[发明专利]一种使用锂电池的不间断电源系统

说明书

本发明涉及一种使用锂电池的不间断电源系统。包括电池控制单元、电池监测单元、高压单元和远程终端单元，通过电池监测单元对电池组的开路电压、温度等参数进行实时的监测，经过BMU中MCU转换后，通过CAN总线实时发送给电池控制单元。高压单元测量总电压、电流、绝缘电阻状态并发送至电池控制单元。电池控制单元估算出电池组各电池单体的SOC、SOH等状态信息，并控制电池监测单元对各电池单体的剩余电量进行均衡，同时通过干接点与UPS机柜连接，控制整流器和逆变器以不同的模式分别与电网和负载相连，完成系统充放电工作。本发明实现模块化管理，不但提高储能系统的工作性能、降低成本，同时便于管理人员实时了解掌握电池系统状态，在未来为系统维护、功能扩展提供便利。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种使用锂电池的不间断电源（UPS）系统。

背景技术

随着科技的快速发展，人工智能、5G、物联网、节能环保和新能源汽车等战略性新兴产业规模快速扩大，其核心设备向智能化、集成化方向发展。这些关键设备的安全问题、能耗问题也在逐步凸显，供电系统的稳定性直接影响设备的稳定运行。大型的研发和制造工厂需要高质量的可靠电源，失电、甚至微小的电源质量下降都可能导致生产出废品，甚至使得某些机器出现重新启动或部件损坏的现象，造成巨大的经济损失。

为了有效减少电网故障及其影响，主要的技术路线包括：从产生原因出发降低故障次数、从过程出发缩短故障清除时间、优化供电方式、提高设备耐量及加装辅助设备。辅助设备中技术比较成熟、应用较广的就是不间断电源UPS系统。在供电系统中配置合适的UPS，可以保证在公网有电压波动、甚至停电时重要负载的电源供应。以防止关键设备出现故障，避免造成损失。其优势明显，具有高效率、高可靠性。且有多方面因素可以提高UPS自身能效，优化负载效率曲线，降低输出电流谐波，提高功率因数。且目前多数大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能，UPS内部多模块冗余并联运行、甚至多台UPS组成的系统冗余运行技术，在并联运行中，当单一模块或单机发生故障时，其功能则自动转由冗余单元承担，这使得UPS供电系统的可靠性优势是其他方式不能比拟的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用锂电池的不间断电源（UPS）系统，本发明的目的是建立功能模块化的UPS架构，在电池管理端应用“一主多从”的电池管理模式，而主控模块不但控制各电池包的状态估算、均衡操作，还控制UPS机柜中整流、逆变模块、显示屏及冷却系统。系统整体有电源电池状态监测、电池状态估算、充放电模式切换、均衡控制策略、系统热管理、绝缘监测、历史数据存储、人机交互和数据通信等功能。

本发明提出的一种使用锂电池的不间断电源系统，由UPS机柜、电池组、电池控制单元BCU(Battery Controller Unit)、电池监测单元BMU(Battery Monitor Unit)、高压单元HVU（High Voltage Unit）、远程终端单元RTU ( Remote Terminal Unit)和人机交互界面（HMI）组成，其中：

所述UPS机柜包括整流器、逆变器、市电旁路开关、继电器和指示灯，市电接入UPS机柜后分为两路，一路连接整流器的输入端，另一路连接市电旁路开关的输入端，整流器的输出端分为两路，一路连接逆变器的输入端，另一路输出端通过电力线缆连接电池组内的电池，电力线缆终端连接UPS机柜内的继电器的输入端，继电器的输出端连接逆变器的输入端；逆变器的输出端和市电旁路开关的输出端分别连接负载的输入端；

电池控制单元有多个输出端，分别连接UPS机柜的市电旁路开关、整流器、逆变器、继电器和指示灯的信号输入端；电池控制单元发送指令控制整流器、逆变器和继电器，以切换电池充放电状态及UPS系统的工作模式；并控制指示灯显示，以表明UPS系统的实时工作状态；

人机交互界面分别与电池控制单元和远程终端单元进行双向连接；

电池控制单元、电池监测单元和远程终端单元分别作为CAN节点挂接在CAN总线上；