[发明专利]不间断电源电池共用系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及不间断电源电池共用领域，尤其是一种不间断电源电池共用系统及其控制方法。

背景技术

现代数据中心等对电能质量要求比较高的场所都配备有不间断电源，为了进一步提高供电系统的可靠性，通常采用多机并联冗余或N+X冗余技术，由两台或两台以上UPS提供电能。传统电池组配置方式为，每台UPS均配备独立的电池组，当某台UPS故障时，与之配备的电池也呆滞不用，降低了蓄电池的利用率。尤其是超大功率的后备时间长的场合，其配备的电池所投入的成本将与UPS整机的成本相当甚至更高。急需要一种多机共用电池组的解决方案，使得UPS多机冗余时，所需要的电池组需求量可以减少。多台UPS同时使用时，某UPS主机故障后，其所配电池组可为别的UPS主机提供备用电池的功能，增加其后备时间，提高系统可靠性。

现有共用电池组方案主要包括由电池组通过高速开关分时为不同逆变系统提供能量的方法；各UPS协同管理各电池组充放电及保护逻辑；通过单向开关器件隔离各系统母线的方法。这些方法都能够实现电池组功能的功能，但其控制方案复杂，且需要解决电池均流及UPS间环流的各种复杂问题，这些问题处理不好，必然增加了故障点的危险，并且实现方法复杂，维护成本较高。

专利201010131241.1中所诉电池组共用的方案中，蓄电池放电的控制较为复杂，需要各自形成控制环路实现蓄电池对每台UPS功能的差异性；对蓄电池的充电功能也需要解决不均流的问题，母线非隔离等问题，可能出现某单台UPS充电回路承担多台UPS负载，最终由于电池电压过低导致所有UPS停机的危险。

专利201010158022.2也需要解决多台UPS主机同时为共用电池组充电的不均流问题，在原有UPS设计的基础上需要更多的控制算法的设计和验证等工作。

201010197880.8虽然用单向导通单元将共用电池组的UPS主机进行简单隔离，降低了故障点扩大的范围，但未完全杜绝故障点扩大的风险，母线充电的不均流问题仍然存在，需要增加相应算法进行均流控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种不间断电源电池共用系统及其控制方法，为提高冗余UPS中电池组的利用率，延长设备备用时间，电路结构简单、成本低，无需解决电池均流及UPS间环流等复杂问题，控制方法简单,不增加系统故障点的危险，具备可靠高性的电池共用系统。

本发明采用以下方案实现：一种不间断电源电池共用系统，其特征在于：包括第一切换电路、第二切换电路、第三切换电路、第一电压采样电路、第二电压采样电路、第三电压采样电路、第四电压采样电路和控制模块；

所述控制模块连接所述第一切换电路控制端、所述第二切换电路控制端、所述第三切换电路控制端、第一UPS主机控制端和第二UPS主机控制端，所述控制模块还连接所述第一电压采样电路输出端、所述第二电压采样电路输出端、所述第三电压采样电路输出端和所述第四电压采样电路输出端；

所述第一UPS主机母线连接所述第一电压采样电路输入端和所述第一切换电路一端，所述第一切换电路另一端连接所述第二电压采样电路输入端、所述第三切换电路一端和第一UPS蓄电池；

所述第二UPS主机母线连接所述第三电压采样电路输入端和所述第二切换电路一端，所述第二切换电路另一端连接所述第四电压采样电路输入端、所述第三切换电路另一端和第二UPS蓄电池；

所述第一切换电路包括并联的第一主开关和第一缓冲电路，所述第一缓冲电路由第一辅助开关和第一缓冲电阻串联构成；所述第二切换电路包括并联的第二主开关和第二缓冲电路，所述第二缓冲电路由第二辅助开关和第二缓冲电阻串联构成；所述的第三切换电路由第三主开关构成。

在本发明一实施例中，所述第三切换电路还包括一并联在所述第三主开关两端的第三缓冲电路，所述第三缓冲电路由第三辅助开关和第三缓冲电阻串联构成。

本发明还提供一种不间断电源电池共用系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块监控第一UPS主机和第二UPS主机运行状态，用于判断第一UPS蓄电池放电回路和第二UPS蓄电池放电回路是否正常，并根据第一UPS主机母线电压、第二UPS主机母线电压、第一UPS蓄电池电压和第二UPS蓄电池电压控制第一切换电路的第一主开关和第一辅助开关、第二切换电路的第二主开关和第二辅助开关以及第三切换电路的第三主开关的工作状态，具体步骤如下：