[发明专利]不间断供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信及计算机领域，具体而言，涉及一种不间断供电系统(Uninterruptible Power Systems，简称为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：传统单机UPS、集中旁路的模块化UPS系统、分散旁路的模块化UPS系统，下面对这几种UPS分别进行说明。

1.传统单机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包括：旁路电源、主电源、旁路开关、输入开关、AC/DC整流、监控、DC/AC逆变、电池组、自动旁路开关、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种工作模式：

第一种，输入交流主电源正常时，主电源交流电(AC-AlternatingCurrent)经过AC/DC整流变换成直流(DC-Direct Current)，直流再经过DC/AC逆变换成交流供电给负载。同时，主电源给后备电池组充电。

第二种，主电源异常时，后备电池组经过DC/AC逆变成交流电供电给负载。

第三种，当系统带载超出逆变器(DC/AC逆变)过载能力、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修开关给负载不间断的供电。

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。

集中式自动旁路的模块化UPS系统和分散式自动旁路的模块化UPS系统(以下分别简称集中旁路模块化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、旁路开关、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、手动维修开关。功率模块包括PFC整流和DC/AC逆变，多个功率模块进行并联，并且，并联的所有功率模块连接至一个自动旁路开关，通过主电源及电池组供电时，与传统单机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，由自动旁路开关模块自动切换到旁路电源供电。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，自动旁路模块，自动旁路开关通常也称静态开关)是系统的单点故障点，如果该模块故障，尽管有功率模块冗余，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)该自动旁路模块一般采用可控硅器件，存在导通电压降而使系统增加效率损失约1％。

4)该自动旁路模块的存在使系统的成本增加。

5)该自动旁路模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)自动旁路开关的存在，要求逆变电压必须一直同步旁路电源电压，当旁路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高。

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：旁路电源、主电源、旁路开关、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系统的功率模块的功能相同，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(单个模块超出过载能力，或者过温或者故障)而需要转旁路电源供电时，所有功率模块都得统一同时进行切换。该系统存在以下问题：