专利名称：模块化并联电力ups装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模块化并联电力UPS装置。
背景技术：
电网安全经济运行是电力系统的需要达到的重要目标，因此需要不断完善和提高 电力系统的自动化水平，而为了保证系统中的微机、VQC、RTU和变送器等设备能够安全可靠 的运行，即需要UPS作为供电的保障。为了保证在事故交流失压的情况下，继电保护故障录波仪、保护装置打印机、综自 后台设备、通信设备等使用交流电源的装置能够满足事故抢修时继续运行的需要，因而需 要在变电站设置电力专用UPS电源给上述设备供电。传统电力专用UPS的电路结构如图1所示市电正常时，交流电经过输入隔离变压 器隔离，整流滤波后给逆变器供电；若交流输入断电，则电力系统自备的直流屏电源经逆止 二极管给逆变器供电，再经过逆变器中的高频隔离变压器隔离后给重要负载供电；若直流 屏断电、逆变器过载或故障，则由静态开关自动切换至旁路供电。传统电力UPS系统无法实现并联，由一台UPS串联在另一台UPS的旁路中(即所 谓的串并)所实现的不是真正意义上的冗余，并且难以实现多台UPS同时带载，其体积大、 重量重、效率低、抗干扰能力弱，无法做到零时间切换。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种模块化并联电力UPS装置，通过采用模块并联 输出和高频开关技术，提高了系统的带载能力，同时体积小、重量轻、功率密度高、配置灵 活。本实用新型的目的是提供一种模块化并联电力UPS装置，包括UPS转换模块、高速 无触点切换开关和交流输出母线，所述高速无触点切换开关的交流输入端I与外部交流电 源相联接，所述高速无触点切换开关的交流输出端与交流输出母线相联接，所述UPS转换 模块至少为两个且相互并联，所述UPS转换模块均包括前级整流部分和后级逆变部分，所 述后级逆变部分与前级整流部分电联接，所述前级整流部分的交流输入端均接入外部交流 电源，所述后级逆变部分的直流输入端均接入外部直流电源，所述后级逆变部分的交流输 出端接入高速无触点切换开关的交流输入端II后与外部母线相联接。进一步，所述模块化并联电力UPS装置还包括控制单元，所述控制单元的信号输 出端分别与UPS转换模块和高速无触点切换开关的控制端相联接；进一步，所述UPS转换模块的前级整流部分包括依次联接的EMI滤波电路、整流电 路和APFC功率因数校正电路；进一步，所述UPS转换模块的后级逆变部分包括依次联接的DC/DC隔离变换电路、 DC/AC直交变换电路和直流电池电压隔离电路；进一步，所述DC/AC直交变换电路和直流电池电压隔离电路之间联接有市电跟踪电路，所述市电跟踪电路的交流输入端与外部交流电源相联接；进一步，所述模块化并联电力UPS装置还包括隔离变压器，所述外部交流电源通 过隔离变压器与UPS转换模块的交流输入端相联接。本实用新型的有益效果是本实用新型是将传统的单机UPS系统变成多模块并联运行的UPS系统，整套装置 综合采用数字化控制技术、高频开关技术和自主均流并机技术，其反应速度快、运行平稳， 模块化结构能够实现方便高效的现场在线更换维修，系统的安全性和可靠性也得到了大幅 提高，同时还具有体积小和重量轻的特点，非常符合电力系统变电站、电厂对UPS装置高可 靠性、能快速在线维修更换的要求。本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐 述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或 者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说 明书和权利要求书来实现和获得。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用 新型作进一步的详细描述，其中图1为传统电力UPS系统结构示意图；图2为本实用新型的结构示意图；图3为UPS转换模块内部电路连接示意图。以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实 施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。如图2所示，本实用新型的模块化并联电力UPS装置，包括UPS转换模块、高速无 触点切换开关2和交流输出母线3，高速无触点切换开关2的交流输入端I与旁路交流电源 5相联接，高速无触点切换开关2的交流输出端与交流输出母线3相联接，本实施例中，UPS 转换模块为两个，即相互并联的UPS转换模块I和UPS转换模块II，UPS转换模块I、II均 包括前级整流部分11和后级逆变部分12，后级逆变部分12与前级整流部分11电联接，前 级整流部分11的交流输入端接入外部交流电源4，后级逆变部分12的直流输入端均接入外 部直流电源6，本实施例中，直流电源采用电池装置供电，后级逆变部分12的交流输出端均 接入高速无触点切换开关2的交流输入端II，通过高速无触点切换开关2与外部输出母线 3相联接。为便于对整个UPS装置进行控制，模块化并联电力UPS装置还包括控制单元，控制 单元的信号输出端分别与UPS转换模块和高速无触点切换开关2的控制端相联接。如图3所示，其中，UPS转换模块的前级整流部分11包括依次联接的EMI滤波电 路111、整流电路112和APFC功率因数校正电路113。
具体实施方式
EMI滤波电路111作为抑制电源线干扰的重要单元，应符合电磁兼容性(EMC)的 要求，须是双向射频滤波一方面，可以抑制来自电网的干扰，减小甚至消除对模块的危害； 另一方面，也可以抑制高频开关电源模块自身对电网的干扰。典型的单相EMI滤波器主要由EMI共模电感器、X电容及Y电容组成。传统的二极管整流电路会产生大量的谐波和无功，功率因数仅能达到0. 5 0. 7， 总谐波含量高达100% 150%，严重污染电网，成为电网公害。为了提高效率，减小对电网 的干扰，必须采用功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)技术。本实用新型的UPS转换模块采用有源功率因数校正技术(APFC)，功率因数高度 0. 99，总谐波含量小于5%。并且APFC电路较整流后的交流输入电压稳定到275VDC，高于 电池的输入电压(包括均充电压)，在有市电情况下，电力UPS转换模块不占用电池资源，完 全由市电供电。此外，UPS转换模块的后级逆变部分12包括依次联接的DC/DC隔离变换电路121、 DC/AC直交变换电路122和直流电池电压隔离电路123。DC/DC隔离变换电路121采用先进的LLC串联谐振软开关技术，实现全负载条件下 的原边功率MOS管的ZVS零电压开发和副边高频整流二极管的ZCS零电流开关，效率高。本实施例中，该电路主要有两个作用1.将前级直流输入电压变化为380V直流输出，用于后级DC/AC交流变化；2.实现隔离(即直流电池与输出之间的隔离)。DC/AC直交变换电路122的DC/AC变换采用全桥SPWM高频逆变技术，将380V直流 通过SPWM脉冲调制后经LC滤波器输出220VAC/50HZ交流，整个控制采用DSP数字控制技 术实现。DC/AC直交变换电路122和直流电池电压隔离电路123之间联接有市电跟踪电路 124，市电跟踪电路124的交流输入端与外部交流电源相联接。在无旁路(市电)输入情况下，DC/AC直交变换电路122独立输出标准的 220V/50HZ交流电；在有旁路(市电)输入情况下，跟踪旁路输出220V/50HZ交流电。由于电力专用UPS装置不单独配后备电池，而共用直流系统的电池，因此UPS装置 的输入对直流母线、输出对直流母线必须是隔离的。这种隔离通过两个方面实现1.交流输入与电池的隔离模块化并联电力UPS装置还包括隔离变压器7，外部交流电源4通过隔离变压器7 与UPS转换模块的交流输入端相联接，实现交流输入与电池的隔离。2.电池与交流输出的隔离电池与交流输出的隔离通过UPS转换模块内部的DC/DC隔离变换电路实现。本实用新型与传统的电力UPS装置比较，具有以下突出的优点1.电气隔离，安全可靠；并机自主均流，并联模块数目较多；2.采用带电插拔结构，系统维护简单；3.电力UPS模块在交流输入正常时，完全采用市电交流供电，不占用电池资源；可 以方便地组成系统，其结构标准可靠，可与直流屏组成交、直流电源系统，共享电池组、监控 等资源，并实现统一管理。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应 涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求模块化并联电力UPS装置，包括UPS转换模块、高速无触点切换开关和交流输出母线，所述高速无触点切换开关的交流输入端I与外部交流电源相联接，所述高速无触点切换开关的交流输出端与交流输出母线相联接，其特征在于所述UPS转换模块至少为两个且相互并联，所述UPS转换模块均包括前级整流部分和后级逆变部分，所述后级逆变部分与前级整流部分电联接，所述前级整流部分的交流输入端均接入外部交流电源，所述后级逆变部分的直流输入端均接入外部直流电源，所述后级逆变部分的交流输出端接入高速无触点切换开关的交流输入端II后与外部母线相联接。
2.根据权利要求1所述的模块化并联电力UPS装置，其特征在于所述模块化并联电 力UPS装置还包括控制单元，所述控制单元的信号输出端分别与UPS转换模块和高速无触 点切换开关的控制端相联接。
3.根据权利要求2所述的模块化并联电力UPS装置，其特征在于所述UPS转换模块 的前级整流部分包括依次联接的EMI滤波电路、整流电路和APFC功率因数校正电路。
4.根据权利要求3所述的模块化并联电力UPS装置，其特征在于所述UPS转换模块 的后级逆变部分包括依次联接的DC/DC隔离变换电路、DC/AC直交变换电路和直流电池电 压隔离电路。
5.根据权利要求4所述的模块化并联电力UPS装置，其特征在于所述DC/AC直交变 换电路和直流电池电压隔离电路之间联接有市电跟踪电路，所述市电跟踪电路的交流输入 端与外部交流电源相联接。
6.根据权利要求5所述的模块化并联电力UPS装置，其特征在于所述模块化并联电 力UPS装置还包括隔离变压器，所述外部交流电源通过隔离变压器与UPS转换模块的交流 输入端相联接。
专利摘要本实用新型公开了一种模块化并联电力UPS装置，将传统的单机UPS系统变成多模块并联运行的UPS系统，整套装置综合采用了数字化控制技术、高频开关技术和自主均流并机技术，其反应速度快、运行平稳，非常符合电力系统变电站、电厂对UPS装置高可靠性、能快速在线维修更换的要求，适合推广使用。
文档编号H02J9/00GK201639343SQ20092020658
公开日2010年11月17日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者廖立平, 赵应春 申请人:重庆市电力公司电网检修分公司