專利名稱：一種ac/ups混合組網(wǎng)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信電源的組網(wǎng)裝置及其方法，特別涉及一種使用UPS的
混合組網(wǎng)裝置及其方法。
背景技術(shù)：
目前，UPS電源的組網(wǎng)方式有以下幾種通用的常用組網(wǎng)模式(以下稱"通
用模式")，這些組網(wǎng)模式具有廣泛的代表性
(1) 1臺UPS供電——l路輸出；
(2) 2臺UPS并聯(lián)供電——l路輸出；
(3) 2臺UPS串聯(lián)熱備份供電——l路輸出；
(4) 2臺UPS并聯(lián)熱備份供電——l路輸出；
(5) 2臺UPS組合(1+1)供電——2路輸出；
(6) 3臺UPS組合(2+1)供電——2路輸出；
(7) 4臺UPS組合(2+2)供電——2路輸出。
"通用模式"的主要目的是 一、可以保證停電時(shí)不用切換電源，這樣就不 會出現(xiàn)電源"閃斷"；二、認(rèn)為UPS輸出電壓的波形是純正的正弦波，電壓和頻 率都很穩(wěn)定，這樣就不會對負(fù)載產(chǎn)生不良影響。
但是，在"通用模式"中，無論哪種模式，UPS都始終處于在線工作狀態(tài)， 即負(fù)載直接從UPS獲取能源。UPS相當(dāng)于一個串聯(lián)在交流電源回路中的"非線 性器件"，只要電路中有電路流過，就會有損耗。根據(jù)實(shí)際測試結(jié)果證實(shí)，這種 "非線性器件"(在負(fù)荷率為30%時(shí))的平均損耗占到了交流電源供應(yīng)量的31%， 這顯然不符合"節(jié)能減排"政策要求。
另外，由于在組網(wǎng)上"通用模式"過分依賴UPS——企圖依靠UPS承擔(dān)一 切安全問題，而忽視了對電源和通信設(shè)備內(nèi)部供電結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)性理解，使電源 資源得不到合理配置和利用，從而形成了諸如"1"、 "2" "1+1"、 "2+1"、 "2+2" 等靠單純擴(kuò)大組網(wǎng)規(guī)模的保障手段，使附加成本極高，而且， 一旦UPS同時(shí)發(fā) 生故障，負(fù)載無法正常切換到市電電源上，這是"通用模式"的最大使用風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是要充分使用交流電源，同時(shí)提 供有保障的切換。
因此，本發(fā)明提出了一種AC/UPS混合組網(wǎng)裝置，包括 對輸入的電流進(jìn)行分配的AC分配屏；
與AC分配屏連接的UPS，該設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)化為直流電對蓄電池充電同 時(shí)又把直流電變回交流電；
上述控制柜包括比較控制電路，驅(qū)動電路以及與驅(qū)動電路和電流通路連接 的高速可控硅陣列開關(guān)，上述比較控制電路將接收到的信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)信號進(jìn) 行對比后發(fā)出控制指令，上述驅(qū)動電路在收到比較控制電路發(fā)出的控制指令后 控制高速可控硅靜態(tài)開關(guān)，選通相應(yīng)電流通路，該電流通路是與AC分配屏直接 連接的電流通路或與UPS連接的電流通路；
上述控制柜還包括分別連接AC分配屏和UPS的至少兩個進(jìn)線端口 。
此外，上述AC/UPS混合組網(wǎng)裝置中的UPS可以采用兩個或兩個以上并聯(lián) 在一起使用。
上述AC/UPS混合組網(wǎng)裝置可以組合在一起形成組合型的AC/UPS混合組 網(wǎng)裝置。
本發(fā)明還提出了一種AC/UPS混合組網(wǎng)的方法，包括以下步驟
步驟一，將輸入的交流電經(jīng)AC分配屏直接輸出成兩路電流，第一路電流直 接輸入到控制柜，第二路電流輸入到UPS;
步驟二， UPS對第二路電流進(jìn)行整流并向蓄電池充電，再將整流后的直流 電逆變成交流電，輸送到控制柜作為后備電源；
步驟三，控制柜的比較控制電路對直接輸入到控制柜的電流進(jìn)行處理，并 將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)信號進(jìn)行對比，如果對比結(jié)果滿足預(yù)定的要求，則接通
該第一路電流通路；如果對比結(jié)果不滿足預(yù)定的要求，則在斷開第一路電流通 路的同時(shí)接通第二路電流通路。
在該方法中，輸入的交流電在AC分配屏中經(jīng)過AC空氣開關(guān)分配成兩路電 流，第一路電流通過第一進(jìn)線端口輸入到控制柜。
在上述步驟二中，UPS將逆變后得到的交流電通過第二進(jìn)線端口輸入到控 制柜。
在上述步驟蘭中，比較控制電路對直接輸入到控制柜的電流進(jìn)行處理，提 取三相電壓及工作頻率檢測信號，然后將上述三相電壓及工作頻率檢測信號與 預(yù)設(shè)基準(zhǔn)信號進(jìn)行對比，并根據(jù)對比結(jié)果向上述驅(qū)動電路發(fā)出控制指令，接通 第一路電流通路或第二路電流通路。
在上述步驟三中，如果對比結(jié)果滿足預(yù)定要求，比較控制電路向驅(qū)動電路 發(fā)出控制指令，驅(qū)動電路按預(yù)定的相序驅(qū)動第一高速可控硅陣列開關(guān)，接通第 一路電流通路，由上述第一路電流向負(fù)載供電；若上述對比結(jié)果不滿足預(yù)定要 求，比較控制電路向驅(qū)動電路發(fā)出控制指令，在斷開第一高速可控硅陣列開關(guān) 的同時(shí)按預(yù)定的相序驅(qū)動第二高速可控硅陣列開關(guān)，接通第二路電流通路，由 上述第二路電流經(jīng)過UPS間接地向負(fù)載供電。
本發(fā)明與"通用模式"最好的技術(shù)相比，由于有了本發(fā)明中"VF—STS" 控制技術(shù)的保障，本發(fā)明除了可以履行"通用模式"的"職責(zé)"夕卜，最大的優(yōu) 點(diǎn)就是能夠降低電力消耗平均25%以上，能基本規(guī)避諧波干擾的發(fā)生，節(jié)約諧 波治理費(fèi)用；由于本混合組網(wǎng)模式首選AC作電源，故對UPS的依賴減小，所 以與"通用模式"相比，UPS配置的數(shù)量可以減少，從而還具有降低組網(wǎng)設(shè)備 投資的優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。對于所屬 技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，從對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上述和其他目 的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的AC/UPS混合組網(wǎng)裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的"1AC+1UPS"模式混合組網(wǎng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的"2AC+2UPS"模式混合組網(wǎng)裝置結(jié)構(gòu)圖。 圖4為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的"(AC+NXUPS) X2"模式混合組網(wǎng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的一種AC/UPS混合組網(wǎng)裝置及 其方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖1所示為一種AC/UPS混合組網(wǎng)裝置示意圖，其包括交流電源分配 屏；不間斷交流電源設(shè)備；控制柜。上述控制柜包括進(jìn)線端口，比較控制電路； 驅(qū)動電路及高速可控硅陣列開關(guān)。
下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的方法步驟進(jìn)行說明。
輸入市電，也就是交流電經(jīng)過AC屏11的空氣開關(guān)KO分成兩路電流(三 相)輸出，第一路電流經(jīng)空氣開關(guān)K1直接送到控制柜13的主電源輸入端口 a-l; 第二路電流則先送到UPS12的電源進(jìn)線端口，經(jīng)過UPS12整流、逆變后再轉(zhuǎn)換 成三相交流電，然后再輸送到控制柜13的副電源輸入端口a-2?？刂乒?3實(shí)際 為兩路三相交流電流電壓、頻率比較選擇控制器，輸入該控制柜13的兩路電流 經(jīng)過控制柜13內(nèi)的高速可控硅靜態(tài)開關(guān)的轉(zhuǎn)換，始終可以保證有一路三相交流 電流從控制柜13連續(xù)輸出。由于采用的是高速可控硅，其導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)間非常之 短(通?！?mS)，這樣就可保證電源切換過程中通信不中斷。當(dāng)交流電轉(zhuǎn)為發(fā) 電機(jī)供電時(shí)，本發(fā)明技術(shù)方案仍然適用。
如圖1所示，控制柜13，也稱為VF-STS控制柜13如方框部分所示，其工 作原理說明如下第一步，第一路電流(AC-1)經(jīng)AC屏空氣開關(guān)Kl輸送到 VF-STS控制柜進(jìn)線端口 a-l，第二路電流(AC-2)經(jīng)AC屏空氣開關(guān)K2直接 輸送到UPS， UPS對輸入的交流電進(jìn)行整流同時(shí)向蓄電池充電，接著又將整流
后的直流電重新逆變成穩(wěn)定的三相交流電，并輸送到VF-STS控制柜進(jìn)線端口 a-2，作為后備電源等候選擇；第二步，比較控制電路15對輸入到端口a-l的三 相電流進(jìn)行處理后提取三相電壓、工作頻率檢測信號，然后將該信號與預(yù)設(shè)基 準(zhǔn)信號進(jìn)行對比，如果對比結(jié)果滿足合格值要求，上述合格值范圍為已經(jīng)預(yù)定 的，比較控制電路15就向驅(qū)動電路16發(fā)出控制指令，驅(qū)動電路16即按規(guī)定的 相序驅(qū)動高速可控硅陣列開關(guān)SW1，接通第一路電流(AC-1)通路，這樣就實(shí) 現(xiàn)了由第一路電源向負(fù)載供電的功能。如果對比結(jié)果不滿足合格值要求，比較 控制電路15就向驅(qū)動電路16發(fā)出控制指令，在斷開高速可控硅陣列開關(guān)SW1 的同時(shí)按規(guī)定的相序驅(qū)動高速可控硅陣列開關(guān)SW2，接通第二路電流(AC-2) 通路，這樣就實(shí)現(xiàn)了第二路電流經(jīng)過UPS向負(fù)載的間接供電的功能。由于電路 中采用了高速可控硅陣列開關(guān)，使切換的時(shí)間非常短，VF-STS控制柜13的切 換速度完全可以保證在電源切換過程中的通信暢通。
圖2所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的"1AC+1UPS"混合組網(wǎng)裝置結(jié)構(gòu)，1AC 表示輸入一路三相市電，1UPS表示使用一臺UPS電源和一個VF-STS控制柜。 AC輸入經(jīng)過AC屏分成兩路(三相)輸出，第一路直接送到VF-STS控制柜主 電源輸入端口 ，第二路則先送到UPS，經(jīng)UPS轉(zhuǎn)換后再送到VF-STS控制柜副 電源輸入端口，從上述VF-STS控制柜中輸出的電流進(jìn)入輸出分配屏14。該較 佳實(shí)施例主要適用于只有一路交流電源(三相或單相)輸入端口的通信設(shè)備和 服務(wù)器等。由單相交流供電的負(fù)載設(shè)備在搭電時(shí)要均勻分配在輸出分配屏的A、 B、 C各相；由三相交流供電的負(fù)載則對應(yīng)接在輸出分配屏的A、 B、 C各相。
圖3所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的"2AC+2UPS"模式混合組網(wǎng)裝置結(jié)構(gòu)， 在實(shí)際應(yīng)用中，很多大型服務(wù)器、通信設(shè)備都有二路，甚至四路獨(dú)立的交流供 電電源(三相或單相)端口，這種情況下可以采用"(1AC+1UPS) x2"組網(wǎng)模 式。這種模式實(shí)際上是由2個"1AC+1UPS"組網(wǎng)模式分路并聯(lián)組合而成，構(gòu)成 兩條獨(dú)立的三相交流供電路由，從而保證有多路交流電源供電端口的通信設(shè)備 到輸入端有兩路獨(dú)立電源通道。該方案主要適用于有兩路交流電源(三相或單 相)輸入端口的通信設(shè)備和服務(wù)器等。
圖4所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的"(1AC+NxUPS) x2"模式混合組網(wǎng)裝
置結(jié)構(gòu)，在該實(shí)施例中，可以對其中的UPS實(shí)施并機(jī)，并機(jī)可選擇2臺乃至多 臺UPS并機(jī)，以加強(qiáng)UPS的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，從而形成了 " (1AC+NxUPS) xl" 或"(1AC+NxUPS) x2" (N為自然數(shù))等衍生組網(wǎng)模式。
按照本發(fā)明所述的技術(shù)方案，申請人做了針對筆記本電腦、普通臺式電腦、 電子通信產(chǎn)品使用的模擬試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中的VF—STS采用固態(tài)繼電器替代，比較 驅(qū)動電路則采用NE741運(yùn)算放大器替代，電壓變化則采用交流調(diào)壓器進(jìn)行模擬， 由運(yùn)放NE741直接驅(qū)動固態(tài)繼電器，UPS選用的是三特1000W產(chǎn)品，試驗(yàn)結(jié)果證 明僅使用固態(tài)繼電器作為切換開關(guān)就能滿足無感覺切換需要，若采用了高速可 控硅作靜態(tài)開關(guān)，切換速度還可以提高10倍，因此，可以排除電源閃斷。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如 果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換的，均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種AC/UPS混合組網(wǎng)裝置，其特征在于包括對輸入的電流進(jìn)行分配的AC分配屏；連接AC分配屏的UPS，該設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)化為直流電對蓄電池充電同時(shí)又把直流電變回交流電；連接UPS及AC分配屏的控制柜，上述控制柜包括比較控制電路，驅(qū)動電路以及與驅(qū)動電路和電流通路連接的高速可控硅陣列開關(guān)，上述比較控制電路將接收到的信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)信號進(jìn)行對比后發(fā)出控制指令，上述驅(qū)動電路在收到比較控制電路發(fā)出的控制指令后控制高速可控硅靜態(tài)開關(guān)，選通相應(yīng)電流通路，該電流通路是與AC分配屏直接連接的電流通路或與UPS連接的電流通路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的AC/UPS混合組網(wǎng)裝置，其特征在于，上述控制 柜還包括分別連接AC分配屏和UPS的至少兩個進(jìn)線端口 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AC/UPS混合組網(wǎng)裝置，其特征在于，上述AC/UPS 混合組網(wǎng)裝置中的UPS采用兩個或兩個以上并聯(lián)在一起使用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的AC/UPS混合組網(wǎng)裝置，其特征在于，上述 AC/UPS混合組網(wǎng)裝置并聯(lián)組合在一起形成組合型的AC/UPS混合組網(wǎng)裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的AC/UPS混合組網(wǎng)裝置，其特征在于，上述AC/UPS 混合組網(wǎng)裝置還包括與控制柜連接的輸出分配屏。
6. —種使用權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述裝置的混合組網(wǎng)方法，其特征在于 包括以下步驟步驟一，將輸入的交流電經(jīng)AC分配屏直接輸出成至少兩路電流，第一路電 流直接輸入到控制柜，第二路電流輸入到UPS;步驟一，將輸入的交流電經(jīng)AC分配屏直接輸出成至少兩路電源，第一路電 源直接輸入到控制柜，第二路電源輸入到UPS; 步驟二， UPS對第二路電流進(jìn)行整流并向蓄電池充電，再將整流后的直流 電逆變成交流電，輸送到控制柜作為后備電源；步驟三，控制柜的比較控制電路對直接輸入到控制柜的電流進(jìn)行處理，并 將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)信號進(jìn)行對比，如果對比結(jié)果滿足預(yù)定的要求，則接通 該第一路電流通路；如果對比結(jié)果不滿足預(yù)定的要求，則在斷開第一路電流通 路的同時(shí)接通第二路電流通路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合組網(wǎng)方法，其特征在于，輸入的交流電在 AC分配屏中經(jīng)過AC空氣開關(guān)分配成兩路電流，控制柜還包括連接AC分配屏 和UPS的至少兩個進(jìn)線端口，第一路電流通過第一進(jìn)線端口輸入到控制柜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合i網(wǎng)方法，其特征在于，上述步驟二中，UPS 將逆變后得到的交流電流通過第二進(jìn)線端口輸入到控制柜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合組網(wǎng)方法，其特征在于，上述步驟三中，比 較控制電路對直接輸入到控制柜的電流進(jìn)行處理，至少提取三相電壓及工作頻 率檢測信號，然后將上述三相電壓及工作頻率檢測信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)信號進(jìn)行對 比，并根據(jù)對比結(jié)果向上述驅(qū)動電路發(fā)出控制指令，接通第一路電流通路或第 二路電流通路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合組網(wǎng)方法，其特征在于，上述步驟三中， 如果對比結(jié)果滿足預(yù)定要求，比較控制電路向驅(qū)動電路發(fā)出控制指令，驅(qū)動電 路按預(yù)定的相序驅(qū)動第一高速可控硅陣列開關(guān)，接通第一路電流通路，由上述 第一路電流向負(fù)載供電；若上述對比結(jié)果不滿足預(yù)定要求，比較控制電路向驅(qū) 動電路發(fā)出控制指令，在斷開第一高速可控硅陣列開關(guān)的同時(shí)按預(yù)定的相序驅(qū) 動第二高速可控硅陣列開關(guān)，接通第二路電流通路，由上述第二路電流經(jīng)過UPS 間接地向負(fù)載供電。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種AC/UPS混合組網(wǎng)裝置及其方法，該裝置包括AC分配屏，與AC分配屏連接的UPS，與UPS及AC分配屏連接的控制柜。上述控制柜包括比較控制電路，驅(qū)動電路和高速可控硅靜態(tài)開關(guān)，比較控制電路將接收到的信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)信號進(jìn)行對比后發(fā)出控制指令；驅(qū)動電路在收到控制指令后控制高速可控硅靜態(tài)開關(guān)，選通相應(yīng)電流通路，該電流通路是與AC分配屏直接連接的電流通路或與UPS連接的電流通路。與常用組網(wǎng)模式最好的技術(shù)相比，本發(fā)明最大效益在于能夠降低電力消耗平均在25％以上，還能基本規(guī)避諧波干擾的發(fā)生，節(jié)約諧波治理費(fèi)用；由于本混合組網(wǎng)裝置首選AC作電源，故對UPS的依賴減小，所以UPS配備的數(shù)量可以減少，從而具有降低組網(wǎng)設(shè)備投資的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J7/34GK101378204SQ20081007028
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者劉立新, 勇 夏, 牟海望, 謝武勝 申請人:中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司