CN215990307U - 一种不间断电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不间断电源系统，属于电源技术领域，其包括多组并联连接的备用电源，各备用电源经并联连接单向导通开关和控制开关为后级用电设备供电。本实用新型通过引入具有导向导通功能的单向导通开关，在备用电源切换过程中，能够防止高电压备用电源向低电压备用电源充电，能够在实现不间断供电的同时避免产生冲击环流，进而避免备用电源及设备被损坏。

Description

一种不间断电源系统

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种不间断电源系统。

背景技术

无线基站的供电方式是通过交流市电(220V/380V)—开关电源(-48V)—基站设备，其中开关电源输出正极接地，输出电压-48V；如果交流市电停电，如图1所示，则直接切换到备用电源给基站设备供电。目前，如图2所示，备用电源主要采用蓄电池+柴油发电机的组合方式。该方式是在市电停电时，转由蓄电池供电；当蓄电池容量下降到设置阈值前，改用柴油发电机替代蓄电池，继续对设备进行供电。该方法在实际工作中越来越难以推行，主要问题有：在野外基站使用柴油发电机时，存在重大森林防火隐患；采用柴油发电，本身需要消耗大量的柴油，柴油燃烧时会排放大量的二氧化碳，造成空气污染，与国家提倡“碳中和”理念不符；柴油发电机重量大，现场搬运困难；发电时噪声大，对周围环境有较大的影响，在城区中难以实施；为了保证设备安全，使用柴油发电机发电时，现场必须有人值守。

为解决该技术问题，现有技术方案通过增加蓄电池个数实现对基站的不间断供电，如图3所示，在原有蓄电池1容量下降至设置阈值之前，用另一满容量蓄电池2并联接入供电系统，继续对基站设备进行供电。然而在蓄电池替换过程中，由于蓄电池充放电的电流流动特性，电池放电时的电流是由正极流向负极(外部)、电池充电时的电流是由负极流向正极(外部)。当两组蓄电池直接并联运行时，高电压电池会向低电压电池充电，从而形成电池环流，对电池及电池所带设备造成损害，严重时还会损坏基站设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有多组蓄电池供电电路切换过程中产生的电流环流的问题，提供了一种不间断电源系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种不间断电源系统，系统具体包括多组并联连接的备用电源，各备用电源经并联连接单向导通开关和控制开关为后级用电设备供电。

在一示例中，所述单向导通开关为二极管。

在一示例中，所述控制开关为接触器。

在一示例中，所述系统还包括用于为后级设备供电的市电供电端，市电供电端设有断路器。

在一示例中，所述单向导通开关、控制开关与后级用电设备之间还设有电压转换单元。

在一示例中，所述系统还包括控制单元，控制单元输出端与控制开关连接。

在一示例中，所述系统还包括用于采集备用电源实时电压的电压采集单元，电压采集单元输出端与控制单元连接。

在一示例中，所述系统还包括报警单元，报警单元与控制单元输出端连接。

在一示例中，所述系统还包括第一无线通信单元，第一无线通信单元与控制单元双向连接。

在一示例中，所述系统还包括后端监测单元和第二无线通信单元，所述后端监测单元经第二无线通信单元、第一无线通信单元与控制单元双向连接。

需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

(1)在一示例中，在备用电源切换过程中，通过引入具有导向导通功能的单向导通开关，能够防止高电压备用电源向低电压备用电源充电，能够在实现不间断供电的同时避免产生冲击环流，进而避免备用电源及设备被损坏。

(2)在一示例中，通过在市电供电端引入断路器，在备用电源切换过程中，断开市电，保证操作过程中工作人员的人身安全。

(3)在一示例中，通过电压转换单元可扩展对备用电源的选择，提高系统的兼容性。

(4)在一示例中，通过控制单元能够实现控制开关的自动开端控制，进而实现备用电源的半自动切换，节约人力成本开销的同时能够保证工作人员的人身安全。

(5)在一示例中，通过电压采集单元配合控制单元，能够在当前备用电源电压下降到阈值时自动切换至其他备用电源，实现全自动化的备用电源切换控制，智能化程度高。

(6)在一示例中，通过报警单元在系统异常工作时进行报警，提醒工作进行排查和维护。

(7)在一示例中，通过无线通信单元将系统运行状态信息传输至三方系统或平台，实现对系统运行情况的远程监测。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为现有技术中无线基站的供电框图；

图2为现有技术中无线基站引入备用电源的供电框图；

图3为现有技术中无线基站引入多组蓄电池作为备用电源的供电框图；

图4为本实用新型一示例中的系统框图；

图5为本实用新型一示例中的系统电气原理图；

图6为本实用新型一示例中的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图4所示，在实施例1中，一种不间断电源系统，应用于无线基站的不间断电源供电，其具体包括两组并联连接的备用电源，各备用电源经并联连接单向导通开关和控制开关为后级用电设备供电。具体地，第一单向导通开关、第一控制开关一端分别连接至第一备用电源的正负极，另一端并联连接后连接至后级用电设备；第二单向导通开关、第二控制开关一端分别连接至第二备用电源的正负极，另一端并联连接后连接至后级用电设备。在备用电源切换过程中，即当第一备用电源的剩余电压低于预设阈值，即无法保证基站设备正常工作时，此时打开第二控制开关启用第二备用电源，在该瞬间第一备用电源与第二备用电源并联，由于单向导通开关的单向导通性，高电压的第二备用电源不会反向对电压低的第一备用电源充电，能够在实现不间断供电的同时避免产生冲击环流，进而避免备用电源及基站设备被损坏。

在一示例中，备用电源具体为蓄电池或者多个串联连接的蓄电池组，不会产生噪声，也不会出现新的碳排放污染环境，更加节能环保；且蓄电池重量(1组100AH铁锂电池重量约为50kg)远小于柴油发电机重量(25升5KW的柴油发电机含油总重量约100kg)，在实际操作时，搬运更方便，也不会造成环境污染。进一步地，剩余电压低于阈值的蓄电池可由工作人员带走充电后重新投入使用，高效节能环保。

在一示例中，所述单向导通开关为二极管，二极管具有单向导通性能，能够防止电流反向流动。

在一示例中，所述控制开关为接触器，通过使接触器闭合或者断开能够改变备用电源对后级用电设备的供电状态(供电或者不供电)。当然，控制开关也可选择其他开启器件，如继电器、晶闸管等。

在一示例中，所述系统还包括用于为后级设备供电的市电供电端，市电供电端设有断路器。具体地，市电供电端包括与市电连接的整流电路，整流电路输出端与后级用电设备连接；断路器可设于市电与整流电路输入端之间，在备用电源切换过程中，首先通过断路器进一步断开市电与后级用电设备的连接，再实施备用电源切换工作，防止市电突然恢复供电对正在进行备用电源切换的工作人员的人身安全造成威胁。

在一示例中，所述单向导通开关、控制开关与后级用电设备之间还设有电压转换单元。具体地，电压转换单元用于实现直流电压的升压或者降压处理，以此可对应选择额定输出电压低于后级用电设备工作电压或额定输出电压高于后级用电设备工作电压的备用电源，以此扩展对备用电源的选择，提高了系统的兼容性。

将上述示例进行组合得到一优选实施例如图5所示，市电供电端包括第一市电供电模块和第二市电供电模块，第一市电供电模块设有断路器K1，第二市电供电模块设有断路器K5，断路器K1、断路器K5采用220A交流线圈，输出24V的电源，在有市电状态下换电信号输出无效，即市电输出时24V电压不输出。第一备用电源(备用电池组1)正极经断路器K2连接至第一接触器K6(第一控制开关)线圈一端，第一接触器K6线圈另一端连接24V电源；第一备用电源负极连接至第一接触器K6触点一端、第一二极管D1(第一单向导通开关)阴极，第一接触器K6触点另一端、第一二极管D1阳极连接至电压转换单元，电压转换单元另一端连接至后级用电设备(图中未示出)；第二备用电源(备用电池组2)正极经断路器K3连接至第一接触器K7(第二控制开关)线圈一端，第二接触器K7线圈另一端连接24V电源；第二备用电源负极连接至第二接触器K7触点一端、第二二极管D2(第二单向导通开关)阴极，第二接触器K7触点另一端、第二二极管D2阳极连接至电压转换单元。其中，断路器K2和断路器K3为换电互锁接触器，用于检测接触器线圈两端有无48V(备用电源电压)作为触发换电互锁信号。

在一示例中，如图6所示，所述系统还包括控制单元，控制单元输出端与控制开关连接。具体地，控制单元为ARM控制器，控制开关为接触器，ARM控制器的I/O端与接触器线圈的控制端连接，接触器触点串接于备用电源与后级用电设备之间，通过ARM控制器能够实现接触器的自动开端控制，进而实现备用电源的半自动切换，节约人力成本开销的同时能够保证工作人员的人身安全。作为一选项，控制单元还与断路器控制连接，实现断路器的自动开闭控制。

在一示例中，所述系统还包括用于采集备用电源实时电压的电压采集单元，电压采集单元输出端与控制单元连接。本示例中，电压采集单元为电压传感器，电压传感器与备用电源并联连接，以此获取备用电源的实时电压信息；且电压传感器的数据传输引脚与控制单元(ARM控制器)的I/O端，以此将采集的实时电压信息传输至控制单元。在当前备用电源的剩余电压下降到阈值时，如第一备用电源的剩余电压下降到阈值时，控制单元控制第二控制开关闭合并断开第二控制开关，进而实现备用电源的全自动切换，智能化程度高。

在一示例中，所述系统还包括报警单元，报警单元与控制单元输出端连接。具体地，报警单元为蜂鸣器，蜂鸣器与ARM控制器(控制单元)的I/O端连接，当控制单元判断系统处于异常工作状态时，控制蜂鸣器进行报警提示，如当控制单元检测到所有备用电源的剩余电压均低于第一阈值时，控制蜂鸣器工作，提醒工作人员增加或更换新的备用电源。其中，第一阈值表示在其他备用电源的剩余电压低于后级用电设备额定工作电压的基础上，当前备用电源的剩余电压能够使后级用电设备正常工作，且使工作人员在报警动作产生后及时达到现象进行备用电源更换对应的剩余电压值。

在一示例中，所述系统还包括第一无线通信单元，第一无线通信单元与控制单元双向连接。具体地，第一无线通信单元为WIFI模块、物联网通信模块、4G/5G通信模块等，通信模块的数据收发引脚与控制单元的I/O端连接，用于将系统中备用电源的工作状态传输至三方系统或平台，实现信息的交互共享。

在一示例中，所述系统还包括后端监测单元和第二无线通信单元，所述后端监测单元依次经第二无线通信单元、第一无线通信单元与控制单元双向连接。具体地，端监测单元为上位机，通过无线通信单元将系统运行状态情况如备用电源的剩余电压情况等传输至上位机，实现对系统运行情况的远程监测。

为进一步说明本实用新型的发明构思，现将上述示例进行组合得到最优实施例，该最优实施例的执行主体为控制单元，具体工作原理为：

控制单元接收电压采集单元实时采集的第一备用电源的剩余电压，判断第一备用电源的剩余电压是否低于阈值，若是，控制市电供电端断路器断开(脱扣)，然后依次使第二控制开关闭合、第一控制开关断开，进而将当前供电端由第一备用电源切换至第二备用电源，通过第二备用电源继续对后级用电设备进行供电，以此实现不间断的供电功能。完成以上操作后，控制单元解除交流断路器的脱扣信号，恢复交流接触器的闭合状态，完成整个换电操作。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种不间断电源系统，其特征在于：其包括多组并联连接的备用电源，各备用电源经并联连接单向导通开关和控制开关为后级用电设备供电；

所述系统还包括控制单元，控制单元输出端与控制开关连接；

所述系统还包括报警单元，报警单元与控制单元输出端连接。

2.根据权利要求1所述不间断电源系统，其特征在于：所述单向导通开关为二极管。

3.根据权利要求1所述不间断电源系统，其特征在于：所述控制开关为接触器。

4.根据权利要求1所述不间断电源系统，其特征在于：所述系统还包括用于为后级设备供电的市电供电端，市电供电端设有断路器。

5.根据权利要求1所述不间断电源系统，其特征在于：所述单向导通开关、控制开关与后级用电设备之间还设有电压转换单元。

6.根据权利要求1所述不间断电源系统，其特征在于：所述系统还包括用于采集备用电源实时电压的电压采集单元，电压采集单元输出端与控制单元连接。

7.根据权利要求1所述不间断电源系统，其特征在于：所述系统还包括第一无线通信单元，第一无线通信单元与控制单元双向连接。

8.根据权利要求7所述不间断电源系统，其特征在于：所述系统还包括后端监测单元和第二无线通信单元，所述后端监测单元经第二无线通信单元、第一无线通信单元与控制单元双向连接。

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