[发明专利]一种可拓展电池组不间断电源综合配电装置

说明书

一种UPS系统，包括机架，以及容纳在机架内的多个组件；所属机架内包括电源模块，电池模块，断路器，旁路开关，显示模块，主控制模块，冗余控制模块和输出变压器；电源模块、电池模块、主控制模块和冗余控制模块可通过机架的前部移除和插入；在正常操作期间，使用第一电源路径，电源模块为负载提供电源功率，电源模块从市电输入接收交流电并流向AC/DC转换器，转换的直流电用于为电池模块充电并为变压器供电，变压器为输出的关键负载产生稳定的电压到负载上；如果UPS组件故障导致UPS系统无法运行，或者如果需要将UPS从电源路径中取出，则旁路开关闭合，从而创建从输入的市电电源路径直接到可选输出AC/DC转换器，并通过变压器输出到负载。

技术领域

本发明总体上涉及电力供应源和系统，并且更具体地涉及不间断电源系统（UPS）以及使用诸如电池组，电源模块或电池充电器之类的具有机箱或机柜的配电系统。

背景技术

通常被称为“不间断电源系统”或“UPS系统”的不间断电源系统被用于多种目的。如为敏感或关键的应用装置（例如广泛的计算机网络）提供稳定，连续，不间断的电源。UPS系统的另一个常见用途是为电信设备提供电源保护。由于应用装置的类型，大小和配置，电源要求，信号要求等相差很大，本领域技术人员容易了解的是，一种尺寸并不适合所有应用装置，并且一种尺寸和形式的不间断供给系统不能满足所有应用装置的要求。确实，通常每种应用装置都需要明显不同配置的UPS系统。

UPS系统中使用的两个基本组件包括电池组和电源模块。在某些应用装置中，还希望在UPS系统中使用为电池充电的充电器。电池组具有正极端子和负极端子，可以将它们并联或串联连接在一起，以提供所需的组合直流电压和电流。本身领域技术人员所熟知的，电源模块与电池组有很大不同，电源模块可以用于信号调节以及将直流电转换为交流电。由于电源模块通常通过电信号进行控制，从而具有多个输入和多个输出。因此，电源模块所使用的端子连接器要比带有多个输入引脚和多个输出引脚的电池组复杂得多。

UPS系统是使用机箱或机柜构建的，该机箱或机柜用于组织和支持电池组和电源模块的垂直堆叠。如专利文献1就公开了一种可扩展容量的不间断电源综合配电设备，包括不间断电源综合配电柜A、不间断电源综合配电柜B以及电池柜，不间断电源综合配电柜A和B包括底部带有滚轮的配电柜柜体、安装于配电柜柜体背面的多组电池输入航空插座、安装于配电柜柜体内的逆变器、输入电源切换母排、输出配电母排，电池柜包括底部带有滚轮的电池柜柜体，安装于电池柜柜体内的蓄电池组，电池柜柜体的背面设有串联输出正极接口、串联输出负极接口、并联输出接头、中性接头。

数据中心也是UPS系统常用的应用配置，如专利文献2就公开了一种包括集成的不间断电力系统的模块化处理单元，在其中在设施AC线路网和处理电路负载之间发生PFC升压AC到DC转换。在说明性的数据中心设施中，配电架构包括机架可安装的处理单元的模块化阵列，每一个机架可安装的处理单元具有处理网络相关的处理任务的处理电路。与每一个模块化处理单元相关联的是向网络处理电路供应操作电力的集成的不间断电源(UPS)。每一个UPS包括跨DC总线能够选择性地连接的电池以及将AC输入电压转换为DC总线上的单个输出电压的AC到DC整流器。调节的DC总线电压可以接近于电池的全充满电压。

专利文献1：CN111211492A；

专利文献2：CN101803148B。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：随着电力系统的持续快速发展，不间断电源(UPS)的需求大大增加。电池组作为UPS的后备电源，其性能的好坏直接关系到整个系统的可靠运行。并且，对于不间断电源（UPS）和其他电池应用，能量存储系统的可靠性和成本是两个非常重要的参数，现有技术中通常会根据负载预设相应数量的电源，系统调节能力较弱。因此，增加电源负载自动调节以及故障预测调整是电池管理系统（BMS）的两个重要功能。传统的电池组供电与检测系统存在着诸多弊端，例如可靠性差、功耗高、灵活性差等；并且电池管理系统的落后，也导致热管理和安全管理存在缺陷；另外由于采用有线传输的方式，当电池节点数目增多时，存在着布线繁琐，维护困难等问题，严重的甚至引起火灾事故。