基於金屬‑空氣電池組成的在線UPS後備電源系統的製作方法
2023-06-09 01:12:06
技術領域：
本發明屬於能源
技術領域：
，特別涉及一種基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統。
背景技術：
：在鐵塔基站、機房、數據交流中心、醫院手術室、電臺、電視臺、實驗設備及測試儀器等這類必須保證電能不間斷供應的場所，均需設置ups後備電源系統。目前，ups後備電源系統大多採用鉛酸電池供電。由於鉛酸電池的比能量及壽命所限，需要經常更換鉛酸電池，造成人力物力的大量消耗。為解決現有技術的不足，本發明提出了一種基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，不僅大幅度降低了這類必須保證電能不間斷供應場所的運行成本，而且省時省力。技術實現要素：發明所要解決的技術問題是，提供一種基於金屬-空氣電池系統的ups後備電源系統。本發明所採用的技術方案是：一種基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，包括管理系統、啟動電池組、金屬-空氣電池系統、隔離模塊、逆變或直流穩壓模塊和開關電源；所述管理系統的對應信號輸出端和輸入端分別與所述的金屬-空氣電池系統、啟動電池組和逆變或直流穩壓模塊的對應信號輸入端和信號輸出端相連接，用於監控金屬-空氣電池系統、啟動電池組和逆變或直流穩壓模塊的電壓和電流，並實現對金屬-空氣電池系統、啟動電池組和逆變或直流穩壓模塊的混合控制；所述管理系統的對應信號輸入端還與所述的市電的對應信號輸出端相連接，用於監控市電的電壓、電流；所述啟動電池組的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統的對應信號輸出端和輸入端相連接，將啟動電池組的電壓、電流信號傳輸給管理系統，並接受管理系統發出的相關控制信號；所述啟動電池組的對應電能輸出端分別與管理系統和隔離模塊的對應電能輸入端相連，將電能輸送給管理系統和隔離模塊；所述金屬-空氣電池系統的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統的對應信號輸出端和輸入端相連接，將金屬-空氣電池系統的電壓、電流信號傳輸給管理系統，並接受管理系統發出的相關控制信號；金屬-空氣電池系統的對應電能輸出端與隔離模塊的對應電能輸入端相連，並將電能輸送給隔離模塊；所述隔離模塊的電能輸入端分別與啟動電池組和金屬-空氣電池系統的電能輸出端相連；所述隔離模塊的電能輸出端與逆變或直流穩壓模塊的電能輸入端相連，將啟動電池組或者金屬-空氣電池系統輸出的電能輸送至逆變或直流穩壓模塊；所述逆變或直流穩壓模塊的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統的對應信號輸出端和輸入端相連接，將逆變或直流穩壓模塊的電壓、電流信號傳輸給管理系統，並接受管理系統發出的相關控制信號；逆變或直流穩壓模塊的電能輸入端與隔離模塊的電能輸出端相連，逆變或直流穩壓模塊的電能輸出端與開關電源的對應電能輸入端相連。所述開關電源的對應電能輸入端分別與逆變或直流穩壓模塊和市電的電能輸出端相連；所述開關電源的電能輸出端與用電設備的電能輸入端相連，不間斷地將電能輸出給用電設備。所述的基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，其運行方式如下：當管理系統監測到市電處於正常供電狀態時，管理系統控制金屬-空氣電池系統不啟動，開關電源將市電輸送給用電設備，由市電為用電設備供電；當管理系統監測到市電處於斷電狀態的同時，管理系統控制金屬-空氣電池系統立即啟動的同時，管理系統控制啟動電池組通過隔離模塊單向給逆變或直流穩壓模塊供電，逆變或直流穩壓模塊將啟動電池組輸出的電能輸出給開關電源，並由開關電源為用電設備供電；當管理系統監測到金屬-空氣電池系統的電能輸出達到預定值時，則管理系統控制金屬-空氣電池系統通過隔離模塊單向給逆變或直流穩壓模塊供電，逆變或直流穩壓模塊將金屬-空氣電池系統輸出的電能輸出給開關電源，並由開關電源為用電設備供電；此時管理系統控制啟動電池組不再對逆變或直流穩壓模塊供電。所述的基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，還包括鉛酸電池組，所述開關電源的對應電能輸入端和輸出端還分別與鉛酸電池組的電能輸出端和輸入端相連；所述鉛酸電池組的信號輸出端與管理系統的對應信號輸入端相連，將鉛酸電池組的電壓、電流信號傳輸給管理系統，並接受管理系統發出的相關控制信號；鉛酸電池組的對應電能輸出端和輸入端還分別與開關電源的對應電能輸入端和輸出端相連。當管理系統監測到市電處於斷電狀態時，且管理系統監測到鉛酸電池組處於正常電能輸出狀態時，管理系統控制金屬-空氣電池系統不啟動，由鉛酸電池組輸出電能給開關電源，再由開關電源將電能輸出給用電設備，此時由鉛酸電池組為用電設備供電；一旦管理系統監測到鉛酸電池組的電能輸出接近不足時，管理系統將控制金屬-空氣電池系統立即啟動；當管理系統監測到金屬-空氣電池系統的電能輸出達到預定值時，則控制由金屬-空氣電池系統通過隔離模塊單向給逆變或直流穩壓模塊供電，逆變或直流穩壓模塊將金屬-空氣電池系統輸出的電能輸出給開關電源，並由開關電源為用電設備供電，此時鉛酸電池組不再給開關電源輸出電能。更佳的是，所述金屬-空氣電池系統的電能輸出尚未達到預定值之前，隔離模塊保證啟動電池組單向對逆變或直流穩壓模塊供電；當金屬-空氣電池系統的電能輸出達到預定值時，隔離模塊則控制由金屬-空氣電池系統單向對逆變或直流穩壓模塊供電，此時啟動電池組不再對逆變或直流穩壓模塊供電。所述逆變或直流穩壓模塊採用逆變功能時，該逆變或直流穩壓模塊將隔離模塊輸出的電能以交流電形式輸出給開關電源；當所述逆變或直流穩壓模塊採用直流穩壓功能時，該逆變或直流穩壓模塊將隔離模塊輸出的電能以直流電形式輸出給開關電源。所述的金屬-空氣電池系統包括鋁-空氣電池系統、鋅-空氣電池系統、鎂-空氣電池系統或者鋰-空氣電池系統。所述的啟動電池組包括鋰離子電池組或者鉛酸電池組。本發明公開的一種基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，可大幅度降低需要電能不間斷供應場所的運行成本，而且省時省力。附圖說明：圖1是本發明優選實施例一中所述基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統的結構示意圖；圖2是本發明優選實施例二中配置有鉛酸電池組的基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統中的結構示意圖。具體實施方式下面，結合各附圖所示之優選實施例進一步闡述本發明。參見圖1，本發明的優選實施例一是，設計一種基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，包括管理系統1、啟動電池組2、金屬-空氣電池系統3、隔離模塊4、逆變或直流穩壓模塊5和開關電源6。其中：管理系統1，所述管理系統對應信號的輸出端和輸入端分別與所述的金屬-空氣電池系統3、啟動電池組2和逆變或直流穩壓模塊5的對應信號輸入端和信號輸出端相連接，用於監控金屬-空氣電池系統3、啟動電池組2和逆變或直流穩壓模塊5的電壓和電流，並實現對金屬-空氣電池系統3、啟動電池組2和逆變或直流穩壓模塊5的混合控制。此外，所述管理系統的對應信號輸入端還與市電的對應信號輸出端相連接，用於監控市電的電壓和電流。啟動電池組2，所述啟動電池組的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理系統1的對應信號輸出端和輸入端相連接，將啟動電池組的電壓、電流信號傳輸給管理系統，並接受管理系統發出的相關控制信號。此外，啟動電池組的對應電能輸出端還分別與管理系統1和隔離模塊4的對應電能輸入端相連，將電能輸送給管理系統和隔離模塊；金屬-空氣電池系統3，所述金屬-空氣電池系統3的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統1的對應信號輸出端和輸入端相連接，將金屬-空氣電池系統3的電壓、電流信號傳輸給管理系統1，並接受管理系統1發出的相關控制信號。此外，金屬-空氣電池系統3的對應電能輸出端還與隔離模塊4的對應電能輸入端相連，將金屬-空氣電池系統3的電能輸送給隔離模塊4；隔離模塊4，所述隔離模塊4的電能輸入端分別與啟動電池組2和金屬-空氣電池系統3的電能輸出端相連。在金屬-空氣電池系統3的電能輸出尚未達到預定值之前，隔離模塊4保證啟動電池組2單向對逆變或直流穩壓模塊5供電。當金屬-空氣電池系統3的電能輸出達到預定值時，隔離模塊4則控制由金屬-空氣電池系統3單向對逆變或直流穩壓模塊5供電，此時啟動電池組2不再對逆變或直流穩壓模塊5供電。此外，所述隔離模塊4的電能輸出端還與逆變或直流穩壓模塊5的電能輸入端相連，將啟動電池組2或者金屬-空氣電池系統3輸出的電能輸送至逆變或直流穩壓模塊5；逆變或直流穩壓模塊5，所述逆變或直流穩壓模塊5的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統1的對應信號輸出端和輸入端相連接，將逆變或直流穩壓模塊的電壓、電流信號傳輸給管理系統1，並接受管理系統1發出的相關控制信號。此外，逆變或直流穩壓模塊5的電能輸入端與隔離模塊4的電能輸出端相連，逆變或直流穩壓模塊5的電能輸出端與開關電源6的對應電能輸入端相連。當採用逆變功能時，逆變或直流穩壓模塊5將隔離模塊4輸出的電能以交流電形式輸出給開關電源6。當採用直流穩壓功能時，逆變或直流穩壓模塊5將隔離模塊4輸出的電能以直流電形式輸出給開關電源6；開關電源6，所述開關電源6的對應電能輸入端分別與市電9、逆變或直流穩壓模塊5的電能輸出端相連。此外，開關電源的電能輸出端與用電設備7的電能輸入端相連，不間斷地將電能輸送給用電設備7。用電設備7，所述用電設備7的電能輸入端與開關電源6的電能輸出端相連。用電設備包括鐵塔基站、機房設備、數據交流中心設備、醫院手術室設備、電臺設備、電視臺設備、各種監測設備、機場設備、鐵路設備、實驗設備及測試儀器。本例中，所述金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統的運行方式如下：參見圖1，當管理系統1監測到市電9處於正常供電狀態時，管理系統1控制金屬-空氣電池系統3不啟動，開關電源6將市電9輸送給用電設備7，由市電為用電設備7供電。當管理系統1監測到市電9處於斷電狀態的同時，管理系統1控制金屬-空氣電池系統3立即啟動的同時，管理系統1控制啟動電池組2通過隔離模塊4單向給逆變或直流穩壓模塊5供電，逆變或直流穩壓模塊5將啟動電池組2輸出的電能輸出給開關電源6，並由開關電源6為用電設備7供電。當管理系統1監測到金屬-空氣電池系統3的電能輸出達到預定值時，則管理系統1控制金屬-空氣電池系統3通過隔離模塊4單向給逆變或直流穩壓模塊5供電，逆變或直流穩壓模塊5將金屬-空氣電池系統3輸出的電能輸出給開關電源6，並由開關電源6為用電設備7供電。此時管理系統1控制啟動電池組2不再輸出電能給逆變或直流穩壓模塊5。本發明的優選實施例二：是配備鉛酸電池組的基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，所述鉛酸電池組可以是使用者的現有usp電源。參見圖2，所述基於金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統，包括有管理系統1、啟動電池組2、金屬-空氣電池系統3、隔離模塊4、逆變或直流穩壓模塊5、開關電源6和鉛酸電池組8。管理系統1，所述管理系統1的對應信號輸出端和輸入端分別與所述的金屬-空氣電池系統3、啟動電池組2和逆變或直流穩壓模塊5的對應信號輸入端和信號輸出端相連接，用於監控金屬-空氣電池系統3、啟動電池組2和逆變或直流穩壓模塊5的電壓、電流，並實現對金屬-空氣電池系統3、啟動電池組2和逆變或直流穩壓模塊5的混合控制。此外，所述管理系統1的對應信號輸入端還分別與所述市電9和鉛酸電池組8的對應信號輸出端相連接，用於監控市電9和鉛酸電池組8的電壓、電流；啟動電池組2，所述啟動電池組2的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統1的對應信號輸出端和輸入端相連接，將啟動電池組2的電壓、電流信號傳輸給管理系統1，並接受管理系統1發出的相關控制信號。此外，啟動電池組2的對應電能輸出端還分別與管理系統1和隔離模塊4的對應電能輸入端相連，將電能輸送給管理系統和隔離模塊；金屬-空氣電池系統3，所述金屬-空氣電池系統3的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統1的對應信號輸出端和輸入端相連接，將金屬-空氣電池系統3的電壓、電流信號傳輸給管理系統1，並接受管理系統1發出的相關控制信號。此外，金屬-空氣電池系統3的對應電能輸出端還與隔離模塊4的對應電能輸入端相連，並將電能輸送給隔離模塊4；隔離模塊4，所述隔離模塊4的電能輸入端分別與啟動電池組2和金屬-空氣電池系統3的電能輸出端相連。在金屬-空氣電池系統3的電能輸出尚未達到預定值之前，隔離模塊4保證啟動電池組單向對逆變或直流穩壓模塊5供電。當金屬-空氣電池系統3的電能輸出達到預定值時，隔離模塊則控制由金屬-空氣電池系統3單向對逆變或直流穩壓模塊5供電，此時啟動電池組3不再對逆變或直流穩壓模塊5供電。此外，所述隔離模塊4的對應電能輸出端還與逆變或直流穩壓模塊5的電能輸入端相連，將啟動電池組2或者金屬-空氣電池系統3輸出的電能輸送至逆變或直流穩壓模塊5；逆變或直流穩壓模塊5，所述逆變或直流穩壓模塊5的信號輸入端和信號輸出端分別與所述管理體統1的對應信號輸出端和輸入端相連接，將逆變或直流穩壓模塊5的電壓、電流信號傳輸給管理系統1，並接受管理系統1發出的相關控制信號。此外，逆變或直流穩壓模塊5的電能輸入端與隔離模塊4的電能輸出端相連，逆變或直流穩壓模塊5的電能輸出端與開關電源6的對應電能輸入端相連。當採用逆變功能時，逆變或直流穩壓模塊5將隔離模塊4輸出的電能以交流電形式輸出給開關電源6。當採用直流穩壓功能時，逆變或直流穩壓模塊5將隔離模塊4輸出的電能以直流電形式輸出給開關電源6；開關電源6，所述開關電源6的對應電能輸入端分別與市電9、逆變或直流穩壓模塊5以及鉛酸電池組8的對應電能輸出端相連。開關電源6的對應電能輸出端還分別與用電設備7和鉛酸電池組8的對應電能輸入端相連，保證不間斷地將電能輸出給用電設備7。在市電9處於正常供電狀態時，市電9還可以通過開關電源6給鉛酸電池8充電。用電設備7，所述用電設備7的電能輸入端與開關電源6的電能輸出端相連。用電設備包括鐵塔基站、機房設備、數據交流中心設備、醫院手術室設備、電臺設備、電視臺設備、各種監測設備、機場設備、鐵路設備、實驗設備及測試儀器。鉛酸電池組8，所述鉛酸電池組8的信號輸出端與管理系統1的對應信號輸入端相連，將鉛酸電池組3的電壓、電流信號傳輸給管理系統1，並接受管理系統1發出的相關控制信號。鉛酸電池組3的對應電能輸出端和輸入端還分別與開關電源6的對應電能輸入端和輸出端相連。本實施例中，所述金屬-空氣電池組成的在線ups後備電源系統的運行方式如下：參見圖2，當管理系統1監測到市電9處於斷電狀態時，且管理系統1監測到鉛酸電池組8處於正常電能輸出狀態時，管理系統1控制金屬-空氣電池系統3不啟動，由鉛酸電池組8輸出電能給開關電源6，再由開關電源6將電能輸出給用電設備7，此時由鉛酸電池組8為用電設備供電。一旦管理系統1監測到鉛酸電池組8的電能輸出接近不足時，管理系統1將控制金屬-空氣電池系統3立即啟動。當管理系統1監測到金屬-空氣電池系統3的電能輸出達到預定值時，則控制金屬-空氣電池系統3通過隔離模塊4單向給逆變或直流穩壓模塊5供電，逆變或直流穩壓模塊5將金屬-空氣電池系統3輸出的電能輸出給開關電源6，並由開關電源6為用電設備7供電。此時鉛酸電池組8不再給開關電源6輸出電能。上述公開的各實施例中，基於金屬-空氣電池系統的ups後備電源系統中，所述的管理系統採用控制器晶片，所述控制器晶片可以採用如下型號的單片機：生產廠家型號timsp430stmstm32f103rbt6nxplpc1768freescalemk10dn512vll10所述的啟動電池組可以選用鋰離子電池組或者鉛酸電池組。鋰離子電池可選用如下產品：公司型號中航鋰電（洛陽）有限公司ca100三星45173115lg6164226atl2614891力神2614891比克2614891鉛酸電池可選用如下產品：公司型號超威6-dzm-20松下lc-p12100st南都6-fm-100南都gfm-600p所述的金屬-空氣電池系統可選用鋁-空氣電池系統或者鋅-空氣電池系統或者鎂-空氣電池系統或者鋰-空氣電池系統。鋁-空氣電池系統可以選用德陽東深新能源科技有限公司生產的型號為stk-24-01-8、stk-24h-02-16、stk-48-01-8的產品。所述隔離模塊主要由二極體構成，可選用如下廠家和型號的二極體：浙整半導體：mdk55-600上海奇億半導體：mdk55-600所述逆變或直流穩壓模塊可選用以下廠家和型號的產品：明緯：ts-3000-248b明緯：ts-3000-244b明緯：sd-1000l-48博優：bp5000-2s博優：bp3000。當前第1頁12