两个时，至少两个电芯12可以串联，以调整电池簇13的电压大小。

储能电池系统10还包括电池管理系统，电池簇与电池管理系统连接，电池管理系统例如可以实现对各电池簇13内部的各电芯12进行均衡管理，以及，可以实现部分电池簇13用于保电，剩余部分电池簇13用于削峰填谷，也即，在电网60不正常时，部分电池簇13给负载70供电，在用电低谷期通过电网60给储能电池系统10中剩余部分电池簇13充电，在用电高峰期通过储能电池系统10中剩余部分电池簇13给负载70供电。

可能的，如图3所示，在电池簇13内设置主控制卡14和从控制卡15，从控制卡15与电芯12电连接，从控制卡15与主控制卡14通信连接，主控制卡14与控制器50通信连接。可能的，储能电池系统10还包括高压箱16和电池插箱17，主控制卡14设置在高压箱16内部，高压箱16可以对主控制卡14起到保护作用，从控制卡15设置在电池插箱17上，以实现从控制卡15安装方便，且对从控制卡15起到保护作用。值得说明的是，控制器50和主控制卡14两端各布置一个终端电阻18，以减少干扰。

如图2所示，多个电池簇13通过汇流排80并联后与整流器20的直流侧电连接，以实现多个电池簇13与整流器20的直流侧可靠方便的电连接，换句话说，就是避免了各电池簇13分别与整流器20的直流侧电连接导致的接线繁琐和接线松脱。可能的，在汇流排80和整流器20的直流侧之间还设置有汇流开关11，汇流排80和汇流开关11例如可以设置在汇流柜81中，如此，实现汇流柜81对汇流排80和汇流开关11的保护。值得说明的是，汇流开关11还设置在逆变器30的直流侧与储能电池系统10 之间，也就是说，逆变器30的直流侧和整流器20的直流侧相连后与汇流开关11的一个接线端子电连接，汇流开关11的另一个接线端子与储能电池系统10电连接。汇流开关11例如可以是隔离开关，晶体管开关等。汇流开关11用于控制储能电池系统10与整流器20的直流侧之间的通断，以及储能电池系统10与逆变器30的直流侧之间的通断。

如图4所示，不间断电源还包括第一旁路和旁路开关40，第一旁路的两端分别与电网60和负载70电连接，旁路开关40设置在第一旁路上，第一旁路能够使得电网60直接给负载70供电，旁路开关40用于控制第一旁路的通断。旁路开关40例如可以是静态开关或者晶体管开关。旁路开关40采用静态开关可以提高通过电网60给负载70供电和通过储能电池系统10给负载70供电之间切换的可靠性。

如图2和图4所示，逆变器30的交流侧和负载70之间串联有保电开关31，保电开关31例如可以是静态开关，保电开关31用于控制逆变器 30的交流侧与负载70之间的通断，保电开关31采用静态开关可以提高通过电网60给负载70供电和通过储能电池系统10给负载70供电之间切换时的可靠性。

如图2所示，不间断电源还包括柜体32，整流器20和逆变器30集成为一个可插拔模块，可插拔模块插设在柜体32内。将整流器20和逆变器 30集成为一个可插拔模块，可以使得不间断电源的集成度高，体积减小，也利于安装。

在可能的实施方式中，整流器20包括调压模块，调压模块能够调整整流器20的直流侧电压，当调压模块调整整流器20的直流侧的电压大于储能电池系统10的电压时，可以实现电能从整流器20的直流侧到储能电池系统10的转移，也即，可以实现给储能电池系统10充电，当调压模块调整整流器20的直流侧的电压小于或等于储能电池系统10的电压时，电能无法从整流器20的直流侧转移到储能电池系统10，也即，无法实现给储能电池系统10充电。

本实施例的不间断电源，控制器50与整流器20、储能电池系统10、保电开关31、旁路开关40通信连接，控制器50用于选择性地控制保电开关31、旁路开关40的开闭状态，以及选择性的控制调压模块调整整流器 20的直流侧电压，以实现电网60正常时，电网60通过第一旁路给负载 70供电，在电网60不正常时，储能电池系统10给负载70供电，以及实现在用电低谷期通过电网60给储能电池系统10充电，在用电高峰期通过储能电池系统10给负载70供电，也即，实现保电功能和削峰填谷的功能，进而保护负载70，且节约用电成本。

控制器50例如可以是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)或者也可以是配置有存储器的控制芯片，该存储器内存储有可执行指令，控制芯片通过读取和执行其中一些可执行指令，能够实现对旁路开关40、保电开关31的开闭状态的控制。

控制器50用于获取整流器20直流侧的电压以及储能电池系统10的电压，并根据整流器20直流侧的电压以及储能电池系统10的电压，控制调压模块。当然，控制器50还用于获取整流器20直流侧的温度以及储能电池系统10的温度，以实现用电安全。示例性的，控制器50通过CAN 总线与整流器20通信连接，以提高实时通信能力。控制器50通过TCP 总线与储能电池系统10通信连接，以提高通信可靠性。控制器50例如设置在一个控制器柜51中，以实现控制器柜51对控制器50的保护。

本实施例的不间断电源实现保电的功能为：控制器50控制旁路开关 40闭合，保电开关31断开，以在电网60正常时通过电网60给负载70 供电，当电网60不正常时，控制器50控制旁路开关40断开，保电开关 31闭合，以在电网60不正常时通过储能电池系统10给负载70供电，从而实现保电的功能。

本实施例的不间断电源实现削峰填谷的功能为：控制器50控制调压模块调整整流器20的直流侧的电压大于储能电池系统10的电压，且控制保电开关31断开，以在用电低谷期通过电网60给储能电池系统10充电，控制器50控制调压模块调整整流器20的直流侧的电压小于储能电池系统 10的电压，并控制保电开关31闭合、旁路开关40断开，以在用电高峰期通过储能电池系统10给负载70供电，如此，实现削峰填谷的功能。

如图2所示，本实施例中，不间断电源还包括并网开关21，并网开关 21的第一端与电网60电连接，并网开关21的第二端与整流器20的交流侧电连接，并网开关21用于控制电网60与整流器20之间的通断。并网开关21例如可以是断路器、隔离开关等，当然为了保证用电安全，在使用隔离开关的时候，可以如现有技术那样接入过流、短路装置、灭弧装置等。采用断路器做并网开关21具有过流保护、短路保护等优点。

如图2所示，本实施例的不间断电源，还包括电表61，示例性的，电表61的第一端与电网60电连接，电表61的第二端同时与并网开关21的第一端、第一旁路的第一端相连。电表61通常用于测量电网60输出的电量。

如图4所示，本实施例还提供一种供电系统，其包括上述不间断电源以及维修旁路，维修旁路上设置有手动开关90；维修旁路的两端分别用于与电网60和负载70电连接。当不间断电源出现故障时，可以人为将手动开关90合上，保证负载70持续工作的时候，同时对不间断电源的故障进行排查维修。

值得说明的是，不间断电源的电表61的第二端与并网开关21的第一端、第一旁路的第一端相连时，还与维修旁路的一端相连，以进一步对电网60通过维修旁路给负载供电时，测量电网60输出的电量。

本实施例的供电系统设置有上述不间断电源，其中，不间断电源整中，第一旁路的两端分别与电网和负载电连接，可以为电网给负载供电提供可能；控制器选择性地控制保电开关、旁路开关的开闭状态，以及选择性的控制调压模块调整整流器的直流侧电压，可以实现电网正常时，电网通过第一旁路给负载供电，在电网不正常时，储能电池系统给负载供电，以及实现在用电低谷期通过电网给储能电池系统充电，在用电高峰期通过储能电池系统给负载供电，如此，本实施例的供电系统，具有保电的功能和削峰填谷的功能，进而节约成本。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种不间断电源，其特征在于，包括：储能电池系统、整流器、逆变器、第一旁路、旁路开关、保电开关和控制器；

所述整流器的交流侧用于与电网电连接，所述整流器的直流侧与所述储能电池系统电连接，其中，所述整流器包括调压模块，所述调压模块能够调整整流器的直流侧电压；

所述逆变器的直流侧与所述储能电池系统电连接，所述逆变器的交流侧用于与负载电连接，且所述逆变器的交流侧和负载之间串联所述保电开关；

所述第一旁路的两端分别与电网和负载电连接，所述旁路开关设置在第一旁路上；

所述控制器与所述整流器、所述储能电池系统、所述保电开关、所述旁路开关通信连接，所述控制器用于选择性地控制所述保电开关、所述旁路开关的开闭状态，以及选择性的控制所述调压模块调整所述整流器的直流侧电压，以实现所述电网正常时，所述电网通过第一旁路给负载供电，在所述电网不正常时，所述储能电池系统给负载供电，以及实现在用电低谷期通过所述电网给储能电池系统充电，在用电高峰期通过所述储能电池系统给负载供电；

所述储能电池系统包括多个电连接的电芯，多个电连接的所述电芯形成多个并联的电池簇，在所述电池簇内设置主控制卡和从控制卡，所述从控制卡与所述电芯电连接，所述从控制卡还与所述主控制卡通信连接，所述主控制卡与所述控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述控制器控制所述调压模块调整所述整流器的直流侧的电压小于储能电池系统的电压，并控制所述保电开关闭合、所述旁路开关断开，以在用电高峰期通过所述储能电池系统给所述负载供电。

3.根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于，所述控制器控制所述调压模块调整所述整流器的直流侧的电压大于储能电池系统的电压，且控制所述保电开关断开，以在用电低谷期通过所述电网给储能电池系统充电。

4.根据权利要求3所述的不间断电源，其特征在于，所述控制器控制所述旁路开关断开，所述保电开关闭合，以在所述电网不正常时通过所述储能电池系统给所述负载供电。

5.根据权利要求3所述的不间断电源，其特征在于，所述控制器控制所述旁路开关闭合，所述保电开关断开，以在所述电网正常时通过所述电网给所述负载供电。

6.根据权利要求1-5任一项所述的不间断电源，其特征在于，所述储能电池系统还包括电池管理系统，所述电池簇与所述电池管理系统通讯连接。

7.根据权利要求6所述的不间断电源，其特征在于，还包括汇流柜，所述汇流柜设置有汇流排，多个所述电池簇通过汇流排并联后与整流器的直流侧电连接。

8.根据权利要求1-5任一项所述的不间断电源，其特征在于，还包括柜体，所述整流器和所述逆变器集成为可插拔模块，所述可插拔模块插设在所述柜体内。

9.一种供电系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的不间断电源以及维修旁路，所述维修旁路上设置有手动开关，所述维修旁路的两端分别用于与电网和负载电连接。

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