一种给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统技术方案

本发明专利技术提供一种给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，包括：锂电池系统、双路供电输出回路以及双路通讯信号输出回路，所述锂电池系统分别与主用UPS和备用UPS相连接，所述主用UPS包括第一整流器、第一逆变器和第一旁路开关，所述备用UPS包括第二整流器、第二逆变器和第二旁路开关，市电通过所述第一整流器连接至所述第一逆变器，所述第一逆变器连接至负载，所述第二整流器通过所述第二逆变器连接至所述第一旁路开关，所述第一旁路开关连接至所述负载，所述第二旁路开关与市电连接。本发明专利技术能够同时给两台串联热备份UPS供电，并且进行相互通信；在此基础上，两路通讯回路互不干扰，且具有保护功能，可靠性和稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统
本专利技术涉及一种锂电池电源系统，尤其涉及一种给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统。
技术介绍
在工业制造和信息化领域，设备配套供电系统的连续稳定运行，是保证设备正常运行的前提。不间断电源，即UninterruptedPowerSupply,简称UPS是一种为重要设备提供“备用电源”的设备。当市电未断电时，不稳定的市电经过UPS转换后，可以给设备提供稳定的供电；当市电断开时，UPS由市电模式无缝切换到电池模式，电池输出的直流电逆变为交流电，给设备供电，整个过程中可以保证设备不掉电，留下充足的响应时间，来让操作人员进行停止工序，来保存数据等工作。更进一步，在对供电稳定性要求更为严格的银行等重大信息设备场所，采用冗余设计的热备份UPS方案是十分有必要的。热备份UPS，即两台UPS在线备份，当一台UPS出现故障时，另一台冗余UPS能迅速接替故障UPS工作。目前UPS的供电电池以铅酸电池较多，但是随着锂电池技术的发展，和国家对新能源技术的大力支持，采用高可靠性，高能量密度的磷酸铁锂电池，作为UPS的供电电池，成为了UPS系统技术必然的发展方向。热备份UPS采用一组锂电池，同时给UPS和与它串联的冗余UPS供电，那么，除了不间断供电之外，如何进行相互通信，这对锂电池系统提出了新的技术要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种能够同时给两台串联热备份UPS供电，并且进行相互通信的锂电池电源系统。对此，本专利技术提供一种给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，包括：锂电池系统、双路供电输出回路以及双路通讯信号输出回路，所述锂电池系统分别与主用UPS和备用UPS相连接，所述主用UPS包括第一整流器、第一逆变器和第一旁路开关，所述备用UPS包括第二整流器、第二逆变器和第二旁路开关，市电通过所述第一整流器连接至所述第一逆变器，所述第一逆变器连接至负载，所述第二整流器通过所述第二逆变器连接至所述第一旁路开关，所述第一旁路开关连接至所述负载，所述第二旁路开关与市电连接；在正常工作时，市电经过所述主用UPS的第一整流器和第一逆变器连接至所述负载输出；当所述主用UPS出故障时，所述主用UPS的第一旁路开关打开，切换到旁路模式，市电经过所述备用UPS的第二整流器和第二逆变器连接至负载输出，再通过所述主用UPS的第一旁路开关连接至负载输出，此时所述备用UPS开始带负载工作；在市电断开时，所述锂电池系统输出直流电，经过所述主用UPS的第一逆变器连接至负载输出；当所述主用UPS出故障时，所述主用UPS的第一旁路开关打开，切换到旁路模式，所述锂电池系统输出直流电经过所述备用UPS的第二逆变器，再通过所述主用UPS的第一旁路开关连接至负载输出，此时所述备用UPS开始带负载工作。本专利技术的进一步改进在于，所述锂电池系统采用了所述双路供电输出回路（也称两路动力回路），电池包的正负极分别连接至电池管理系统的正负极，所述电池包的动力输出正端和动力输出负端分别与所述主用UPS和备用UPS相连接，所述电池包的动力输出正端直接与所述电池包的正极相连，所述电池包的动力输出负端与所述电池包的负极之间有设置有MOS开关以实现主回路的开闭控制；当市电断开时，如果所述主用UPS工作正常，则所述锂电池系统给所述主用UPS供电；当所述主用UPS出故障时，所述锂电池系统给所述备用UPS供电。本专利技术的进一步改进在于，所述锂电池系统包括B+端螺孔、B-端螺孔、P+端螺孔和P-端螺孔，所述电池包的正极通过导线连接至所述B+端螺孔，所述电池包的负极通过导线连接至所述B-端螺孔，所述电池包的动力输出正端连接至所述P+端螺孔，所述电池包的动力输出负端连接至所述P-端螺孔，所述P+端螺孔连接至接线端子的正极，所述P-端螺孔连接至接线端子的负极，然后再通过一分二连接线，分为两个并联的输出口以分别连接至所述主用UPS的电池输入和所述备用UPS的电池输入。本专利技术的进一步改进在于，所述锂电池系统还包括电流检测单元、放电控制单元和充电控制单元，所述B-端螺孔通过所述电流检测单元连接至所述放电控制单元，所述放电控制单元通过所述充电控制单元连接至所述P-端螺孔，所述放电控制单元通过接收MCU的控制信号实现放电MOS管的打开与关闭控制，进而实现使能或失能放电；所述充电控制单元通过接收MCU的控制信号实现充电MOS管的打开与关闭控制，进而实现使能或失能充电。本专利技术的进一步改进在于，还包括通讯电路，所述通讯电路中包括MCU，所述主用UPS和备用UPS分别通过所述通讯电路的MCU连接至所述锂电池系统以实现通讯，这两路通讯信号分别独立输出以形成双路通讯信号输出回路。本专利技术的进一步改进在于，所述通讯电路包括第一通讯信号光耦隔离模块，所述第一通讯信号光耦隔离模块还包括第一通讯发送信号光耦隔离单元、第一通讯接收信号光耦隔离单元和第一瞬态电压抑制单元，所述第一通讯发送信号光耦隔离单元和第一通讯接收信号光耦隔离单元分别与所述第一瞬态电压抑制单元相连接所述第一通讯接收信号光耦隔离单元和第一通讯发送信号光耦隔离单元分别与MCU的第一通讯信号收发端口相连接；所述第一通讯发送信号光耦隔离单元和第一通讯接收信号光耦隔离单元均通过光隔离芯片实现串口通讯信号的传递。本专利技术的进一步改进在于，所述第一瞬态电压抑制单元包括第一瞬态电压抑制二极管、第二瞬态电压抑制二极管、第三瞬态电压抑制二极管和第四瞬态电压抑制二极管，所述第一瞬态电压抑制二极管和第二瞬态电压抑制二极管的负极分别连接至接线端子，所述第三瞬态电压抑制二极管的正极连接至所述第一瞬态电压抑制二极管的正极，所述第四瞬态电压抑制二极管的正极连接至所述第二瞬态电压抑制二极管的正极，所述第三瞬态电压抑制二极管的负极和第四瞬态电压抑制二极管的负极均连接至所述第一通讯发送信号光耦隔离单元和第一通讯接收信号光耦隔离单元的接地端；当所述通讯电路所在的通讯回路瞬态电压过高时，通过所述第一瞬态电压抑制单元实现分流。本专利技术的进一步改进在于，所述通讯电路还包括第二通讯信号光耦隔离模块，所述第二通讯信号光耦隔离模块包括第二通讯发送信号光耦隔离单元、第二通讯接收信号光耦隔离单元和第二瞬态电压抑制单元，所述第二通讯发送信号光耦隔离单元和第二通讯接收信号光耦隔离单元分别与所述第二瞬态电压抑制单元相连接，所述第二通讯接收信号光耦隔离单元和第二通讯发送信号光耦隔离单元分别与MCU的第二通讯信号收发端口相连接；所述第二通讯发送信号光耦隔离单元和第二通讯接收信号光耦隔离单元均通过光隔离芯片实现串口通讯信号的传递。本专利技术的进一步改进在于，所述第二瞬态电压抑制单元包括第五瞬态电压抑制二极管、第六瞬态电压抑制二极管、第七瞬态电压抑制二极管和第八瞬态电压抑制二极管，所述第五瞬态电压抑制二极管和第六瞬态电压抑制二极管的负极分别连接至接线端子，所述第七瞬态电压抑制二极管的正极连接至所述第五瞬态电压抑制二极管的正极，所述第八瞬态电压抑制二极管的正极连接至所述第六瞬态电压抑制二极管的正极，所述第七瞬态电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，其特征在于，包括：锂电池系统、双路供电输出回路以及双路通讯信号输出回路，所述锂电池系统分别与主用UPS和备用UPS相连接，所述主用UPS包括第一整流器、第一逆变器和第一旁路开关，所述备用UPS包括第二整流器、第二逆变器和第二旁路开关，市电通过所述第一整流器连接至所述第一逆变器，所述第一逆变器连接至负载，所述第二整流器通过所述第二逆变器连接至所述第一旁路开关，所述第一旁路开关连接至所述负载，所述第二旁路开关与市电连接；/n在正常工作时，市电经过所述主用UPS的第一整流器和第一逆变器连接至所述负载输出；当所述主用UPS出故障时，所述主用UPS的第一旁路开关打开，切换到旁路模式，市电经过所述备用UPS的第二整流器和第二逆变器连接至负载输出，再通过所述主用UPS的第一旁路开关连接至负载输出，此时所述备用UPS开始带负载工作；/n在市电断开时，所述锂电池系统输出直流电，经过所述主用UPS的第一逆变器连接至负载输出；当所述主用UPS出故障时，所述主用UPS的第一旁路开关打开，切换到旁路模式，所述锂电池系统输出直流电经过所述备用UPS的第二逆变器，再通过所述主用UPS的第一旁路开关连接至负载输出，此时所述备用UPS开始带负载工作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，其特征在于，包括：锂电池系统、双路供电输出回路以及双路通讯信号输出回路，所述锂电池系统分别与主用UPS和备用UPS相连接，所述主用UPS包括第一整流器、第一逆变器和第一旁路开关，所述备用UPS包括第二整流器、第二逆变器和第二旁路开关，市电通过所述第一整流器连接至所述第一逆变器，所述第一逆变器连接至负载，所述第二整流器通过所述第二逆变器连接至所述第一旁路开关，所述第一旁路开关连接至所述负载，所述第二旁路开关与市电连接；
在正常工作时，市电经过所述主用UPS的第一整流器和第一逆变器连接至所述负载输出；当所述主用UPS出故障时，所述主用UPS的第一旁路开关打开，切换到旁路模式，市电经过所述备用UPS的第二整流器和第二逆变器连接至负载输出，再通过所述主用UPS的第一旁路开关连接至负载输出，此时所述备用UPS开始带负载工作；
在市电断开时，所述锂电池系统输出直流电，经过所述主用UPS的第一逆变器连接至负载输出；当所述主用UPS出故障时，所述主用UPS的第一旁路开关打开，切换到旁路模式，所述锂电池系统输出直流电经过所述备用UPS的第二逆变器，再通过所述主用UPS的第一旁路开关连接至负载输出，此时所述备用UPS开始带负载工作。


2.根据权利要求1所述的给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，其特征在于，所述锂电池系统采用了所述双路供电输出回路，电池包的正负极分别连接至电池管理系统的正负极，所述电池包的动力输出正端和动力输出负端分别与所述主用UPS和备用UPS相连接，所述电池包的动力输出正端直接与所述电池包的正极相连，所述电池包的动力输出负端与所述电池包的负极之间有设置有MOS开关以实现主回路的开闭控制；当市电断开时，如果所述主用UPS工作正常，则所述锂电池系统给所述主用UPS供电；当所述主用UPS出故障时，所述锂电池系统给所述备用UPS供电。


3.根据权利要求2所述的给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，其特征在于，所述锂电池系统包括B+端螺孔、B-端螺孔、P+端螺孔和P-端螺孔，所述电池包的正极通过导线连接至所述B+端螺孔，所述电池包的负极通过导线连接至所述B-端螺孔，所述电池包的动力输出正端连接至所述P+端螺孔，所述电池包的动力输出负端连接至所述P-端螺孔，所述P+端螺孔连接至接线端子的正极，所述P-端螺孔连接至接线端子的负极，然后再通过一分二连接线，分为两个并联的输出口以分别连接至所述主用UPS的电池输入和所述备用UPS的电池输入。


4.根据权利要求3所述的给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，其特征在于，所述锂电池系统还包括电流检测单元、放电控制单元和充电控制单元，所述B-端螺孔通过所述电流检测单元连接至所述放电控制单元，所述放电控制单元通过所述充电控制单元连接至所述P-端螺孔，所述放电控制单元通过接收MCU的控制信号实现放电MOS管的打开与关闭控制，进而实现使能或失能放电；所述充电控制单元通过接收MCU的控制信号实现充电MOS管的打开与关闭控制，进而实现使能或失能充电。


5.根据权利要求1至4任意一项所述的给串联热备份不间断电源供电的锂电池电源系统，其特征在于，还包括通讯电路，所述通讯电路中包括MCU，所述主用UPS和备用UPS分别通过所述通讯电路的MCU连接至所述锂电池系统以实现通...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕安平，王磊，单标，陈浩，熊能，
申请(专利权)人：深圳科士达科技股份有限公司，深圳科士达新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44