[发明专利]一种模块化UPS中实现电池充电的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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的拓扑结构。图2为使用单直流母线和单组电池的UPS的拓扑结构，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的拓扑结构，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，而电池在充放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，额外配置的充电模块的功率容量也必须足够大，因此其成本较高。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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

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，所述切换装置在所述功率模块的内部或者外部。

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模块以充电模块模式工作。