[發明專利]不間斷電源電池共用系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410189566.3
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103972978A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 杜偉;劉東;陳志彬;楊文泉;湯賢椿
• 申請（專利權）人: 廈門科華恒盛股份有限公司
• 主分類號: H02J9/04
• 分類號: H02J9/04;H02J7/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及不間斷電源電池共用領域，尤其是一種不間斷電源電池共用系統及其控制方法。

背景技術

現代數據中心等對電能質量要求比較高的場所都配備有不間斷電源，為了進一步提高供電系統的可靠性，通常采用多機并聯冗余或N+X冗余技術，由兩臺或兩臺以上UPS提供電能。傳統電池組配置方式為，每臺UPS均配備獨立的電池組，當某臺UPS故障時，與之配備的電池也呆滯不用，降低了蓄電池的利用率。尤其是超大功率的后備時間長的場合，其配備的電池所投入的成本將與UPS整機的成本相當甚至更高。急需要一種多機共用電池組的解決方案，使得UPS多機冗余時，所需要的電池組需求量可以減少。多臺UPS同時使用時，某UPS主機故障后，其所配電池組可為別的UPS主機提供備用電池的功能，增加其后備時間，提高系統可靠性。

現有共用電池組方案主要包括由電池組通過高速開關分時為不同逆變系統提供能量的方法；各UPS協同管理各電池組充放電及保護邏輯；通過單向開關器件隔離各系統母線的方法。這些方法都能夠實現電池組功能的功能，但其控制方案復雜，且需要解決電池均流及UPS間環流的各種復雜問題，這些問題處理不好，必然增加了故障點的危險，并且實現方法復雜，維護成本較高。

專利201010131241.1中所訴電池組共用的方案中，蓄電池放電的控制較為復雜，需要各自形成控制環路實現蓄電池對每臺UPS功能的差異性；對蓄電池的充電功能也需要解決不均流的問題，母線非隔離等問題，可能出現某單臺UPS充電回路承擔多臺UPS負載，最終由于電池電壓過低導致所有UPS停機的危險。

專利201010158022.2也需要解決多臺UPS主機同時為共用電池組充電的不均流問題，在原有UPS設計的基礎上需要更多的控制算法的設計和驗證等工作。

201010197880.8雖然用單向導通單元將共用電池組的UPS主機進行簡單隔離，降低了故障點擴大的范圍，但未完全杜絕故障點擴大的風險，母線充電的不均流問題仍然存在，需要增加相應算法進行均流控制。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種不間斷電源電池共用系統及其控制方法，為提高冗余UPS中電池組的利用率，延長設備備用時間，電路結構簡單、成本低，無需解決電池均流及UPS間環流等復雜問題，控制方法簡單,不增加系統故障點的危險，具備可靠高性的電池共用系統。

本發明采用以下方案實現：一種不間斷電源電池共用系統，其特征在于：包括第一切換電路、第二切換電路、第三切換電路、第一電壓采樣電路、第二電壓采樣電路、第三電壓采樣電路、第四電壓采樣電路和控制模塊；

所述控制模塊連接所述第一切換電路控制端、所述第二切換電路控制端、所述第三切換電路控制端、第一UPS主機控制端和第二UPS主機控制端，所述控制模塊還連接所述第一電壓采樣電路輸出端、所述第二電壓采樣電路輸出端、所述第三電壓采樣電路輸出端和所述第四電壓采樣電路輸出端；

所述第一UPS主機母線連接所述第一電壓采樣電路輸入端和所述第一切換電路一端，所述第一切換電路另一端連接所述第二電壓采樣電路輸入端、所述第三切換電路一端和第一UPS蓄電池；

所述第二UPS主機母線連接所述第三電壓采樣電路輸入端和所述第二切換電路一端，所述第二切換電路另一端連接所述第四電壓采樣電路輸入端、所述第三切換電路另一端和第二UPS蓄電池；

所述第一切換電路包括并聯的第一主開關和第一緩沖電路，所述第一緩沖電路由第一輔助開關和第一緩沖電阻串聯構成；所述第二切換電路包括并聯的第二主開關和第二緩沖電路，所述第二緩沖電路由第二輔助開關和第二緩沖電阻串聯構成；所述的第三切換電路由第三主開關構成。

在本發明一實施例中，所述第三切換電路還包括一并聯在所述第三主開關兩端的第三緩沖電路，所述第三緩沖電路由第三輔助開關和第三緩沖電阻串聯構成。

本發明還提供一種不間斷電源電池共用系統的控制方法，其特征在于，所述控制模塊監控第一UPS主機和第二UPS主機運行狀態，用于判斷第一UPS蓄電池放電回路和第二UPS蓄電池放電回路是否正常，并根據第一UPS主機母線電壓、第二UPS主機母線電壓、第一UPS蓄電池電壓和第二UPS蓄電池電壓控制第一切換電路的第一主開關和第一輔助開關、第二切換電路的第二主開關和第二輔助開關以及第三切換電路的第三主開關的工作狀態，具體步驟如下：