专利名称：：不间断供电系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及通4言及计算才几4页i或，具体而言，涉及一种不间断供电系纟克(UninterruptiblePowerSystems,简一尔为UPS)。
背景技术：
：目前，UPS系统的负载对UPS本身的可用性和效率指标要求越来越高。随着通信、互联网、金融、电子政务、办公自动化、工业控制自动化等行业IT网络的建设和发展，为这些服务提供的运营支撑的设备一旦中断运行，将带来巨大的经济损失，因此，为这些设备提供可靠供电保障凸显重要，同时，高效节能也成为电源的重要指标。目前，常用的UPS有传统单才几UPS、集中旁^各的才莫块^f匕UPS系统、分散旁路的才莫块化UPS系统，下面对这几种UPS分别进行说明。1.传统单一几UPS图1是根据相关技术的传统单机UPS系统结构的框图，如图1所示，该UPS包4舌旁^各电源、主电源、旁^各开关、^r入开关、AC/DC整流、监控、DC/AC逆变、电池组、自动旁i各开关、输出开关、手动维修开关。传统单机双变换UPS(即，传统单机UPS)为了提高整个系统的可用性，一般有4种工作^^莫式第一种，l命入交流主电源正常时，主电源交;危电(AC-AlternatingCurrent)经过AC/DC整;危变才灸成直:^(DC-DirectCurrent),直力化再经过DC/AC逆变换成交流供电i会负载。同时，主电源主会后备电池组充电。第二种，主电源异常时，后备电池组经过DC/AC逆变成交流电供电^会负载。第三种，当系统带载超出逆变器(DC/AC逆变)过栽能力、逆变器过温、或者逆变器故障时，负载由旁路电源通过UPS系统中的自动旁路开关供电。第四种，当UPS需要维修时，自动旁路充当过渡作用，旁路电源可以通过手动维小务开关主会负载不间断的供电。需要说明的是，由于单机的可靠性低以及过载能力问题，自动旁路开关是必要的。集中式自动旁路的才莫块化UPS系统和分散式自动旁路的才莫块化UPS系统(以下分别简称集中旁路才莫块化UPS系统和分散旁路模块化UPS系统)是模块化UPS,模块化UPS具有冗余和扩容功能，上述两种模块化UPS是根据自动旁路开关在系统中所处位置不同而区分的。2.集中旁路的模块化UPS系统图2是根据相关技术的集中式旁路的模块化UPS系统结构的框图，如图2所示，该UPS包括旁路电源、主电源、旁^各开关、输入开关、功率模块、监控模块、电池组、自动旁路模块、输出开关、手动维^务开关。功率才莫块包括PFC整流和DC/AC逆变，多个功率才莫块进行并联，并且，并联的所有功率才莫块连^妾至一个自动旁^各开关，通过主电源及电池组供电时，与4专统单才几UPS类似，在此不再赘述，当系统带载超出系统过载能力、或者模块并联后输出的逆变电压超出容许范围后，由自动旁路开关^t块自动切换到旁^^电源供电。此时，单个功率模块过载或者过温或者故障时，只是该功率模块退出并联系统，而不一定要自动旁路开关模块切换到旁路电源供电。该系统存在以下问题1)该系统的自动旁路开关模块(即，自动旁路才莫块，自动旁路开关通常也称静态开关)是系统的单点故障点，如果该4莫块故障，尽管有功率才莫块冗余，系统还是存在供电中断的现象。2)将来系统扩容受到该自动旁路模块的初期最大容量限制。3)该自动旁游4莫块一^:采用可控硅器件，存在导通电压降而〃使系统增力口岁文率损失约1%。4)该自动旁路模块的存在使系统的成本增加。5)该自动旁鴻4莫块的直通故障可能引发市电电流从自动旁路开关模块倒灌到功率模块的逆变器里面，从而烧毁功率模块。6)自动旁^各开关的存在，要求逆变电压必须一直同步旁^各电源电压，当旁^各电源输入为油机等频率波形变化频繁的交流源时，存在各功率模块同步跟踪速率不一致的可能，而造成系统故障率较鬲。3.分散旁路的模块化UPS系统图3是根据相关技术的分散式旁路的模块化UPS系统结构的框图，如图3所示，该UPS包括旁^各电源、主电源、旁^各开关、输入开关、功率模块、监控模块、电池组、输出开关、手动维修开关。该系统的功率模块与集中旁路的模块化UPS系统的功率才莫块的功能相同，在此不再赘述，与集中旁路的模块化UPS系统不同的是，每一个功率模块中都各自包含有一个自动旁路开关，该结构可以解决自动旁路单点故障问题。当因为故障(单个才莫块超出过载能力，或者过温或者故障)而需要转旁路电源供电时，所有功率才莫块都得统一同时进行切换。该系统存在以下问题1)每个模块的自动旁路开关同时动作一致性很难保证。既要求每个自动旁路的控制信号一致，还要求自动旁路里面的功率元件可控^圭开通与关断的时间也完全一至丈。2)功率模块何时退出系统、还是转旁路的逻辑复杂，不能充分利用模块化系统冗余的优势。3)系统在旁路状态时，由于无法做到自动均流控制，各模块旁路工作时的电流相差较大，很容易某一个沖莫块过流^f呆护而造成系统供电中断。4)受第1点和第3点影响，该系统并耳关的功率才莫块tt量不能太多。5)该系统中每个功率模块中具有一个自动旁路开关，该自动旁路开关的存在使该功率模块多一个故障环节、多一段电路损耗、多一部分器件成本。
发明内容针对相关技术的UPS系统中使用自动旁路开关模块而导致的成本增加、系统故障率提高、电路损耗增加的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种改进的UPS系统，以解决上述问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种不间断供电系乡克UPS。才艮据本发明的不间断供电系统UPS，包括主电源、旁^各电源、至少两个功率才莫块、至少一个电池组、监控才莫块、手动维z修开关、输出开关，功率模块并联连接，并通过输出开关连接至负载；旁路电源通过手动维修开关连接至负载。优选地，监控模块用于控制功率模块，并检测功率模块的负载率。优选地，监控才莫块还用于在主电源正常工作的情况下，将功率模块的工作模式设置为本振；在UPS系统需要手动维^奮的情况下，将功率模块的工作模式设置为与旁路电源同步。优选地，监控才莫块还用于根据至少两个功率模块中正常工作的功率模块的负载率和数量对至少两个功率模块中一个或多个功率模块进行^f木眠或唤醒。优选地，监控模块还用于对功率模块进行故障诊断、故障记录及存储、运行参数的显示和状态的显示。优选地，主电源和旁3各电源为同一^各电源或相互独立的两路电源。优选地，功率模块包括功率因数校正整流器，用于对交流输入功率因数进4亍4交正。优选地，功率因凄t才交正整流器，还用于纟会电池组充电；或者，功率才莫块还包括单独的充电器，其中，充电器用于给电;也组充电。优选地，上述系统还包括系统才几架，包4舌开关和4翁拔式连4妄器，用于安装功率模块和监控模块。优选地，功率^^莫块和监控才莫块为独立的抽屉式结构。通过本发明，采用功率才莫块并联连4妾，并通过输出开关直4妾连接至负载，解决了UPS系统中使用自动旁路开关模块而导致的成本增加、系统故障率提高、电路损耗增加的问题，进而达到了不需功率模块中自动旁路开关或者系统中的自动旁路开关，并降低系统的损谇毛及成本，降《氐系统故障率的效果。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据相关技术的传统单机UPS系统结构的框图2是根据相关技术的集中式旁路的模块化UPS系统结构的框图3是根据相关技术的分散式旁路的模块化UPS系统结构的框图4是才艮据本发明实施例的UPS系统的结构框图；图5是才艮据本发明实例一的UPS系统的结构框图；图6是才艮据本发明实例二的UPS系统的结构框图；图7是根据本发明实例三的UPS系统的结构框图。具体实施例方式功能相克述考虑到相关技术的UPS系统中使用自动旁路开关才莫块而导致的成本增加、系统故障率提高、电路损耗增加的问题，本发明实施例提供了一种无需自动旁路开关的模块化UPS系统，该系统包括主电源、旁^各电源、至少两个功率才莫块、至少一个电池组、监控才莫块、手动维修开关、输出开关，其中，功率才莫块并联连接，并通过输出开关连接至负载；旁路电源通过手动维修开关连接至负载。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。系乡克实施例才艮据本发明的实施例，提供了一种不间断供电UPS系统，包括主电源、旁^各电源、至少两个功率才莫块、至少一个电池《且、监控才莫块、手动维修开关、输出开关，其中，功率模块并联连接，并通过输出开关连接至负载，即，本UPS系统中没有自动旁路转换开关模块(以下简称旁路模块)；旁路电源通过手动维修开关连接至负载。优选地，主电源和旁路电源可以是同一^各电源，也可以是相互独立的两3各电源。监控模块可以用于控制功率模块，并检测功率模块的负载率，还可以用于在主电源正常工作的情况下，将功率才莫块的工作才莫式i殳置为本振；在UPS系统需要手动维修的情况下，将功率模块的工作模式设置为与旁路电源同步。优选地，监控模块还用于根据至少两个功率模块中正常工作的功率模块的负载率和数量对至少两个功率模块中一个或多个功率模块进行4木眠或唤醒。优选地，监控模块还用于对功率模块进行故障诊断、故障记录及存储、运行参数的显示和状态的显示。功率才莫块包括功率因翁:冲交正(PowerFactorCorrect,简称为PFC)整流器，用于对交流输入功率因数进行4交正，并《会电池组充电。即，功率因教:4交正整流器可以用于^合电池症且充电，也可以由单独的充电器纟合电池组充电。为了使用方便，该系统还可以有系统才几架，包括开关和插拔式连接器，用于安装功率模块和监控模块，其中，功率模块和监控模块为独立的抽屉式结构。下面对本实施例的装置进行详细的i兌明。图4是根据本发明实施例的UPS系统的结构框图，如图4所示，该UPS系统包括交流输入开关400、2个及以上功率才莫块401、交流llr入母线402、直流母线403、交流孝命出母线404、至少一个电池组405、监控冲莫块406、通信控制电缆407、l!r出开关408、手动维修开关409。另外，该系统还包括一个能安装上述各才莫块、带拔插式连接器的电缆母线和开关等的系统才几架。输入开关400对外连接交流主电源，输出连接固定系统才几架中并分别送各功率才莫块电缆组件和拔插式连4妄器的交流输入母线402。交流输入母线402与功率才莫块401通过拔插式连4妾器相连。该功率才莫块401为插拔式抽屉结构，通过固定在系统机架上拔插式连4妾器与交流丰命入母线402、电池组4妾入直流母线403、交;充丰命出母线404、通信控制电缆407相连。直流母线403连接各功率模块401和电池组405。交流丰命出母线404与各功率才莫块和输出开关408连接。监控模块406通过通信控制电缆407与各功率模块相连。输出开关408的输入连接交流输出母线404,其输出与手动维^f奮开关409的输出并联，之后送到负载。手动维修开关409的输入连接旁路电源，其输出连接到输出开关408的输出和负载。系统机架是提供给上述各单元能安装固定的金属机架。优选地，上述的模块是一种具有独立的抽屉式结构，能从带嵌入式才几才医的才几架上带电拔插的箱体。功率才莫块可以包含PFC整流器401-1、纟合蓄电组充电的充电器401-3(该充电器可以与整流器共用或者3虫立)、以及DC/AC逆变器401-2。逆变器将整流器输出的直流电或者蓄电组的直流电变换成交流电。当输入主电源正常时，PFC整;危电^各完成交流l俞入功率因凝:校正，4吏交流输入电流波形与交流输入主电源的电压波形基本保持一致，减少输入电流谐波和提高输入功率因数以减少UPS对交流输入主电源的i皆波污染。同时，主电源通过PFC整流器或者单独的充电器纟会蓄电组充电。逆变电^各能将PFC整流llr出的直流电逆变成交流电输出。当ilr入主电源异常时，逆变电路将蓄电组的直流电压或者电池组电压经过DC/DC变4灸后的直;充电压逆变成交:^电丰lr出。各功率模块内部各与交流输入母线、电池组接入直流母线、交流输出母线之间连接有过流和短路保护器件。上述各功率模块具有输出交流电流均分功能和方〗更带电拔插功能。当功率;^莫块发生故障时、或者其带载超过其带载能力或者^^莫块内部过温时，由于各个功率才莫块的并联连接，该功率才莫块会自动退出并耳关系统，而系统中其它才莫块能继续工作。本实施例的模块化UPS系统能提供N+X冗余配置(N为满足负载供电的模块数，X为冗余模块数)，对于之前正常工作的系统，不多于X个模块因故退出系统后不会引起系统中剩余模块组成的系统超出其过载能力。上述监控模块对功率模块的运行提供监测、部分控制以及故障记录存4诸和故障it断、运ff参lt和状态显示、纟是供本地和远禾呈监控接口。当监控模块关闭或者拔出机架时，系统中各功率模块还能继续运行，此时逆变输出能并联运4亍并且各功率才莫块输出交流电流能自动均分。手动维修开关所接旁路电源与功率才莫块交流输入主电源可为2^各独立电源，也可是同一^各交流电源。各功率4莫块输出交流电在主电源正常时可以设置成"本振"或者"与旁路电源同步"。本振时系统车lr出频率为标称频率50Hz(或者60Hz可i殳置)。当l俞入旁^各电源是频率变化频繁或者交流输入波形很差的电源时，功率才莫块设置成"本振"有利于系统的稳定可靠运行，减少功率模块在外同步源的频率波形频繁变化时造成各模块可能因同步速率不一致而引起故障的可能，4是高系统的可靠性。而对于以前传统的有自动旁^各的系统，因为逆变与旁路需要在同步时才能转换以保障负载不掉电，因此系统是禁止i殳置成"本振，，的。本发明所述系统在需要手动维修_时，将功率模块设置成"与旁路电源同步，，，这样系统输出逆变电压与旁路电源输入电压是同频同相的(功率模块中高频变换的逆变电^各造成的逆变llr出电压与主电源豸叙入电压相比有4交小相移，<旦可忽略不计)，以及必要时能一定范围内调节各功率才莫块输出交流电的幅度，以减少输出电压与输入旁路电源电压的压差，这样手动维^'务开关就可以安全地从逆变电压切换到旁路电压，并且采用先通后断，避免给负载造成供电中断。以上说明在无自动旁路开关的系统中也能进行手动维修开关的操作，这也说明以前的自动旁路开关的转换时的过渡功能可以通过本实施例解决。监控才莫块在完成上述功能的基础上，还可以沖艮据系统才莫块凄t和可用性要求，通过检测功率模块的负载率和设置功率模块的冗余模块数量来对功率模块的实施休眠和唤醒的节能方式，即，监控才莫块还用于根据至少两个功率模块中正常工作的功率模块的负载率和数量对至少两个功率才莫块中一个或多个功率才莫块进4亍<水眠或唤醒。车lr入主电源与手动维^修开关的i命入电源可为同一^各电源或者互相独立的两^各电源。功率才莫块的逆变电压可以与手动维^修开关的^r入电源同步锁相。本实例的ilr入电源(主电源和旁^各电源)可以分别是单相电或者三沖目电，分另'J适合220V(一目电压，后同)/50Hz或者220V/60Hz或者230V/50Hz或者110V/60Hz或者127V/60Hz等世界上主要电网环境。下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。实例一图5是根据本发明实例一的UPS系统的结构框图，如图5所示，该系统包括输入开关400、至少2个功率才莫块401、交流输入母线402、直流母线403、交流输出母线404、蓄电池组405、监控才莫块406，通信控制电缆407,输出开关408,手动维寸奮开关409。另夕卜，该系统还包括一个能安装上述各模块、母线电缆以及开关的系统机架。本实例的功率才莫块由PFC整流器和DC/AC逆变器组成，PFC整流器既是整流器也是充电器。PFC整流器的输入点A为交流电，專命出点B为直流电，该直流电既为后级逆变器^是供直流电源，同时也给蓄电池组提供充电。DC/AC逆变器，输入端连接直流母线点B,專lr出端连4妄Hr出母线点c。在车叙入主电源正常而整流器Hr出直;克电压正常时，逆变器^]夸该直:^电逆变成交;充电llr出。当l命入主电源异常时，逆变器^1夸电池组的直流电压逆变成交流电车命出。本实例的功率才莫块401中的PFC整流器401-1部分和DC/AC逆变器401-1部分也可以在物理结构上分开成为PFC整流器401-1才莫块和DC/AC逆变器才莫块401-2。实例一中的系统的其它功能在上文已经进4亍过描述，在此不再赘述。实例二图6是根据本发明实例二的UPS系统的结构框图，如图6所示，该无需自动旁路开关的模块化UPS系统包括4叙入开关400、至少2个功率才莫块401、交流输入母线402、直流母线403、交流输出母线404、蓄电池组405、监控模块406、通信控制电缆407、输出开关408、手动维修开关409。另外，该系统还包括一个能安装上述各模块、母线电缆以及开关的系统才几架。本实例的功率才莫块由PFC整流器401-1和DC/AC逆变器401-2、AC/DC或者DC/DC充电器601-3、DC/DC变压电路601-4组成，PFC整流器与充电器分开。PFC整流器的输入点A连接交流输入母线，输出为直流电压点B,该直流电为后级逆变器l是供直流电源。DC/AC逆变器，输入端连接直流电压点B，输出端连接输出母线点C。AC/DC充电器输入连接输入母线点A(充电器的输入也可以从直流电压点B作为丰lr入，此时为DC/DC充电器)，输出连接电池组的直流母线。DC/DC变压电路输入端连接电池组相连的直流母线的D点，输出端连4妻直流电压点B。当输入主电源正常时，PFC整流器将交流电变换成直流电，同时具有增大输入功率因数和减少输入电流谐波的作用；DC/AC逆变器将前级电路的直流电逆变成交流电输出；此时充电器对电池组进4亍充电。当输入主电源异常时，PFC整流器和充电器停止工作，电池组直流电通过DC/DC变压电路得到后级逆变器所需的直流电，逆变器^夸直流电逆变成交流电llr出。本实例的功率才莫块401中的PFC整流器部分401-1和DC/AC逆变器部分401-2以及AC/DC或者DC/DC充电器601-3、DC/DC变压电3各601-4也可以在物理结构上分开成为相^J"独立的PFC整流器401-1模块和DC/AC逆变器模块401-2以及AC/DC或者DC/DC充电器才莫块601-3、DC/DC变压电^各才莫块601-4。实例二中的系统的其它功能在上文已经进行过描述，在此不再赘述。实施例三图7是根据本发明实例三的UPS系统的结构框图，如图7所示，本实例三中的功率才莫块401由PFC&DC/DC整力t器部分701-1和DC/AC逆变器部分701-2以及充电器701-3。当l命入主电源正常时，PFC&DC/DC整流器将交流电变换成直流电，同时具有增大输入功率因数和减少输入电流谐波的作用；DC/AC逆变器将前级电路的直流电逆变成交流电输出；此时充电器的输入连接直流电压点B对电池组进4亍充电。当输入主电源异常时，电池组直流电通过PFC&DC/DC变压电鴻"得到后级逆变器所需的直流电，逆变器将直流电逆变成交;危电丰lr出。实例一中的系统的其它功能在上文已经进4亍过描述，在此不再赘述。为了更清楚的描述本发明实施的技术效果，下面以列表的方式对本发明实施例与传统单机UPS系统、集中旁路模块化UPS系统、分散旁路模块化UPS系统进行比较比较:<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求1.一种不间断供电系统UPS，包括主电源、旁路电源、至少两个功率模块、至少一个电池组、监控模块、手动维修开关、输出开关，其特征在于，所述功率模块并联连接，并通过所述输出开关连接至负载；所述旁路电源通过所述手动维修开关连接至所述负载。2.根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述监控模块用于控制所述功率模块，并检测所述功率模块的负载率。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监控才莫块还用于在所述主电源正常工作的情况下，将所述功率模块的工作模式设置为本振；在所述UPS系统需要手动维修的情况下，将所述功率模块的工作模式设置为与所述旁^各电源同步。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监控模块还用于根据所述至少两个功率才莫块中正常工作的功率模块的负载率和数量对所述至少两个功率才莫块中一个或多个功率才莫块进^^f木眠或p奐醒。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监控模块还用于对所述功率模块进行故障诊断、故障记录及存储、运行参数的显示和状态的显示。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述主电源和所述旁^各电源为同一^各电源或相互独立的两^各电源。7.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述功率模块包括功率因数校正整流器，用于对交流输入功率因凄t进行校正。8.根据权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述功率因数校正整流器，还用于给所述电池组充电；或者，所述功率才莫块还包括单独的充电器，其中，所述充电器用于纟合所述电地》纟且充电。9.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，还包括系统机架，包括开关和插拔式连接器，用于安装所述功率模块和所述监控模块。10.根据权利要求9中的系统，其特征在于，所述功率一莫块和所述监控模块为独立的抽屉式结构。全文摘要本发明公开了一种不间断供电系统，该系统包括主电源、旁路电源、至少两个功率模块、至少一个电池组、监控模块、手动维修开关、输出开关，功率模块并联连接，并通过输出开关连接至负载；旁路电源通过手动维修开关连接至负载。通过本发明降低了系统的损耗及成本，降低了系统故障率。文档编号H02J7/00GK101604857SQ20091015025公开日2009年12月16日申请日期2009年6月23日优先权日2009年6月23日发明者张凤英,谢凤华申请人:中兴通讯股份有限公司