一种不间断电源系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及it设备供电技术领域，特别涉及一种不间断电源系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着近年来it产业发展，对不间断供电的要求日益增加，对于应用于高密度数据中心的不间断电源系统(uninterruptible power system，ups)，不仅要为it设备供电，还要保证it设备运行的空调等辅助设备供电，电源需求会持续增加。在传统的数据中心供电方式中，一般采用基于双变换技术的在线式ups电源。这种在线式ups的主要缺点是在强电网供电环境下的电能损耗较大，运行成本较高且持续时间较短，当市电发生长时间故障时可能发生断电风险，因此需要一种智能化的新式低能耗可持续时间长的不间断电源系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种不间断电源系统及其控制方法，以提供一种低能耗且可持续时间长的不间断电源系统。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种不间断电源系统，所述不间断电源系统包括：
6.备用发电机组件、双电源切换装置、不间断电源储能装置、监测电路、不间断电源控制装置和中央处理模块；
7.双电源切换装置的第一输入端与市电连接；所述双电源切换装置的第二输入端与备用发电机组件连接，所述双电源切换装置的输出端与不间断电源储能装置的电能输入端连接，所述不间断电源储能装置的电能输出端与负载连接；
8.所述监测电路的输出端与所述中央处理模块连接，所述监测电路用于监测市电是否正常，并将检测结果发送给所述中央处理模块；
9.所述中央处理模块与所述双电源切换装置的控制端连接，所述中央处理模块用于当所述检测结果为市电正常时，控制双电源切换装置的第一输入端与双电源切换装置的输出端连接；
10.所述不间断电源控制装置的输出端与所述中央处理模块连接，所述不间断电源控制装置用于监测所述不间断电源储能装置的储能状态，当不间断电源储能装置的储能状态值低于最低储能阈值时，向所述中央处理模块发送储能装置亏电信号；
11.所述中央处理模块与所述备用发电机组件的控制端连接，所述中央处理模块用于当接收到储能装置亏电信号且检测结果为市电不正常时，控制所述双电源切换装置的第二输入端与双电源切换装置的输出端连接，控制所述备用发电机组件发电。
12.可选的，所述不间断电源储能装置包括输入开关、多个不间断电源和输出开关；
13.所述输入开关的输入端与双电源切换装置的输出端连接，所述输入开关的多个输出端分别与多个所述不间断电源的电能输入端连接，多个所述不间断电源的电能输出端分别与输出开关的多个输入端连接，所述输出开关的输出端与负载连接；
14.所述输入开关的控制端和所述输出开关的控制端分别与所述不间断电源控制装置连接；
15.所述不间断电源控制装置用于监测多个所述不间断电源的储能状态，并根据每个不间断电源的储能状态控制所述输入开关使储能状态值低于最低储能阈值的不间断电源的电能输入端与所述双电源切换装置的输出端接通，控制所述输出开关使满足电能输出条件的不间断电源的电能输出端与负载接通。
16.可选的，所述不间断电源储能装置还包括检修开关，所述检修开关的一端与输入开关的输入端连接，所述检修开关的另一端与输出开关的输出端连接。
17.可选的，所述不间断电源的数量为三个。
18.可选的，所述备用发电机组件包括多个备用发电机组和备用发电机控制系统；
19.所述备用发电机控制系统分别与中央处理模块和多个所述备用发电机组的控制端连接，多个所述备用发电机组的输出端均与双电源切换装置的第二输入端连接。
20.可选的，所述备用发电机组的数量为两个。
21.一种不间断电源系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
22.通过监测电路监测市电是否正常，获得检测结果；
23.通过中央处理模块当所述检测结果为市电正常时，控制双电源切换装置的第一输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用市电为不间断电源储能装置供电；
24.通过不间断电源控制装置监测不间断电源储能装置的储能状态，当不间断电源储能装置的储能状态值低于最低储能阈值时，向所述中央处理模块发送储能装置亏电信号；
25.通过中央处理模块当接收到储能装置亏电信号且检测结果为市电不正常时控制双电源切换装置的第二输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用备用发电机组件为不间断电源储能装置供电，控制所述备用发电机组件发电。
26.可选的，所述通过中央处理模块当所述检测结果为市电正常时，控制双电源切换装置的第一输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用市电为不间断电源储能装置供电；当所述检测结果为市电不正常时，控制双电源切换装置的第二输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用备用发电机组件为不间断电源储能装置供电，之后还包括：
27.通过不间断电源控制装置监测多个所述不间断电源的储能状态；
28.根据每个不间断电源的储能状态控制输入开关使储能状态值低于最低储能阈值的不间断电源的电能输入端与双电源切换装置的输出端接通，为储能状态值低于最低储能阈值的不间断电源充电；
29.控制输出开关使满足电能输出条件的不间断电源的电能输出端与负载接通，为负载供电。
30.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
31.本发明公开了一种不间断电源系统及其控制方法，所述不间断电源系统包括：备用发电机组件、双电源切换装置、不间断电源储能装置、监测电路、不间断电源控制装置和中央处理模块；双电源切换装置的第一输入端与市电连接；所述双电源切换装置的第二输入端与备用发电机组件连接，所述双电源切换装置的输出端与不间断电源储能装置的电能输入端连接，所述不间断电源储能装置的电能输出端与负载连接；所述监测电路的输出端与所述中央处理模块连接；所述中央处理模块与所述双电源切换装置的控制端连接；所述
不间断电源控制装置的输出端与所述中央处理模块；所述中央处理模块与所述备用发电机组件的控制端连接。本发明当市电不正常时，采用发电机组件为不间断电源储能装置供电，供电持续时间长，而且无需接入强电网，克服了强电网供电环境下电能损耗较大的技术缺陷。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的一种不间断电源系统的结构图。
具体实施方式
34.本发明的目的是提供一种不间断电源系统及其控制方法，以提供一种低能耗且可持续时间长的不间断电源系统。
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。
36.如图1所示，本发明提供一种不间断电源系统，所述不间断电源系统包括：备用发电机组件、双电源切换装置、不间断电源储能装置、监测电路、不间断电源控制装置和中央处理模块；双电源切换装置的第一输入端与市电连接；所述双电源切换装置的第二输入端与备用发电机组件连接，所述双电源切换装置的输出端与不间断电源储能装置的电能输入端连接，所述不间断电源储能装置的电能输出端与负载连接；所述监测电路的输出端与所述中央处理模块连接，所述监测电路用于监测市电是否正常，并将检测结果发送给所述中央处理模块；所述中央处理模块与所述双电源切换装置的控制端连接，所述中央处理模块用于当所述检测结果为市电正常时，控制双电源切换装置的第一输入端与双电源切换装置的输出端连接；所述不间断电源控制装置的输出端与所述中央处理模块连接，所述不间断电源控制装置用于监测所述不间断电源储能装置的储能状态，当不间断电源储能装置的储能状态值低于最低储能阈值时，向所述中央处理模块发送储能装置亏电信号；所述中央处理模块与所述备用发电机组件的控制端连接，所述中央处理模块用于当接收到储能装置亏电信号且检测结果为市电不正常时，控制所述双电源切换装置的第二输入端与双电源切换装置的输出端连接，控制所述备用发电机组件发电。
37.其中，所述不间断电源储能装置包括输入开关、多个不间断电源和输出开关；所述输入开关的输入端与双电源切换装置的输出端连接，所述输入开关的多个输出端分别与多个所述不间断电源的电能输入端连接，多个所述不间断电源的电能输出端分别与输出开关的多个输入端连接，所述输出开关的输出端与负载连接；所述输入开关的控制端和所述输出开关的控制端分别与所述不间断电源控制装置连接；所述不间断电源控制装置用于监测多个所述不间断电源的储能状态，并根据每个不间断电源的储能状态控制所述输入开关使储能状态值低于最低储能阈值的不间断电源的电能输入端与所述双电源切换装置的输出端接通，控制所述输出开关使满足电能输出条件的不间断电源的电能输出端与负载接通。
本发明的不间断电源采用第四代模块化高频不间断电源，可进行热拔插检修。
38.所述不间断电源储能装置还包括检修开关，所述检修开关的一端与输入开关的输入端连接，所述检修开关的另一端与输出开关的输出端连接。
39.所述不间断电源的数量为三个，分别为图1中的不间断电源a、不间断电源b和不间断电源c。
40.所述备用发电机组件包括多个备用发电机组和备用发电机控制系统；所述备用发电机控制系统分别与中央处理模块和多个所述备用发电机组的控制端连接，多个所述备用发电机组的输出端均与双电源切换装置的第二输入端连接。
41.所述备用发电机组的数量为两个，分别为图1中的备用发电机组a和备用发电机组b。
42.本发明的各部分元件通过电缆连接。
43.本发明的不间断电源系统的工作原理为：
44.当市电正常工作时，所述双电源切换装置使用市电供电，负载正常获得电力；当所述监测电路监测到市电发生异常时，通过所述中央处理模块及不间断电源控制装置反馈，启用不间断电源储能装置继续为负载供电，同时为防止市电长时间异常导致不间断电源储能装置耗尽电力，双电源切换装置切换至备用发电机组供电，备用发电机组在紧急情况下为不间断电源储能装置供电。
45.本发明的备用发电机组、不间断电源均为复数个(多个)，防止出现单个机组故障时无法工作。
46.本发明的不间断电源系统供电稳定，可工作时间长，双模可智能切换且带有检修电路可进行热拔插检修和通过检修电路检修。
47.本发明还提供一种不间断电源系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
48.通过监测电路监测市电是否正常，获得检测结果。
49.通过中央处理模块当所述检测结果为市电正常时，控制双电源切换装置的第一输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用市电为不间断电源储能装置供电。
50.通过不间断电源控制装置监测不间断电源储能装置的储能状态，当不间断电源储能装置的储能状态值低于最低储能阈值时，向所述中央处理模块发送储能装置亏电信号。
51.通过中央处理模块当接收到储能装置亏电信号且检测结果为市电不正常时控制双电源切换装置的第二输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用备用发电机组件为不间断电源储能装置供电，控制所述备用发电机组件发电。
52.其中，所述通过中央处理模块当所述检测结果为市电正常时，控制双电源切换装置的第一输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用市电为不间断电源储能装置供电；当所述检测结果为市电不正常时，控制双电源切换装置的第二输入端与双电源切换装置的输出端连接，使用备用发电机组件为不间断电源储能装置供电，之后还包括：
53.通过不间断电源控制装置监测多个所述不间断电源的储能状态；根据每个不间断电源的储能状态控制输入开关使储能状态值低于最低储能阈值的不间断电源的电能输入端与双电源切换装置的输出端接通，为储能状态值低于最低储能阈值的不间断电源充电；控制输出开关使满足电能输出条件的不间断电源的电能输出端与负载接通，为负载供电。
54.本发明的不间断电源系统的控制方法的工作原理流程为：
55.s1、通过监测电路判断市电的电压是否正常，如果正常，不启动备用发电机组件和不间断电源储能装置；
56.s2、若监测电路判断市电发生异常，则传递信号至中央处理模块，中央处理模块协调启动不间断电源储能装置，以保持对负载的正常供电，不间断电源控制装置监测不间断电源储能装置剩余电力，若电力不足，则进行下一步；
57.s3、若不间断电源控制装置判断不间断电源储能装置电力不足，则通过协调备用发电机组控制系统启动备用发电机组，对不间断电源储能装置进行供电；
58.s4、若监测电路监测到市电恢复正常，则双电源切换装置切换回市电供电，系统恢复至市电供电，备用发电机组关闭。
59.为了说明本发明的不间断电源系统及其控制方法的技术效果本发明提供了如下具体的实施例：
60.在某数据中心设置了一套本文所述的不间断电源系统，采用两台380v、600kva的不间断电源(ups)，每台ups的储能模块可供电15分钟，备用发电机组采用三台6缸柴油发电机组，单台功率为625kva，此外还包括监测电路、双电源切换装置、输入开关、检修开关、输出开关、备用发电机控制系统、中央处理模块、第四代模块化高频不间断电源控制系统。
61.当市电正常工作时，双电源切换装置使用市电供电，负载正常获得电力；当监测电路监测到市电发生异常时，通过中央处理模块及不间断电源控制装置反馈，启用不间断电源继续为负载供电，同时为防止市电长时间异常导致不间断电源的储能模块耗尽电力，电力储备到达警戒水平后双电源切换装置切换至备用发电机组供电，机房中it设备及辅助降温的空调、照明等工作正常、稳定，双模切换过程流畅迅速，未发生断电、电压不稳等情况。
62.对不间断电源的储能模块进行热拔插替换，整个系统依然工作稳定，供电正常，通过输入开关、输出开关、检修开关的配合控制通过维修电路进行检修，系统电力供应依然稳定流畅。随后恢复市电供应，备用发电机组停止工作，系统恢复正常工作状态。
63.本发明的不间断电源系统及其控制方法，至少具有如下有益效果：
64.(1)本发明采用复数个备用发电机组和复数个不间断电源防止单一模块出现故障时整个系统无法工作，提高整个系统的稳定性。
65.(2)本发明通过监测电路、双电源切换装置、备用发电机组控制系统、不间断电源控制装置以及中央处理模块智能控制电路，实现双供电模式的智能切换，备用发电机组供电和市电供电无缝衔接，使供电稳定。
66.(3)本发明的不间断电源采用第四代模块化高频不间断电源，采用模块化设计可以直接进行热拔插检修和替换，增加了整个系统的容错率；同时，在紧急情况下也可以通过输入开关、输出开关、检修开关的配合控制通过维修电路进行检修。
67.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
68.本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。