双不间断开关电源冗余输出方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及双不间断开关电源冗余输出方法及系统，其将两台不间断开关电源的两组主输出电压分别送到输出分配单元，经输出分配单元隔离、并联、分路输出给若干负载；同时由两电源向电池组保护性地充电，断电时两电源同时从电池组放电取得能量而对负载进行持续供电；由监控单元对所述两电源进行监控。当两者均正常时，两者处于降额工作状态，共同分担负载所需能量。当两者之一交流断电或本身故障时，该电源自动关闭，而由另一电源向负载输出所需全部能量。系统具有多种保护功能，工作可靠，使系统达到更高的可用性和能源设备利用率，节约能源和成本；广泛适用于需要冗余热插拔方式供电的通讯、工业控制系统等使用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及组合式开关电源技术，具体是一种双不间断开关电源(Uninterruptible Switching Power Supply缩写为USPS)冗余输出方法，及由两台不间断开关电源组合成的冗余热插拔的不间断开关电源系统，以满足对电网高度敏感的、需长时间不间断运行的系统或设备的需求。中国专利技术专利《自耦互感式不间断电压变换方法及其不间断开关电源》提出了一种不间断开关电源(即USPS电源)，该USPS电源为对电网高度敏感的需长时间连续运行的各种系统提供了理想的选择。但该USPS电源多以单台电源直接与负载连接使用，对于需要冗余热插拔方式供电的通讯系统、某些工业控制及一些无人值守的设备等等，单个USPS电源是不能胜任的。本专利技术的双不间断开关电源冗余输出方法，其特征在于包括将两台不间断开关电源(USPS)的两组主输出电压分别送到输出分配单元，由输出分配单元将所述两组主输出电压隔离、并联、分路输出给若干负载；由电源监控单元对所述两台电源进行全自动监控，接收两者发出的交流输入或本身工作状态信号，并通过接口电路传送到控制中心，并送到声光状态提示单元；由电池监控单元控制所述两台电源通过双向电池线共同向电池组保护性地充电，断电时两台电源同时从电池组放电取得能量而对负载进行持续供电，并通过接口电路传送信息到控制中心。当两台USPS电源均正常工作时，两者处于降额工作状态，共同分担提供负载所需的能量。当两台USPS电源之一交流断电时，该台USPS电源自动关闭并向电源监控单元发出警告信号，而由另一台USPS电源向负载输出所需全部能量，电源监控单元根据所述的状态信号通过接口电路向控制中心发出告警信息。当两台USPS电源之一本身故障时，该台USPS电源自动发出警告，由另一台USPS电源向负载输出所需全部能量；同时该台故障电源可以被热插拔的方式更换。当两台USPS电源AC输入均不正常时，自动转换到两者的备用电池组供电方式，由备用电池组提供能源继续不间断地向负载输出所需全部能量。按照上述方法的一种冗余的不间断开关电源系统，其特征在于包括两台不间断开关电源USPS(101A、101B)，用于提供两组主输出电压(102A、102B)；一输出分配单元(501)，用于将输入的所述两组主输出电压(102A、102B)隔离、并联、分路输出给若干负载；一电源监控单元(301)，它的两输入端分别接所述两台电源的监控信号(103A、103B)，用于对所述两台电源的全自动监控，接收两者发出的交流断电或本身故障状态信号，并通过接口电路(302)传送到控制中心及现场声光提示单元(303)；以及，一电池监控单元(202)，它一端接电池组(201)，并分别接所述两台电源的双向电池线(104A、104B)，当AC正常时，所述两台电源经过电池监控单元(202)共同对电池组(201)进行保护性地充电，当AC异常或断电时，所述两台电源同时从电池组放电取得能量而对负载进行持续供电，并对电池的过放电进行保护。本专利技术将两台不间断的开关电源(USPS)经过一输出分配单元组合成冗余热插拔的方式输出，这两台USPS电源都正常工作时，处于共同分担负载所需的能量转换工作，属于降额使用状态，其故障机率比全额使用为低。当两台USPS电源之一交流断电，该台USPS电源自动关闭并向电源监控单元发出告警信号，而由另一台USPS电源向负载输出所需全部能量。当两台USPS电源之一本身故障时，该台USPS电源自动发出警告，由另一台USPS电源向负载输出所需全部能量，同时该台故障电源可以被热插拔的方式更换。当两台USPS电源交流输入均不正常时，自动以在线方式转换到两者的备用电池组供电方式，从备用电池组取得能源继续不间断地向负载输出所需全部能量。本专利技术，冗余的不间断开关电源系统，提供了上述五种异常状态的组合保护，工作可靠，能达到较高的可用度和能源设备利用率，节约能源；广泛适用于需要冗余热插拔方式供电的通讯系统、工业控制、及无人值守的设备等等。图7A、7B为其电池状态监控电路图。附图说明图1、图2所示冗余的不间断开关电源系统，包括两台USPS电源(101A、101B)，输出分配单元(501)，电源监控单元(301)，电池监控单元(202)，RS232或USB接口电路(302)以及声光状态提示单元等。其中两台USPS电源(101A、101B)的对外的所有连接均是以热插拔方式实现的。两台USPS电源(101A、101B)的两组主输出电压(102A、102B)分别进入输出分配单元(501)，并经输出分配单元(501)进行隔离、并联、分路，并进行保护的各项连接处理，再输出给负载(502A、502B)。输出分配单元(501)是经过各支路独立的二极管隔离后，分别并联后，由一路或一路以上输出的。两台不间断开关电源的交流输入电压AC1和AC2，可以是两路不同相的单相电压。分别单独输入到两台不间断电源USPS(101A、101B)。来自两电源(101A、101B)的各监控信号(103A、103B)分别进入电源监控单元(301)，在(301)进行各种电压比较及逻辑处理，然后输送到RS-232接口进行相应的电平转换和隔离，最后输出到负载(如计算机)上的对应的接口，以实现软件监控及网络化管理。电源监控单元(301)还将已经处理的各监控信号送去一组声光报警显示系统(303)以实现现场硬件提示。两台USPS电源(101A、101B)还经过各自的双向线路(104A、104B)分别连接到电池监控单元(202)，并由电池监控单元(202)连接到电池组(201)。当AC正常时(101A)和(101B)会同时分别输出电压经过单元(202)对电池保护性地充电。当AC异常或断电时，所述的USPS(101A)和(101B)同时经过此连接从电池放电取得能量而对负载进行持续供电。并对电池的的过充过放电提供保护。其工作过程是 两台USPS电源(101A、101B)同时插接到本装置的母板(MBD)上。当两台USPS电源均正常工作时，两者处于降额工作状态，共同分担提供负载所需的能量。当两台USPS电源的两路的AC输入有任何一路发生中断，该中断对应的该台USPS电源将会自动关闭，而由另一台AC输入正常的USPS电源继续工作，为负载输出所需全部能量，同时电源监控单元将会收到该AC输入中断的USPS电源发来的告警信息，而转向控制中心网络发出相应的告警，以让操作者及时处理故障。当两台所述USPS电源的AC输入同时发生中断时，两台USPS电源会同时进入后备支持状态而由电池来提供能源继续不间断地向负载提供能量。同时经过电源控制单元向控制中心网络发出相应的警告。以让操作者及时处理故障。当两台USPS电源之一本身故障时，该台USPS电源自动发出警告，由另一台USPS电源向负载输出所需全部能量；同时该台故障电源可以热插拔的方式更换。上述两台USPS电源，每台都能够独立地向负载提供全部所需的能量。本专利技术向负载提供了最高三重能源中断保护1、USPS电源A(101A)的AC输入中断。2、USPS电源B(101B)的AC输入中断3、USPS电源A(101A)和USPS电源B(101B)的AC输入同时中断。同时提供了两重的本身故障的保护，即(1).当系统的US本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双不间断开关电源冗余输出方法，其特征在于包括：将两台不间断开关电源（ＵＳＰＳ）的两组主输出电压分别送到输出分配单元，通过输出分配单元将所述两组主输出电压隔离、并联、分路输出给若干负载；由电源监控单元对所述两台电源进行全自动监控， 接收两者发出的交直流输入和本身工作的状态信息，并通过接口电路传送到控制中心；由电池监控单元监控所述两台电源通过双向电池线共同向电池组保护性地充电，断电时两台电源同时从电池组放电取得能量而对负载进行持续供电。

【技术特征摘要】
1.一种双不间断开关电源冗余输出方法，其特征在于包括将两台不间断开关电源(USPS)的两组主输出电压分别送到输出分配单元，通过输出分配单元将所述两组主输出电压隔离、并联、分路输出给若干负载；由电源监控单元对所述两台电源进行全自动监控，接收两者发出的交直流输入和本身工作的状态信息，并通过接口电路传送到控制中心；由电池监控单元监控所述两台电源通过双向电池线共同向电池组保护性地充电，断电时两台电源同时从电池组放电取得能量而对负载进行持续供电。2.根据权利要求1所述双不间断开关电源冗余输出方法，其特征在于当两台USPS电源均正常工作时，两者处于降额工作状态，共同分担提供负载所需的能量；当两台USPS电源之一交流断电时，该台USPS电源自动关闭，由另一台USPS电源向负载输出所需全部能量；当两台USPS电源之一本身故障时，该台USPS电源自动发出警告，由另一台USPS电源向负载输出所需全部能量，同时该台故障电源被热插拔的方式更换；当两台USPS电源的交流输入均不正常时，自动在线式地转换到两者的备用电池组供电方式，从备用电池组取得能源继续不间断地向负载输出所需全部能量。3.实现权利要求1所述方法之冗余的不间断开关电源系统，其特征在于包括两台不间断开关电源USPS(101A、101B)，用于提供两组主输出电压(102A、102B)；一输出分配单元(501)，用于将输入的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉茂鑫，
申请(专利权)人：冉茂鑫，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]