CN104821652A - 工业供电ups系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业用供电UPS系统，属于用于紧急或备用电源的回路装置，解决的是交流输入、蓄电池、交流输出之间均未实现电气隔离问题。包括设置有主交流工作电源系统和电池系统的UPS本体，其中增设整流隔离变压器、逆变隔离变压器、旁路隔离变压器和稳压器组成的四重隔离防护，旁路独立可单独供电，旁路静态开关和逆变静态开关之间的互锁设计，直流静态开关实现充放电互锁，从而解决电网供电质量。本发明可提供安全、可靠、稳定的电源，保护工业企业的其他设备正常运作。

Description

工业供电UPS系统

技术领域

本发明涉及一种供电UPS系统，尤其是一种工业供电UPS系统，属于用于紧急或备用电源的回路装置。

背景技术

目前的供电UPS系统主要包括一路主交流电源通过滤波器、整流器、逆变器和逆变静态开关给工业设备提供相对稳定的电源；另一路直流电源是直接经过逆变器和静态开关给工业设备提供相对稳定的电源，当整流器和逆变器故障时主交流电源直接通过滤波器和静态直这一备用交流电源接给工业设备供电。目前的供电UPS系统功能单一且具有以下缺陷：(1)普通的UPS电源只能同时输入一路交流电源，一路直流电源；(2)普通UPS电源的交流输入、蓄电池、交流输出之间均未实现电气隔离；(3)普通UPS电源的主交流输入电源与备用交流输入电源为同一路电源，交流电源的电压频率波动时，会影响到整流器的PFC电路工作状态、UPS在旁路模式模式下的供电质量，造成负载的供电隐患，因此只能在电压波动-15％～+15％、频率波动±5％状况下工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有供电UPS系统存在的上述缺陷，提出了一种工业供电UPS系统，其实现四端隔离，旁路独立可单独供电，旁路静态开关和逆变静态开关之间的互锁设计，直流静态开关实现充放电互锁，从而解决电网供电质量。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种工业供电UPS系统，包括设置有主交流工作电源系统和电池系统的UPS本体，主交流工作电源系统包括主工作电源、主电源开关、滤波器、整流器、逆变器、旁路静态开关、逆变静态开关、输出开关和输出交流电源，电池系统通过直流开关接入主交流工作电源系统；还包括备用电源系统、位于主电源开关和滤波器之间的隔离变压器、位于直流开关和主交流工作电源系统之间的直流静态开关、位于逆变器和旁路静态开关之间的逆变隔离变压器，所述备用电源系统包括备用交流电源、旁路输出开关、旁路隔离变压器、稳压器、稳压检修开关、旁路交流电源、旁路开关、备用电源开关和旁路静态开关，备用电源系统通过备用电源开关和旁路静态开关接入主交流工作电源系统。

所述备用电源系统的备用交流电源、旁路输出开关、旁路隔离变压器、稳压器和稳压检修开关位于旁路隔离稳压柜；所述备用电源系统的旁路交流电源、旁路开关、备用电源开关和旁路静态开关位于UPS本体；所述主交流工作电源输入端和备用交流工作电源输入端的电源可分离，并且可来源于不同相位的交流电源；所述主交流工作电源设置有至少一组包括滤波器、整流器和逆变器的模块，所述模块并联连接；所述主交流工作电源、电池、备用交流电源、输出交流电源，其任两路电源之间均不形成电气回路。

本发明的有益效果是：

(1)工业供电UPS系统，其使用的直流电源系统均配有接地绝缘检测，更加安全；

(2)工业供电UPS系统，采用两路独立交流电源供电，分别为主交流电源、备用交流电源，分别来自两个不同的电网且互相隔离；

(3)工业供电UPS系统，设计有多脉冲整流技术，解决发电系统内的交流电源供电质量差，特别是备用交流电源中很多使用柴油发电机供电、频率及电压波动范围大的问题。

附图说明

图1是现有技术的原理框图。

图2是本发明三相输入和一相输出的原理框图。

图3是本发明三相输入和三相相输出的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

由图1的现有技术的原理图可以看出，UPS本体的输入电源选择的是电压为380V、频率为50Hz的主交流工作电源，输出电源选择的是电压为380V、频率为50Hz的输出交流电源，主交流工作电源系统的主回路包括依次相连的主电源开关、滤波器、整流器、逆变器、逆静态快关、输出开关，其中主电源开关与主交流工作电源的输出端相连，输出交流电源的输入端与输出开关相连。因为输入的市电，也就是主交流工作电源，UPS逆变输出在电压幅值和谐波失真度上均有不同程度的差异，因此需要滤波器、整流器和逆变器的存在。

同时，主交流工作电源系统还包括一个由旁路静态开关组成的反馈回路，该旁路静态开关的的输入端位于滤波器和整流器之间，旁路静态开关的输出端位于逆静态开关和输出开关之间。旁路静态开关和逆变静态开关之间的互锁设计，旁路静态开关和逆静态开关之间可以实现充放电互锁，保证了电路有一条回路能够接通。

另外，UPS本体还包括连接主交流工作电源的电池系统，电池系统包括直流开关，直流开关的输入端与电池的输出端相连，直流开关的输出端接入主交流电源系统的整流器和逆变器之间。因为电池供应的是直流电，因此需要逆变器的存在。

当主交流工作电源，也就是市电供应正常时，市电是直接通过主交流工作电源系统直接给设备供电，当市电供应不足时，通过电池系统对设备供电，保证了电力的供应。

实施例2

对比图1的现有技术的原理图，由图2本发明三相输入和一相输出的原理框图可以看出，本发明在现有技术的技术上进行了较大的改进，改进之处不仅体现在UPS本体内部的主交流电源系统增设的隔离装置，还体现于增设的备用交流电源系统。

首先，在主交流电源系统的内部，增设了隔离变压器和逆变隔离变压器，目的是为了保证主交流电源系统的输入和输出端能够实现电气隔离，避免影响其内部器件。因为现有技术中，电源的主交流输入电源与备用交流输入电源为同一路电源，交流电源的电压频率波动时，会影响到整流器的PFC电路工作状态、UPS在旁路模式模式下的供电质量，造成负载的供电隐患，因此只能在电压波动-15％～+15％、频率波动±5％状况下工作。隔离变压器位于主电源开关的输出端，目的是避免主交流工作电源的电压频率波动影响对滤波器的PFC电路工作状态。逆变隔离变压器位于逆变器的输出端和逆变静态开关的输入端之间，目的是避免输出交流电源电压频率波动对逆变器工作状态造成影响。

其次，在主交流电源系统的内部的滤波器、整流器、逆变器和直流静态开关成为一个整体的UPM模块，并采用相同配置的UPM模块相互并联，电池系统通过直流静态开关与各个UPM模块之间之间相互连接，达到保证其中一路或者多路UPM模块出现问题的时候，总是有另外的UPM能够保证电路正常工作，避免因为只有一路UPM造成对UPS整体停转的风险。

再次，在主交流电源系统的外部，增加一条与主交流工作电源不是同一路电源的电压为380V、频率为50Hz的备用交流电源，该备用交流电源系统的主回路包括依次相连的备用交流电源、旁路输入开关、旁路隔离变压器、稳压器、检修稳压开关、旁路交流电源和备用电源开关，备用电源开关通过旁路静态开关接入主交流工作电源系统的主回路。同时，还设置有旁路检修开关，位于旁路交流电源的输出端和输出开关的输出端之间，与备用电源开关和旁路静态开关构成的回路相并联。需要注意的是旁路交流电源和输出交流电源均选用的是一路电压为220V、频率为50Hz的交流电源，只有主交流工作电源选用的是三路电压为380V、频率为50Hz的交流电源。其实，旁路隔离变压器的作用跟主交流工作电源的隔离变压器的作用一样，目的是避免备用交流电源的电压波动对其内部的稳压器造成影响。稳压器输出端的检修稳压电路是单刀双掷开关，目的是用于日常维护时的断电检查，而主交流工作电源因为必须接通，所以没有该项设置。同时，当检修时，可以同时将其后面的旁路检修开关一同动作，达到同时切换电路的效果。

综上所述，本发明的多重电气隔离变压器和多重防断电的设置，可以严格地对工业中不能的断电的设备进行保护。

实施例3

如图2三相输入和一相输出的原理框图与如图3三相输入和三相输出的原理框图的区别在于备用电源系统的旁路交流电源和输出交流电源均采用三路电压为380V、频率为50Hz的交流电源，其他均同样设置。对交流电源的适用范围为额定值的-30％～+25％，且在电网电压的波形畸变严重、频率漂移的情况下(柴油发电机供电)也能正常使用交流电源提供的能量给负载供电；整流器采用可控多脉冲整流技术，在交流电源的电压在超出额定值的-30％～+25％内变化、频率在超出额定值的±10％内变化时，可以保证整流器输出电压波动范围≤1％，满足对逆变器的供电。当UPS处于旁路工作状态时，为保证负载的安全有效运行，市电需经隔离后稳压输出，输出精度220VAC/380VAC±1～5％。同时旁路柜具有过压、欠压、过流、缺相、错相、机械故障等保护功能。需要补充的是，本发明的设计采用的多重电气隔离设置和多重防断电设置不限于附图中所展示的位置。

上述本发明的实施例中记述的技术方案只是为了更好地理解本发明的技术原理，并与局限于实施例所记述的技术方案本身，实施例的技术方案还可以相互交叉利用，也都能实现很好的效果，在此不一一列举说明，都在本发明要求的保护范围之内。由本发明的技术内容可以知道，本发明的整流隔离变压器、逆变隔离变压器、旁路隔离变压器和稳压器组成的四重隔离防护，旁路独立可单独供电，旁路静态开关和逆变静态开关之间的互锁设计，直流静态开关实现充放电互锁，从而解决电网供电质量。本发明可提供安全、可靠、稳定的电源，保护工业企业的其他设备正常运作。

Claims (7)

1.一种工业用供电UPS系统，包括设置有主交流工作电源系统和电池系统的UPS本体，其中，主交流工作电源系统包括主工作电源、主电源开关、滤波器、整流器、逆变器、旁路静态开关、逆变静态开关、输出开关和输出交流电源，电池系统通过直流开关接入主交流工作电源系统；其特征在于：还包括备用电源系统、位于主电源开关和滤波器之间的隔离变压器、位于直流开关和主交流工作电源系统之间的直流静态开关、位于逆变器和旁路静态开关之间的逆变隔离变压器，所述备用电源系统包括依次相连的备用交流电源、旁路输出开关、旁路隔离变压器、稳压器、稳压检修开关、旁路交流电源、旁路开关、备用电源开关和旁路静态开关，备用电源系统通过备用电源开关和旁路静态开关接入主交流工作电源系统。

2.根据权利要求1所述的工业用供电UPS系统，其特征在于：所述备用电源系统的备用交流电源、旁路输出开关、旁路隔离变压器、稳压器和稳压检修开关位于旁路隔离稳压柜。

3.根据权利要求1所述的工业用供电UPS系统，其特征在于：所述备用电源系统的旁路交流电源、旁路开关、备用电源开关和旁路静态开关位于UPS本体。

4.根据权利要求2或3所述的工业用供电UPS系统，其特征在于：所述旁路隔离稳压柜和所述UPS本体之间通过线束相连。

5.根据权利要求1所述的工业用供电UPS系统，其特征在于：所述主交流工作电源输入端和备用交流工作电源输入端的电源分离设置，且采用不同来源和不同相位的交流电源。

6.根据权利要求1所述的工业用供电UPS系统，其特征在于：所述主交流工作电源设置有至少一组UPM模块，所述各UPM模块并联连接，所述模块包括滤波器、整流器和逆变器。

7.根据权利要求1所述的工业用供电UPS系统，其特征在于：所述主交流工作电源、电池、备用交流电源和输出交流电源，其任两路电源之间均不形成电气回路。