CN103887872A - Ups装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种UPS装置，包括至少两组UPS单元，每组UPS单元包括：一UPS逆变器；一UPS蓄电池组；一切换子单元，具有与所述UPS单元的UPS蓄电池组连接的输入节点，以及与所述UPS单元的UPS逆变器的输入端一一对应连接的输出节点；以及一控制子单元，用于根据故障状态自动导通所述输入节点与所述输出节点中的一个的电连接。本发明的UPS装置在当市电故障和一台UPS故障同时发生时，能够使两台UPS的蓄电池组自动同时为负载供电，UPS系统总时长无缩减，且并联接入不会有瞬时大电流和电弧的产生即并联时无安全隐患。

Description

UPS装置

技术领域

本发明涉及通信供电领域，尤其涉及一种UPS装置，特别涉及一种蓄电池组可自动切换的UPS装置。

背景技术

通信网络设备的供电通常要求具有较高的安全性和可靠性。通信机房普遍采用具有双机并联功率均分的运行结构的UPS电源系统。这种供电结构中，当外部供电中断时且一台UPS逆变器出现故障时，另一台正常的UPS逆变器接管。此时，只有正常UPS逆变器下挂的蓄电池组放电，而故障UPS逆变器的蓄电池组不能被利用。这样导致蓄电池时间缩短一半，难以满足抢修要求。

为了解决上述问题，目前普遍采用常规UPS蓄电池手动切换柜，结构如图1所示。当外部供电中断且UPS1逆变器出现故障时，负载由UPS2逆变器接管，UPS2蓄电池组单独向负载供电。维护人员到达现场后，断开UPS 1逆变器与UPS1蓄电池组间的开关Q1，使故障UPS逆变器脱离系统。然后，手动闭合开关Q5，使UPS1蓄电池组接入UPS2逆变器。UPS1蓄电池组与UPS2蓄电池组并联经过UPS2逆变器为负载供电。但是，维护人员将UPS1蓄电池组接入UPS2逆变器之前，UPS2蓄电池组处于放电状态，与UPS1蓄电池组之间将存在电压差。当UPS2蓄电池组放电状态时间比较长时，其与UPS1蓄电池组间的电压差较高。当UPS1蓄电池组接入UPS2逆变器后，存在较高电压差的两个蓄电池组并联操作将造成瞬时大电流和电弧的产生，存在影响操作人员和设备安全的隐患。

现有的UPS蓄电池组切换装置，都需要维护人员赶赴现场后手动操作断开故障UPS逆变器，然后闭合手动联络开关，将两台UPS的蓄电池组并联为负载供电。维护规范要求UPS逆变器故障后维护人员须在30分钟内赶赴现场。如UPS系统正常情况下常载总时长为2小时，UPS 1逆变器故障后由UPS2蓄电池组放电30分钟后再并入UPS1蓄电池组，系统实际总时长为1.5小时，蓄电池组实际时长缩减了25%。因而，手动切换方式使得蓄电池组实际时长大幅缩减。虽然现有实用新型专利《UPS后备蓄电池转换柜》（申请号：200820167882.0）的方案中由2个过渡电阻消除两组容量不一、电压不等的蓄电池并联操作时瞬时大电流而产生的电弧，保障操作人员和设备的安全。但是，并联操作时两台UPS蓄电池组依然是容量差、电压差较高，并且该方案操作较常规手动切换柜更为复杂，同时也存在带电情况下拔插熔丝的操作，需要维护人员紧急情况下逻辑思路清晰、操作熟练，故在并联操作时仍有不少的安全隐患。

目前的UPS蓄电池组切换柜的缺点是由于一台UPS逆变故障时，两台UPS的蓄电池组不能立即同时接入正常运行的UPS逆变器为负载供电，导致蓄电池组实际时长大幅缩减，在并联操作时仍存在安全隐患。

发明内容

本发明提出一种UPS蓄电池组自动切换装置，以解决现有技术中存在的一台UPS逆变故障进行手动切换时蓄电池组实际时长大幅缩减，在并联操作时仍存在安全隐患的技术问题。

本发明实施例提供一种UPS装置，该装置包括至少两组UPS单元，每组UPS单元包括：

一UPS逆变器；

一UPS蓄电池组；

一切换子单元，具有与所述UPS单元的UPS蓄电池组连接的输入节点，以及与所述UPS单元的UPS逆变器的输入端一一对应连接的输出节点；

一控制子单元，用于根据故障状态自动导通所述输入节点与所述输出节点中的一个的电连接。

进一步地，所述切换子单元为一单刀多掷开关。

具体地，该UPS装置包括：第一UPS单元和第二UPS单元，其中所述切换子单元为单刀双掷电磁开关。

进一步地，所述控制子单元包括：

在出现市电故障时导通，否则断开的第一开关；

在出现逆变器故障时导通，否则断开的第二开关；

通过所述第一开关和第二开关与电源连接，且在通电作用下产生磁力，改变所述单刀双掷开关的连接，使得所述UPS单元的UPS蓄电池组输出端与另一UPS单元的UPS逆变器的输入端连接的线圈。

进一步地，每组UPS单元还包括：

第三开关，连接在切换子单元的输入节点和UPS蓄电池组之间。

具体地，所述第一UPS单元包括第一UPS逆变器，第一UPS蓄电池组，第一切换子单元和第一控制子单元，所述第二UPS单元包括第二UPS逆变器，第二UPS蓄电池组，第二切换子单元和第二控制子单元，

其中，所述第一控制子单元具体包括：

第一线圈、与第一线圈连接的第一外部供电故障开关和第一逆变器故障开关，第一线圈通过第一外部供电故障开关和第一逆变器故障开关与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变所述第一切换子单元的连接；

所述第二控制子单元具体包括：

第二线圈、与第二线圈连接的第二外部供电故障开关和第二逆变器故障开关，第二线圈通过第二外部供电故障开关和第二逆变器故障开关与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变所述第二切换子单元的连接。

具体地，所述第一外部供电故障开关和第二外部供电故障开关在外部供电正常时断开，在外部供电发生故障时导通；

所述第一逆变器故障开关在第一UPS逆变器正常时处于断开，在第一UPS逆变器发生故障时导通；

所述第二逆变器故障开关在第二UPS逆变器正常时处于断开，在第二UPS逆变器发生故障时导通。

具体地，在外部供电正常或外部供电发生故障时，所述第一切换子单元连接所述第一UPS蓄电池组和第一UPS逆变器，所述第二切换子单元连接所述第二UPS蓄电池组和第二UPS逆变器；

在外部供电发生故障且第一UPS逆变器故障时，所述第一切换子单元连接所述第一UPS蓄电池组和所述第二UPS逆变器；

在外部供电发生故障且第二UPS逆变器故障时，所述第二切换子单元连接所述第二UPS蓄电池组和所述第一UPS逆变器。

本发明通过切换子单元使得当市电故障和一台UPS逆变器故障同时发生时，两台UPS的蓄电池组自动接入正常运行的UPS逆变器中，从而实现了两台UPS的蓄电池组自动同时为负载供电。由于无需维护人员操作，双电源切换开关会立即自动动作，两台UPS的蓄电池组立即自动并联，因此UPS系统总后备时长无缩减，且并联接入不会有瞬时大电流和电弧的产生即并联时无安全隐患。

附图说明

本发明的发明构思将在下面通过结合附图详细说明和介绍，其中附图包括：

图1表示现有技术中UPS蓄电池组手动切换柜的结构图；

图2表示本发明提供的UPS装置的结构图；

图3表示本发明提供的UPS装置的电气控制图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，本部分描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种UPS装置，该装置包括至少两组UPS单元，每组UPS单元包括：

一UPS逆变器；

一UPS蓄电池组；

一切换子单元，具有与所述UPS单元的UPS蓄电池组连接的输入节点，以及与所述UPS单元的UPS逆变器的输入端一一对应连接的输出节点；

一控制子单元，用于根据故障状态自动导通所述输入节点与所述输出节点中的一个的电连接。

进一步地，所述切换子单元为一单刀多掷开关。

具体地，该UPS装置包括：第一UPS单元和第二UPS单元，其中所述切换子单元为单刀双掷电磁开关。

进一步地，所述控制子单元包括：

在出现市电故障时导通，否则断开的第一开关；

在出现逆变器故障时导通，否则断开的第二开关；

通过所述第一开关和第二开关与电源连接，且在通电作用下产生磁力，改变所述单刀双掷开关的连接，使得所述UPS单元的UPS蓄电池组输出端与另一UPS单元的UPS逆变器的输入端连接的线圈。

进一步地，每组UPS单元还包括：

第三开关，连接在切换子单元的输入节点和UPS蓄电池组之间。

具体地，所述第一UPS单元包括第一UPS逆变器，第一UPS蓄电池组，第一切换子单元和第一控制子单元，所述第二UPS单元包括第二UPS逆变器，第二UPS蓄电池组，第二切换子单元和第二控制子单元，

其中，所述第一控制子单元具体包括：

第一线圈、与第一线圈连接的第一外部供电故障开关和第一逆变器故障开关，第一线圈通过第一外部供电故障开关和第一逆变器故障开关与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变所述第一切换子单元的连接；

所述第二控制子单元具体包括：

第二线圈、与第二线圈连接的第二外部供电故障开关和第二逆变器故障开关，第二线圈通过第二外部供电故障开关和第二逆变器故障开关与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变所述第二切换子单元的连接。

具体地，所述第一外部供电故障开关和第二外部供电故障开关在外部供电正常时断开，在外部供电发生故障时导通；

所述第一逆变器故障开关在第一UPS逆变器正常时处于断开，在第一UPS逆变器发生故障时导通；

所述第二逆变器故障开关在第二UPS逆变器正常时处于断开，在第二UPS逆变器发生故障时导通。

具体地，在外部供电正常或外部供电发生故障时，所述第一切换子单元连接所述第一UPS蓄电池组和第一UPS逆变器，所述第二切换子单元连接所述第二UPS蓄电池组和第二UPS逆变器；

在外部供电发生故障且第一UPS逆变器故障时，所述第一切换子单元连接所述第一UPS蓄电池组和所述第二UPS逆变器；

在外部供电发生故障且第二UPS逆变器故障时，所述第二切换子单元连接所述第二UPS蓄电池组和所述第一UPS逆变器。

本发明通过切换子单元使得当市电故障和一台UPS逆变器故障同时发生时，两台UPS的蓄电池组自动接入正常运行的UPS逆变器中，从而实现了两台UPS的蓄电池组自动同时为负载供电。由于无需维护人员操作，双电源切换开关会立即自动动作，两台UPS的蓄电池组立即自动并联，因此UPS系统总后备时长无缩减，且并联接入不会有瞬时大电流和电弧的产生即并联时无安全隐患。

下面结合附图2-3对本发明的UPS装置进行详细介绍，如图2所示，该UPS装置包括UPS1单元（即第一UPS单元）和UPS2单元（即第二UPS单元）。UPS1单元包括UPS1逆变器（即第一UPS逆变器）、切换开关Q1（即第一切换子单元）、切换控制器C1（即第一控制子单元）和UPS1蓄电池组（即第一UPS蓄电池组）。UPS2单元包括UPS2逆变器（即第二UPS逆变器）、切换开关Q2（即第二切换子单元）、切换控制器C2（即第二控制子单元）和UPS2蓄电池组（即第二UPS蓄电池组）。切换开关Q1和Q2可以为单刀双掷开关，具体为切换开关Q1具有与UPS1蓄电池组连接的输入节点，以及与UPS1逆变器和UPS2逆变器的输入端一一对应连接的输出节点。切换开关Q2具有与UPS2蓄电池组连接的输入节点，以及与UPS1逆变器和UPS2逆变器的输入端一一对应连接的输出节点。当外部正常供电时，UPS1逆变器通过切换开关Q1与UPS1蓄电池组换连，UPS2逆变器通过切换开关Q2与UPS2蓄电池组连接，分别为UPS1蓄电池组和UPS2蓄电池组充电。当发生外部供电故障时，UPS1蓄电池组保持与UPS1逆变器的连接，UPS2蓄电池组保持与UPS2逆变器的连接，但UPS1蓄电池组和UPS2蓄电池组分别通过UPS1逆变器和UPS2逆变器为负载供电。当发生外部供电故障和UPS1逆变器故障时，切换控制器C1控制切换开关Q1将UPS1蓄电池组从与UPS1逆变器连接切换到与UPS2逆变器连接，UPS1蓄电池组和UPS2蓄电池组并联通过UPS2逆变器为负载供电。当发生外部供电故障和UPS2逆变器故障时，切换控制器C2控制切换开关Q2将UPS2蓄电池组从与UPS2逆变器连接切换到与UPS1逆变器连接，UPS1蓄电池组和UPS2蓄电池组并联通过UPS1逆变器为负载供电。此外，还包括连接在切换开关Q1输入节点和UPS1蓄电池组之间的电池开关Q3（即第三开关）和连接在切换开关Q2输入节点和UPS2蓄池组之间的电池开关Q4（即第三开关）。

如图3所示，切换控制器C1具体包括线圈MC1（即第一线圈）、与线圈MC1连接的外部供电故障开关K1-1（即第一外部供电故障开关）和与线圈MC1连接的UPS1逆变器故障开关K1-2（即第一逆变器故障开关）。线圈MC1通过外部供电故障接点开关K1-1和UPS1逆变器故障接点开关K1-2与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变切换开关Q1的连接。切换控制器C2包括线圈MC2（即第二线圈）、与线圈MC2连接的外部供电故障开关K2-1（即第二外部供电故障开关）和与线圈MC2连接的UPS2逆变器故障开关K2-2（即第二逆变器故障开关）。线圈MC2通过外部供电故障接点开关K2-1和UPS1逆变器故障接点开关K2-2与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变切换开关Q2的连接。外部供电故障开关K1-1和K2-1在外部供电正常时断开，在外部供电发生故障时导通。UPS1逆变器故障开关K1-2在UPS1逆变器正常时处于断开，在UPS1逆变器发生故障时导通。UPS2逆变器故障开关K2-2在UPS2逆变器正常时处于断开，在UPS2逆变器发生故障时导通。

下面参照图3，详细描述不同状态下，UPS装置的工作情况：

1、正常工作：

故障开关K1-1、K2-1及K1-2、K2-2均断开，线圈MC1和MC2失电，切换开关Q1和Q2处于正常状态，分别投掷在UPS1逆变器和UPS2逆变器上，UPS分别为其蓄电池组充电。

2、市电故障：

故障开关K1-1及K2-1导通，故障开关K1-2及K2-2断开，线圈MC1和MC2失电，切换开关Q1和Q2处于正常状态，分别投掷在UPS1逆变器和UPS2逆变器上，UPS1蓄电池组和UPS2蓄电池组分别经过UPS1逆变器和UPS2逆变器为负载供电。

3、市电故障且UPS1逆变器故障：

故障开关K1-1、K2-1和K1-2导通，故障开关K2-2断开。线圈MC1通电产生磁力，使切换开关Q1投掷至UPS2逆变器，UPS1蓄电池组接入UPS2逆变器。线圈MC2失电，切换开关Q2处于正常状态，投掷在UPS2逆变器上，UPS2蓄电池组接入UPS2逆变器。UPS1蓄电池组和UPS2蓄电池组并联经过UPS2逆变器为负载供电。

4、市电故障且UPS2逆变器故障：

故障开关K1-1、K2-1和K2-2导通，故障开关K1-2断开。线圈MC2通电产生磁力，使切换开关Q2投掷至UPS1逆变器，UPS2蓄电池组接入UPS1逆变器。线圈MC1失电，切换开关Q1处于正常状态，投掷在UPS1逆变器上，UPS1蓄电池组接入UPS1逆变器。UPS1蓄电池组和UPS2蓄电池组并联经过UPS1逆变器为负载供电。

本发明通过可切换开关使得当市电故障和一台UPS故障同时发生时，两台UPS的蓄电池组自动接入正常运行的UPS逆变器中，从而实现了两台UPS的蓄电池组自动同时为负载供电。由于无需维护人员操作，双电源切换开关会立即自动动作，两台UPS的蓄电池组立即自动并联，因此UPS系统总后备时长无缩减，且并联接入不会有瞬时大电流和电弧的产生即并联时无安全隐患。

虽然本发明的优选实施例提供了一种具有两组UPS单元的UPS装置，但本发明不限于此。本发明提供的UPS装置可以具有三组以上的UPS单元。在每组UPS单元中，切换子单元具有与所述UPS单元的UPS蓄电池组连接的输入节点，以及与所有UPS单元的UPS逆变器的输入端一一对应连接的输出节点，例如单刀多掷开关；控制子单元根据故障状态自动导通所述输入节点与所述输出节点中的一个的电连接。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种UPS装置，其特征在于，该装置包括至少两组UPS单元，每组UPS单元包括：

一UPS逆变器；

一UPS蓄电池组；

一切换子单元，具有与所述UPS单元的UPS蓄电池组连接的输入节点，以及与所述UPS单元的UPS逆变器的输入端一一对应连接的输出节点；

一控制子单元，用于根据故障状态自动导通所述输入节点与所述输出节点中的一个的电连接。

2.根据权利要求1所述的UPS装置，其特征在于，所述切换子单元为一单刀多掷开关。

3.根据权利要求2所述的UPS装置，其特征在于，包括：第一UPS单元和第二UPS单元，其中所述切换子单元为单刀双掷电磁开关。

4.根据权利要求3所述的UPS装置，其特征在于，所述控制子单元包括：

在出现市电故障时导通，否则断开的第一开关；

在出现逆变器故障时导通，否则断开的第二开关；

通过所述第一开关和第二开关与电源连接，且在通电作用下产生磁力，改变所述单刀双掷开关的连接，使得所述UPS单元的UPS蓄电池组输出端与另一UPS单元的UPS逆变器的输入端连接的线圈。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的UPS装置，其特征在于，每组UPS单元还包括：

第三开关，连接在切换子单元的输入节点和UPS蓄电池组之间。

6.根据权利要求5所述的UPS装置，其特征在于，所述第一UPS单元包括第一UPS逆变器，第一UPS蓄电池组，第一切换子单元和第一控制子单元，所述第二UPS单元包括第二UPS逆变器，第二UPS蓄电池组，第二切换子单元和第二控制子单元，

其中，所述第一控制子单元具体包括：

第一线圈、与第一线圈连接的第一外部供电故障开关和第一逆变器故障开关，第一线圈通过第一外部供电故障开关和第一逆变器故障开关与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变所述第一切换子单元的连接；

所述第二控制子单元具体包括：

第二线圈、与第二线圈连接的第二外部供电故障开关和第二逆变器故障开关，第二线圈通过第二外部供电故障开关和第二逆变器故障开关与电源连接，在通电作用下产生磁力，改变所述第二切换子单元的连接。

7.根据权利要求6所述的UPS装置，其特征在于，

所述第一外部供电故障开关和第二外部供电故障开关在外部供电正常时断开，在外部供电发生故障时导通；

所述第一逆变器故障开关在第一UPS逆变器正常时处于断开，在第一UPS逆变器发生故障时导通；

所述第二逆变器故障开关在第二UPS逆变器正常时处于断开，在第二UPS逆变器发生故障时导通。

8.根据权利要求6所述的UPS装置，其特征在于，

在外部供电正常或外部供电发生故障时，所述第一切换子单元连接所述第一UPS蓄电池组和第一UPS逆变器，所述第二切换子单元连接所述第二UPS蓄电池组和第二UPS逆变器；

在外部供电发生故障且第一UPS逆变器故障时，所述第一切换子单元连接所述第一UPS蓄电池组和所述第二UPS逆变器；

在外部供电发生故障且第二UPS逆变器故障时，所述第二切换子单元连接所述第二UPS蓄电池组和所述第一UPS逆变器。

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