一种模块化高可靠性UPS制造技术

本实用新型专利技术涉及一种模块化高可靠性UPS，包括交流工作支路、储能工作支路、交流旁路供电支路和维修旁路供电支路，储能单元中的存储电能的部分由至少一个波士顿三元单体电池构成。使用波士顿三元电池能够有效降低储能单元的体积，进而降低UPS的体积，有利于UPS设备的运输和放置，丰富了UPS设备的应用场合，适合为银行、医院、军队、电力系统等部门的重要负荷供电，尤其适合布置空间紧张的场所。并且，当其中有部分供电线路出现故障时，能够通过调节来使用其他正常的供电线路进行供电，满足了UPS的不间断供电要求，提升了UPS工作的可靠性。

A modular high reliability UPS

The utility model relates to a modular high reliability UPS, including communication branch, storage circuit, AC bypass power supply branch and maintenance bypass power supply branch, energy storage power units can be in part by at least one single battery composed of three yuan in Boston. Boston three yuan battery can effectively reduce the volume of the storage unit, thereby reducing the volume of UPS to UPS equipment transportation and placement, enriches the application of UPS equipment, suitable for the important load bank, hospital, military, electric power system and other departments, especially for the layout of tight places. And, when some of the power supply line failure, can be adjusted to use other normal power supply line to meet the UPS uninterruptible power supply requirements, improve the reliability of UPS work.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模块化高可靠性UPS。
技术介绍
UPS作为一种使用范围很广泛的保障用电力供应的设备，在近年来呈现出快速增长的势头。在银行、医院、军队、电力系统等行业某些关键设备突然断电会造成重大损失，因此确保这些关键设备有可靠稳定的电力供应就显得尤为重要。由于UPS设备的容量越来越大，后备时间要求越来越长。如果系统集成度低、功率密度小，会导致设备体积很大，造成用户设备安装空间的紧张。在空间日益紧张的今天，减小设备体积将会产生较大的经济价值和社会价值。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种模块化高可靠性UPS，用以解决传统的UPS设备的体积较大的问题。为实现上述目的，本技术的方案包括一种UPS，包括交流工作支路、储能工作支路、交流旁路供电支路和维修旁路供电支路，这四条支路的一端均用于输入连接交流电，所述交流工作支路与储能工作支路并联设置，所述交流工作支路的另一端通过一个逆变单元连接静态开关切换单元的第一输入端，所述交流工作支路上串设有整流单元，所述储能工作支路上设置有储能单元，所述交流旁路供电支路的另一端连接所述静态开关切换单元的第二输入端，所述静态开关切换单元的输出端连接互锁开关单元的第一输入端，所述维修旁路供电支路的另一端连接所述互锁开关单元的第二输入端，所述互锁开关单元的输出端为所述UPS的电能输出端；所述储能单元中用于存储电能的部分由至少一个波士顿三元单体电池构成。所述储能单元包括至少一个电池模块，所述电池模块包括一个由至少两个单体电池单元串联构成的电池组，所述单体电池单元由至少两个波士顿三元单体电池并联构成。所述电池模块还包括电池箱体、充电机和BMS，所述电池组、充电机和BMS集成设置在对应的电池箱体内。所述储能单元包括5组并联设置的电池模块组，每组电池模块组由两个所述电池模块串联构成。所述UPS包括一个柜体，所述柜体按照柜体的深度方向分为两部分，分别为电源主柜体和电池柜体；所述电池箱体为长度数值、宽度数值和高度数值依次减小的长方体电池箱体，各长方体电池箱体在电池柜体内沿着电池柜体的高度方向上下依次布置，且各长方体电池箱体的高度方向与电池柜体的高度方向平行。所述静态开关切换单元包括第一切换模块和第二切换模块，所述第一切换模块的一端为所述静态开关切换单元的第一输入端，所述第二切换模块的一端为所述静态开关切换单元的第二输入端，所述第一切换模块的另一端和第二切换模块的另一端连接；所述第一切换模块和第二切换模块均为控制开关。所述控制开关包括三个单相切换开关，所述单相切换开关为由两个反向并联的开关管构成的开关管组。所述互锁开关单元由具有互锁功能的两个断路器构成，所述两个断路器的一端分别为所述互锁开关单元的第一输入端和第二输入端，所述两个断路器的另一端相连接。所述电源主柜体内沿高度方向从高到低依次布设所述整流单元、所述逆变单元、所述静态开关切换单元、所述互锁开关单元和所述UPS的输入输出端。所述整流单元包括依次连接的EMI滤波模块、第一整流模块、PFC模块、全桥移相模块、第二整流模块和LC滤波模块。本技术中，利用波士顿三元单体电池构成UPS中的储能部分，波士顿三元电池是目前国内功率密度最高的电池，同等体积下，其功率最高，所以，相对于现有的其他常规电池，在满足功率要求的情况下，使用波士顿三元电池能够有效降低储能单元的体积，进而降低UPS的体积，有利于UPS设备的运输和放置，丰富了UPS设备的应用场合，适合为银行、医院、军队、电力系统等部门的重要负荷供电，尤其适合布置空间紧张的场所。而且，该UPS设备不仅功率密度高，体积小，而且运行模式多，功能齐全。该UPS具有交流供电模式、储能供电模式、交流旁路供电模式和维修旁路供电模式四种供电模式。当其中有供电线路出现故障时，能够通过调节来使用其他正常的供电线路进行供电，满足了UPS的不间断供电要求，提升了UPS工作的可靠性。附图说明图1是UPS的原理示意图；图2是储能单元的整体组成结构示意图；图3是电池包的结构示意图；图4是BMS的程序逻辑控制示意图；图5是充电机的程序逻辑控制示意图；图6是电池包与UPS总监控的通讯示意图；图7是电池柜体的结构示意图；图8是电源主柜体的结构示意图；图9是整流单元的结构示意图；图10是逆变单元的结构示意图；图11是STS静态开关切换单元的结构示意图；图12是交流供电时的能量流动示意图；图13是储能供电时的能量流动示意图；图14是交流旁路供电时的能量流动示意图；图15是维修旁路供电时的能量流动示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。如图1所示，本技术提供的UPS包括交流工作支路、储能工作支路、交流旁路供电支路和维修旁路供电支路，这四条支路的一端均用于连接交流电，交流工作支路与储能工作支路并联设置，交流工作支路的另一端通过一个DC/AC逆变单元连接STS静态开关切换单元的第一输入端，交流工作支路上串设有AC/DC整流单元，储能工作支路上设置有储能单元，交流旁路供电支路的另一端连接STS静态开关切换单元的第二输入端，STS静态开关切换单元的输出端连接互锁开关单元的第一输入端，维修旁路供电支路的另一端连接互锁开关单元的第二输入端，互锁开关单元的输出端为UPS的电能输出端。在本实施例中，互锁开关单元以机械互锁断路器为例。本实施例中，该UPS为三相UPS，输出三相交流电。其中，储能单元的基本组成单位为波士顿三元单体电池，即由至少一个波士顿三元单体电池构成。波士顿三元单体电池的体积能量密度较高，高达490Wh/L，所以，同样功率下，占用体积较小。由于波士顿三元电池属于目前市场上已有的电池，所以，这里不再对电池本身进行详细说明。另外，储能单元中的波士顿三元单体电池的个数以及单体电池之间的具体连接关系是可以根据实际需要进行实际设定的。本实施例给出了一种具体的结构，具体如下：储能单元包括至少一个电池模块(在本实施例中，电池模块也称为电池包，以下统一称为电池包)，各电池包包括一个由至少两个单体电池单元串联构成的电池组，单体电池单元由至少两个波士顿三元单体电池并联构成。而且，在本实施例中给出具体的参数，比如一个电池包配置单体电池的个数为160只，具体为：电池包内包括一个由16个单体电池单元串联构成的电池组，每个单体电池单元由10个波士顿三元单体电池并联构成。所以，单个电池包根据实际设置能够使其电气参数为58.4V/53Ah。而且，本实施例中，储能单元包括5组并联设置的电池包组，每组电池包组由两个电池包串联构成，如图2所示。串并联组成的储能单元的好处在于，如果某一只电池包出现故障，只是该电池包所在的串联线路不能正常工作，其它四个串联线路仍然可以正常为供电，大大提高UPS系统的可靠性。另外，电池包的外部接口采用航空插头，可以实现快速连接，当某一只电池包出现故障时，可以在系统不停电的情况下，对故障电池包进行更换，能够大大缩短MTTR(平均维护时间)。作为UPS(不间断供电)系统而言，储能单元的这种串并联的连接形式，对于提高可靠性、缩短平均维护时间提供了有效保障。如图3所示，电池包内集成设置有电池组、电池管理系统BMS和智能充电机，为了便于对单体电池进行有效充电，一个电池包中设置有两个充电机。内置的BM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化高可靠性UPS，其特征在于，包括交流工作支路、储能工作支路、交流旁路供电支路和维修旁路供电支路，这四条支路的一端均用于输入连接交流电，所述交流工作支路与储能工作支路并联设置，所述交流工作支路的另一端通过一个逆变单元连接静态开关切换单元的第一输入端，所述交流工作支路上串设有整流单元，所述储能工作支路上设置有储能单元，所述交流旁路供电支路的另一端连接所述静态开关切换单元的第二输入端，所述静态开关切换单元的输出端连接互锁开关单元的第一输入端，所述维修旁路供电支路的另一端连接所述互锁开关单元的第二输入端，所述互锁开关单元的输出端为所述UPS的电能输出端；所述储能单元中用于存储电能的部分由至少一个波士顿三元单体电池构成。

【技术特征摘要】
1.一种模块化高可靠性UPS，其特征在于，包括交流工作支路、储能工作支路、交流旁路供电支路和维修旁路供电支路，这四条支路的一端均用于输入连接交流电，所述交流工作支路与储能工作支路并联设置，所述交流工作支路的另一端通过一个逆变单元连接静态开关切换单元的第一输入端，所述交流工作支路上串设有整流单元，所述储能工作支路上设置有储能单元，所述交流旁路供电支路的另一端连接所述静态开关切换单元的第二输入端，所述静态开关切换单元的输出端连接互锁开关单元的第一输入端，所述维修旁路供电支路的另一端连接所述互锁开关单元的第二输入端，所述互锁开关单元的输出端为所述UPS的电能输出端；所述储能单元中用于存储电能的部分由至少一个波士顿三元单体电池构成。2.根据权利要求1所述的模块化高可靠性UPS，其特征在于，所述储能单元包括至少一个电池模块，所述电池模块包括一个由至少两个单体电池单元串联构成的电池组，所述单体电池单元由至少两个波士顿三元单体电池并联构成。3.根据权利要求2所述的模块化高可靠性UPS，其特征在于，所述电池模块还包括电池箱体、充电机和BMS，所述电池组、充电机和BMS集成设置在对应的电池箱体内。4.根据权利要求2所述的模块化高可靠性UPS，其特征在于，所述储能单元包括5组并联设置的电池模块组，每组电池模块组由两个所述电池模块串联构成。5.根据权利要求3所述的模块化高可靠性UPS，其特征在于，所述UPS包括一个柜体，所述柜体按照柜体的深度方向分为两部...

【专利技术属性】
技术研发人员：文朝举，冯进喜，邹岩，张公全，刘志远，张明冉，陈璐明，皇利杰，李鹏军，兰殿星，夏德印，胡建超，刘天强，张省，田勤，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十七研究所，许继电源有限公司，许继电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41