一种模块化ＵＰＳ中实现电池充电的方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化ＵＰＳ中实现电池充电的方法，首先，将以充电模块模式工作的功率模块的交流输入接口切换至与模块化ＵＰＳ的逆变输出母线相连；然后，将所述功率模块的直流接口切换至与所述模块化ＵＰＳ的电池相连；最后，禁用所述功率模块的逆变输出接口。本发明专利技术所述技术方案简便实现模块化ＵＰＳ中电池的充电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实现电池充电的方法，尤其是一种模块化UPS (Uninterruptible Power System,不间断电源系统)中实现电池充 电的方法。
技术介绍
UPS广泛应用于电信、金融、政府、制造等多个行业，随着信息 业的发展，对UPS提出的要求也越来越高。如图1所示，模块化UPS 一般由多个并联的功率模块和一个静态开关模块构成，在此基础上可 增加用于监控的单元和模块，其具有高电源质量、高电源可用性、易 扩容，易维护、安全可靠且可以降低运行成本的优点，已经成为UPS 未来的发展方向。在UPS中，电池是一个不可分割的重要部分，在大功率UPS中， 电池一般直接并联在直流母线上，使得UPS在交流市电输入和电池输 入上实现无缝连接，省却了电池升压电路，从而大大降低了 UPS的成 本、缩小了UPS的体积，同时也实现了切换的高可靠性。因此，这种 电池的连接方法在模块化UPS中也广泛使用。目前，大部分UPS都选 用BOOST型PFC (Power Factor Correction,功率因数校正)电路实 现输入PFC功能。图2和图3是使用上述电池连接方法和BOOST型PFC 电路的UPS的拓朴结构。图2为使用单直流母线和单组电池的UPS的拓朴结构，C2为直流母线电容；图3为使用双直流母线和两组电池的 UPS的拓朴结构，C31、 C32均为直流母线电容。然而，同时使用BOOST型PFC电路和将电池并联到直流母线上的 方法也带来了一些问题。BOOST电路的特点是其输出电压，也就是UPS 的直流母线电压必定比输入交流电压的峰值高，而电池在充i文电过程 中的电压是逐渐变化的，当输出电压低于输入交流电压峰值时，PFC 电路实际工作在整流状态。电路在整流状态工作时，整流电流的大小 取决与输入输出瞬时电压差和回路阻抗的大小。由于输入源为市电， 近似为电压源，而输出负载为电解电容和内阻极小的电池，整个回路 阻抗非常小，输入输出极小的电压差就可能导致非常大的整流电流。 又由于电池电压不可突变，这种较大的整流电流将持续较长的时间， 极有可能损坏电池或者回路中的器件。因此，这种架构的UPS在电池电压低于输入电压峰值的情况下不 能正常带电池工作，也不能通过PFC电路给电池充电。在UPS初开机、 电池电压较低和电池放电完毕的情况下经常会出现电池电压低于输入 电压峰值的情况。因此，这种架构的UPS还需要额外配置必要的充电 模块给电池充电，使系统在电池电压高于市电峰值时能够接入电池， 让系统正常工作。但是，对于模块化UPS来说，其总容量一般较大，为了保证一定 的放电时间，UPS配备的电池容量也较大，为了达到快速充电的目的， 额外配置的充电4莫块的功率容量也必须足够大，因此其成4^高。而 且，假如用户配置更多的电池，系统还必须相应地增加充电模块，增 加了系统配置的复杂性及成本，降低了产品的可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种简便实现模块化UPS中电池 的充电的模块化UPS中实现电池充电的方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 一种模块化UPS中实现电池充电的方法，包括以下步骤a、 将以充电模块模式工作的功率模块的交流输入接口切换至与模 块化UPS的逆变输出母线相连；b、 将所述功率模块的直流接口切换至与所述模块化UPS的电池相连；c、 禁用所述功率模块的逆变输出接口。上述方案中，所述步骤c中，通过将所述功率才莫块的逆变输出电 路关闭或者将所述功率模块的逆变输出接口切换至与所述模块化UPS的逆变输出母线断开的状态实现对所述功率模块的逆变输出接口的禁 用。上述方案中，所述功率模块的交流输入接口、直流接口及逆变输出接口的切换操作是分别通过切换装置实现的。上述方案中，所迷切换装置在所述功率才莫块的内部或者外部。 上述方案中，所述切换装置为具有切换功能的可控元件，包括继电器、接触器以及功率开关。上述方案中，所述功率模块是根据所述模块化UPS配置的电池容 量的大小从所述模块化UPS冗余的功率模块中选择的。上述方案中，所述模块化UPS存在一个或者一个以上冗余的功率模块。上述方案中，所述模块化UPS存在一个以上冗余的功率模块时，若配置的电池容量较小，则从所述冗余的功率模块中选择一个功率模 块以充电模块模式工作，否则，从所述冗余的功率模块中选择一个以 上的功率才莫块以充电才莫块才莫式工作。本专利技术的有益效果主要表现在本专利技术提供的技术方案通过模块 化UPS必备的功率模块与增加的切换装置的配合，实现了现有充电模 块的功能，即简便地实现了模块化UPS中电池的充电；本专利技术还可根 据UPS配置的电池容量灵活配置实现充电模块的功能的功率模块，大 大降低了成本及系统配置的复杂性，提高了产品的可靠性，增强了产 品的竟争力。附图说明图1为模块化UPS的结构示意图；图2为使用单直流母线和单组电池的BOOST型PFC电路的UPS的 拓朴结构；图3为使用双直流母线和两组电池的BOOST型PFC电路的UPS的 拓朴结构；图4为本专利技术模块化UPS中实现电池充电的方法流程图；图5为采用本专利技术所述方法的功率模块输入输出接口的切换示意图；图6为模块化UPS采用单相单直流时，采用本专利技术所述方法的功 率模块输入输出接口的切换示意图；图7为模块化UPS采用单相双直流时，采用本专利技术所述方法的功 率模块输入输出接口的切换示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述，其中，图l、图2、图3 已在
技术介绍
中加以描述，此处不再赘述。模块化UPS在应用时一般会配置至少一个冗余的功率模块，而且 实际工作时系统负载一般不会超过8 0%,大部分时间只有少于5 0%的负 载。而功率模块的PFC电路在输入交流电压峰值小于电池电压时，是 可以实现可控而稳定的直流电压输出给电池充电的。如果可以保证功 率模块的输入交流电压峰值在任意情况下始终小于电池电压，那么功 率模块的PFC电路完全可以在任意情况下完成给电池充电的任务，实 现额外配置的充电模块的功能。因此，本专利技术提出了一种将冗余的功 率模块充当充电模块使用，而不必另外配置充电模块就能简便实现模 块化UPS中电池充电的方法。参照图4，所述方法包括以下步骤步骤401:将以充电模块模式工作的功率模块的交流输入接口切 换至与模块化UPS的逆变输出母线相连；步骤402:将所述功率模块的直流接口切换至与模块化UPS的电 池相连；步骤403:禁用所述功率模块的逆变输出接口；实际操作中，一 般通过将所述功率模块的逆变输出电路关闭或者将所述功率模块的逆 变输出接口切换至与模块化UPS的逆变输出母线断开的状态来实现该功率模块以功率模块模式工作时，该功率才莫块的交流输入接口接 至模块化UPS的单相或三相交流输入母线；直流接口接至模块化UPS 的直流母线；逆变输出接口接至模块化UPS的单相或三相逆变输出母 线。此时，功率模块从系统交流输入获取能量并提供逆变交流输出供给负载。功率模块按图4所示步骤切换到以充电模块模式工作时，该功率 模块的交流输入接口通过切换装置接至模块化UPS的单相或三相逆变 输出母线上；直流接口通过切换装置接至模块化UPS的电池；逆变输 出接口通过切换装置与模块化UPS的单相或三相逆变输出母线断开或 者将逆变输出电路关闭。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化ＵＰＳ中实现电池充电的方法，其特征在于，包括以下步骤：ａ、将以充电模块模式工作的功率模块的交流输入接口切换至与模块化ＵＰＳ的逆变输出母线相连；ｂ、将所述功率模块的直流接口切换至与所述模块化ＵＰＳ的电池相连；ｃ、禁用所述功率模块的逆变输出接口。

【技术特征摘要】
1、一种模块化UPS中实现电池充电的方法，其特征在于，包括以下步骤a、将以充电模块模式工作的功率模块的交流输入接口切换至与模块化UPS的逆变输出母线相连；b、将所述功率模块的直流接口切换至与所述模块化UPS的电池相连；c、禁用所述功率模块的逆变输出接口。2、 如权利要求1所述的模块化UPS中实现电池充电的方法，其 特征在于所述步骤c中，通过将所述功率模块的逆变输出电路关闭 或者将所述功率模块的逆变输出接口切换至与所述模块化UPS的逆 变输出母线断开的状态实现对所述功率模块的逆变输出接口的禁用。3、 如权利要求2所述的模块化UPS中实现电池充电的方法，其 特征在于所述功率模块的交流输入接口、直流接口及逆变输出接口 的切换操作是分别通过切换装置实现的。4、 如权利要求3所述的模块化UPS中实现电池充电的方法，其 特征在于所述切换装置在所述功...

【专利技术属性】
技术研发人员：林东华，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]