專利名稱：一種混合不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不間斷電源系統(tǒng)，特別涉及一種混合不間斷電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，大型計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)中心和醫(yī)療器械等等的應(yīng)用越來(lái)越廣，同時(shí)各種非線性負(fù)載的增加，對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的要求越來(lái)越高。越來(lái)越多的對(duì)供電質(zhì)量敏感的電氣設(shè)施需要不間斷電源進(jìn)行供電，防止由于停電造成不可估量的損失，如大型數(shù)據(jù)中心，銀行電信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心、電信通訊系統(tǒng)的基站，衛(wèi)星控制檢測(cè)中心，醫(yī)院手術(shù)進(jìn)行中使用的醫(yī)療器械任何一個(gè)短時(shí)的停電都會(huì)對(duì)用戶、設(shè)備和患者造成難以估量的損失或?qū)ι踩耐{。因此，對(duì)電源系統(tǒng)的可靠性來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，這也是對(duì)UPS可靠性的要求。常用的作為備用電源的不間斷電源系統(tǒng)包括靜態(tài)UPS(Uninterruptible Power Supply，不間斷電源系統(tǒng))和旋轉(zhuǎn)UPS。靜態(tài)UPS有離線式，在線式，在線互動(dòng)式三種模式。 如圖1所示，現(xiàn)有常用的靜態(tài)在線式UPS的結(jié)構(gòu)示意圖，采用電力電子技術(shù)把電網(wǎng)電源通過(guò)整流器和逆變器轉(zhuǎn)換為負(fù)載需要的高性能、高可靠性的電源。電池組在整流器故障時(shí)為負(fù)載提供短時(shí)能量，與此同時(shí)完成從主路到旁路的切換過(guò)程。靜態(tài)UPS有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如效率和可靠性高、輸出電源的畸變小等，但是也有其不足的地方，如輸出的阻抗大，對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)性差，成本高等。如圖2所示，現(xiàn)有常用的旋轉(zhuǎn)UPS的結(jié)構(gòu)示意圖，在輸入電源正常時(shí)交流電機(jī)和發(fā)電機(jī)為負(fù)載提供電源，在輸入電源間斷時(shí)電池通過(guò)變換器驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，直流電機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)繼續(xù)為負(fù)載提供能量。在電池提供能量的時(shí)間內(nèi)輸入電源完成向旁路的切換過(guò)程。直流電機(jī)作為為負(fù)載提供電源的主要部件，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟可靠性高、輸出阻抗小，但由于主要部件是機(jī)械結(jié)構(gòu)所以維護(hù)費(fèi)高，對(duì)瞬態(tài)頻率響應(yīng)的速度慢。由于現(xiàn)有靜態(tài)在線式UPS和旋轉(zhuǎn)UPS均存在不足，如何避免上述兩種系統(tǒng)的不足， 又可利用上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，即輸出阻抗小，輸出電源畸變小，可靠性高，瞬態(tài)過(guò)載能力強(qiáng)和動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)快，對(duì)功率等級(jí)沒(méi)有限制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)后級(jí)負(fù)載提供及時(shí)可靠的不間斷電源，保證后級(jí)負(fù)載設(shè)備的安全運(yùn)行，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種混合不間斷電源系統(tǒng)，為后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供及時(shí)可靠的不間斷電源，保證后級(jí)負(fù)載設(shè)備的安全運(yùn)行。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種混合不間斷電源系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括快速電源切斷裝置、發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置、雙向變換器和電池；所述發(fā)電機(jī)，與所述快速電源切斷裝置相連；所述柴油機(jī)，通過(guò)離合器與所述發(fā)電機(jī)相連；所述電池，與所述雙向變換器相連，雙向變換器與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置相連；所述發(fā)電機(jī)與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置同軸；
所述快速電源切斷裝置，串聯(lián)在輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路中；當(dāng)輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路；在輸入電源正常時(shí)，輸入電源通過(guò)所述發(fā)電機(jī)和所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置及所述雙向變換器對(duì)所述電池充電；當(dāng)輸入電源故障時(shí)，所述電池放電，通過(guò)所述雙向變換器、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置和發(fā)電機(jī)向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量；在所述電池放電向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量的同時(shí)所述柴油機(jī)完成啟動(dòng)過(guò)程， 所述柴油機(jī)正常啟動(dòng)后所述電池停止供電，所述柴油機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)向所述后級(jí)設(shè)備提 {共 ^！^ ο優(yōu)選地，所述輸入電源是中壓電網(wǎng)經(jīng)電站變壓器后提供的電源。優(yōu)選地，所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備為中壓輸入電源分配單元、服務(wù)器和負(fù)載點(diǎn)。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述快速電源切斷裝置和所述輸入電源之間的檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元用于采樣所述快速電源切斷裝置前端的電壓信號(hào)和/或電流信號(hào)；所述系統(tǒng)包括與所述檢測(cè)單元相連的控制器，所述控制器根據(jù)所述檢測(cè)單元采樣的輸入電源的電壓信號(hào)和/或電流信號(hào)，判斷所述輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)，快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)相連的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元，所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元檢測(cè)到的信號(hào)送到所述控制器， 通過(guò)所述控制器控制所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述雙向變換器相連的雙向變換器電流、電壓信號(hào)檢測(cè)單元，所述雙向變換器電流、電壓信號(hào)檢測(cè)單元檢測(cè)到的信號(hào)送到所述控制器，所述控制器控制所述雙向變換器的工作狀態(tài)，所述雙向變換器工作在整流模式時(shí)給后級(jí)電池充電， 所述雙向變換器工作在逆變模式時(shí)電池進(jìn)行放電。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述電池相連的電池電壓、溫度、電量檢測(cè)單元，所述電池電壓、溫度、電量檢測(cè)單元檢測(cè)的信號(hào)送到所述控制器，用于控制電池工作在安全的工作范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)的輸出端設(shè)置有濾波裝置。 優(yōu)選地，所述濾波裝置為由電感和電容組成的濾波器。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)的輸出端設(shè)置有頻率校正裝置，通過(guò)檢測(cè)所述系統(tǒng)輸出信號(hào)的相位，與參考信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述頻率校正裝置輸出信號(hào)的頻率滿足所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備的需要。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述輸入電源相連的電網(wǎng)電壓欠壓和過(guò)壓保護(hù)裝置。與上述現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)通過(guò)靜態(tài)的雙向變換器、電池和電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電磁功率設(shè)備的配合使用對(duì)后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供及時(shí)可靠的不間斷電源，保證后級(jí)負(fù)載設(shè)備的安全運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)由于應(yīng)用了雙向變換器， 不需要單獨(dú)的電池充電電路和放電回路；雙向變換器是電力電子設(shè)備，響應(yīng)速度快，所以在輸入電源故障的初始時(shí)刻可以馬上為后級(jí)設(shè)備提供能量，由于電池的能量密度低，所存儲(chǔ)的能量?jī)H能維持后級(jí)設(shè)備幾毫秒到幾秒鐘的運(yùn)行時(shí)間，所以在所述電池放電向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量的同時(shí)所述柴油機(jī)完成啟動(dòng)過(guò)程，所述柴油機(jī)正常啟動(dòng)后所述電池停止供電，柴油機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)向后級(jí)設(shè)備提供電源。由于使用發(fā)電機(jī)和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置同軸耦合，可以具有同步調(diào)相的能力；由于采用電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置，可以實(shí)現(xiàn)任何等級(jí)的電壓轉(zhuǎn)換，使得系統(tǒng)具有比較高的效率。


圖1是現(xiàn)有常用的靜態(tài)在線式UPS的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有常用的旋轉(zhuǎn)UPS的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)與外圍電路連接示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種混合不間斷電源系統(tǒng)，充分利用靜態(tài)UPS和旋轉(zhuǎn)UPS的優(yōu)點(diǎn)，為后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供及時(shí)可靠的不間斷電源，保證后級(jí)負(fù)載設(shè)備的安全運(yùn)行。本發(fā)明為了充分利用靜態(tài)UPS和旋轉(zhuǎn)UPS的優(yōu)點(diǎn)，將靜態(tài)UPS和旋轉(zhuǎn)UPS結(jié)合起來(lái)使用，組成一種混合UPS。使其同時(shí)具有靜態(tài)和旋轉(zhuǎn)UPS的優(yōu)點(diǎn)，如輸出阻抗小，輸出電源畸變小，可靠性高，瞬態(tài)過(guò)載能力強(qiáng)和動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的混合式UPS有三種形式，一種是離線式混合UPS，由離線式UPS和旋轉(zhuǎn)UPS構(gòu)成，另一種是在線互動(dòng)式混合UPS， 由在線互動(dòng)式UPS和旋轉(zhuǎn)UPS構(gòu)成，第三種是在線式混合UPS，由在線式UPS和旋轉(zhuǎn)UPS構(gòu)成。每種結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)缺點(diǎn)與其構(gòu)成部件的特點(diǎn)相關(guān)。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖3，該圖是本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括快速電源切斷裝置 (FUD,Fast Utility Disconnect)、發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置、雙向變換器和電池。所述發(fā)電機(jī)，與所述快速電源切斷裝置相連。所述柴油機(jī)，通過(guò)離合器與所述發(fā)電機(jī)相連。所述電池，與所述雙向變換器相連，雙向變換器與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置相連；所述發(fā)電機(jī)與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置同軸。所述快速電源切斷裝置，串聯(lián)在輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備(圖3中未示出)的通路中。當(dāng)輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路。在輸入電源正常時(shí)，輸入電源通過(guò)所述發(fā)電機(jī)和所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置及所述雙向變換器對(duì)所述電池充電。當(dāng)輸入電源故障時(shí)，所述電池放電，通過(guò)所述雙向變換器、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置和發(fā)電機(jī)向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量。在所述電池放電向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量的同時(shí)柴油機(jī)完成啟動(dòng)過(guò)程，柴油機(jī)正常啟動(dòng)后電池停止供電，柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向后級(jí)設(shè)備提供電源。電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置在給電池充電的時(shí)候工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)；電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置在帶動(dòng)柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的時(shí)候是工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。
所述輸入電源具體可以是中壓電網(wǎng)經(jīng)電站變壓器后提供的電源。中壓電網(wǎng)的電壓通過(guò)中壓電站變壓器進(jìn)行變換后作為輸入電源，輸入電源與快速電源切斷裝置FUD相連，在電網(wǎng)電壓正常時(shí)為后級(jí)的中壓輸入電源分配單元等設(shè)備供電?？焖匐娫辞袛嘌b置FUD在輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路，以免對(duì)后級(jí)負(fù)載設(shè)備造成威脅。在輸入電源正常時(shí)，輸入電壓通過(guò)發(fā)電機(jī)和同軸的電動(dòng)/發(fā)電機(jī)及雙向變換器對(duì)電池充電；當(dāng)輸入電源故障時(shí)，電池放電，通過(guò)雙向變換器、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)向后級(jí)設(shè)備提供能量。電池提供的是輸入電源故障或者中斷時(shí)的短時(shí)能量，長(zhǎng)時(shí)間的供電需要啟動(dòng)柴油機(jī)。在電池放電的同時(shí)柴油機(jī)啟動(dòng)，柴油機(jī)正常啟動(dòng)后電池停止供電，柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向后級(jí)設(shè)備提供電源。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)通過(guò)靜態(tài)的雙向變換器、電池和電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電磁功率設(shè)備的配合使用對(duì)后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供及時(shí)可靠的不間斷電源，保證后級(jí)負(fù)載設(shè)備的安全運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)由于應(yīng)用了雙向變換器， 不需要單獨(dú)的電池充電電路和放電回路；使用發(fā)電機(jī)和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置同軸耦合，可以具有同步調(diào)相的能力；由于采用電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置，可以實(shí)現(xiàn)任何等級(jí)的電壓轉(zhuǎn)換，使得系統(tǒng)具有比較高的效率。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛。參見(jiàn)圖4，該圖是本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖。圖4所示為應(yīng)用方式之一。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)具體為后級(jí)的中壓輸入電源分配單元PDU (Power DistributionUnit)、服務(wù)器、負(fù)載點(diǎn)POL (Point Of Load)等供電。即所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備為后級(jí)的中壓輸入電源分配單元、服務(wù)器、負(fù)載點(diǎn)。參見(jiàn)圖5，該圖是本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)與外圍電路連接示意圖。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述快速電源切斷裝置和所述輸入電源之間的檢測(cè)單元(實(shí)現(xiàn)電壓、電流檢測(cè))，用于采樣所述快速電源切斷裝置前端的電壓信號(hào)和/或電流信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)還可以包括與所述檢測(cè)單元相連的控制器，所述控制器根據(jù)所述檢測(cè)單元采樣的輸入電源的電壓信號(hào)和/或電流信號(hào)，判斷所述輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)，快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路；控制所述電池放電，通過(guò)所述雙向變換器、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)還可以包括與所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)相連的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元。發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元將檢測(cè)到的信號(hào)送到所述控制器。所述控制器控制根據(jù)上述檢測(cè)到的信號(hào)控制所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/ 發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)還可以包括與所述雙向變換器相連的雙向變換器電流、電壓信號(hào)檢測(cè)單元。雙向變換器電流、電壓信號(hào)檢測(cè)單元將檢測(cè)到的信號(hào)送到所述控制器。所述控制器根據(jù)上述檢測(cè)到的信號(hào)控制所述雙向變換器的工作狀態(tài)。當(dāng)工作在整流模式時(shí)給后級(jí)電池充電，當(dāng)工作在逆變模式時(shí)電池進(jìn)行放電。
本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)還可以包括與所述電池相連的電池電壓、 溫度、電量檢測(cè)單元。電池電壓、溫度、電量檢測(cè)單元將檢測(cè)的信號(hào)送到所述控制器?？刂破鞲鶕?jù)上述檢測(cè)到的信號(hào)控制電池工作在安全的工作范圍內(nèi)。由于雙向變換器是電力電子設(shè)備，響應(yīng)速度快，所以在輸入電源故障的初始時(shí)刻可以馬上為后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量。但是由于電池的能量密度低，所存儲(chǔ)的能量?jī)H能維持后級(jí)設(shè)備幾毫秒到幾秒鐘的運(yùn)行時(shí)間，具體的維持時(shí)間和電池的容量及后級(jí)負(fù)載的大小有關(guān)。當(dāng)輸入電源故障時(shí)，控制器同時(shí)向柴油機(jī)發(fā)出指令，如圖5所示。電動(dòng)/發(fā)電機(jī)通過(guò)離合器帶動(dòng)柴油機(jī)，使柴油機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，柴油機(jī)正常啟動(dòng)后，電池停止放電。柴油機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)向后級(jí)設(shè)備提供電源。柴油機(jī)和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)屬于電磁功率設(shè)備，主要部件是磁性元件，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢，在電池向負(fù)載供電的時(shí)間內(nèi)柴油機(jī)完成啟動(dòng)過(guò)程向后級(jí)設(shè)備提供能量。離合器的作用是使柴油機(jī)和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)協(xié)調(diào)工作平穩(wěn)連接，以免由于沖擊造成柴油機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的損壞。本發(fā)明所述混合不間斷電源系統(tǒng)外圍還可以包括設(shè)置在所述系統(tǒng)的輸出端設(shè)置有濾波裝置。所述濾波裝置具體可以由電感和電容組成的濾波器。所述濾波裝置也可以在控制軟件中采用軟件濾波濾除一定次數(shù)的諧波。對(duì)于對(duì)輸出質(zhì)量要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合可以考慮在所述系統(tǒng)的輸出端設(shè)置頻率校正裝置，通過(guò)檢測(cè)所述系統(tǒng)輸出信號(hào)的相位，與參考信號(hào)進(jìn)行比較并加以控制，使所述頻率校正裝置輸出信號(hào)的頻率滿足所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備實(shí)際的需要。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)，進(jìn)一步還可以包括與所述輸入電源相連的電網(wǎng)電壓欠壓和過(guò)壓保護(hù)裝置，用于在電網(wǎng)電壓欠壓和過(guò)壓情況下進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)不同的控制方案，可以分別采樣FUD前端的電壓信號(hào)，電流信號(hào)或者同時(shí)采樣電壓和電流信號(hào)，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等信號(hào)，雙向變換器的電流、電壓等信號(hào)， 和電池的電壓、溫度、電量等信號(hào)，在控制器中完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、邏輯判斷等運(yùn)算發(fā)出控制指令，控制柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)、電池和雙向變換器的動(dòng)作。在電網(wǎng)電壓過(guò)壓和欠壓時(shí)及時(shí)動(dòng)作使FUD斷開(kāi)。本發(fā)明實(shí)施例所述混合不間斷電源系統(tǒng)可以用在不同的電壓系統(tǒng)下，工作原理近似，對(duì)功率等級(jí)沒(méi)有限制。通過(guò)靜態(tài)的雙向變換器、電池、電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電磁功率設(shè)備的配合使用對(duì)后級(jí)負(fù)載提供及時(shí)可靠的不間斷電源，保證后級(jí)負(fù)載設(shè)備的安全運(yùn)行。以上所述僅是本發(fā)明所述混合不間斷電源系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括快速電源切斷裝置、發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置、雙向變換器和電池；所述發(fā)電機(jī)，與所述快速電源切斷裝置相連；所述柴油機(jī)，通過(guò)離合器與所述發(fā)電機(jī)相連；所述電池，與所述雙向變換器相連，雙向變換器與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置相連；所述發(fā)電機(jī)與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置同軸；所述快速電源切斷裝置，串聯(lián)在輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路中；當(dāng)輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路；在輸入電源正常時(shí)，輸入電源通過(guò)所述發(fā)電機(jī)和所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置及所述雙向變換器對(duì)所述電池充電；當(dāng)輸入電源故障時(shí)，所述電池放電，通過(guò)所述雙向變換器、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置和發(fā)電機(jī)向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量；在所述電池放電向所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量的同時(shí)所述柴油機(jī)完成啟動(dòng)過(guò)程，所述柴油機(jī)正常啟動(dòng)后所述電池停止供電，所述柴油機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)向所述后級(jí)設(shè)備提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入電源是中壓電網(wǎng)經(jīng)電站變壓器后提供的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備為中壓輸入電源分配單元、服務(wù)器和負(fù)載點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述快速電源切斷裝置和所述輸入電源之間的檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元用于采樣所述快速電源切斷裝置前端的電壓信號(hào)和/或電流信號(hào)；所述系統(tǒng)包括與所述檢測(cè)單元相連的控制器，所述控制器根據(jù)所述檢測(cè)單元采樣的輸入電源的電壓信號(hào)和/或電流信號(hào)，判斷所述輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)，快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)相連的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元，所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元檢測(cè)到的信號(hào)送到所述控制器，通過(guò)所述控制器控制所述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)/ 發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述雙向變換器相連的雙向變換器電流、電壓信號(hào)檢測(cè)單元，所述雙向變換器電流、電壓信號(hào)檢測(cè)單元檢測(cè)到的信號(hào)送到所述控制器，所述控制器控制所述雙向變換器的工作狀態(tài)，所述雙向變換器工作在整流模式時(shí)給后級(jí)電池充電，所述雙向變換器工作在逆變模式時(shí)電池進(jìn)行放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述電池相連的電池電壓、溫度、電量檢測(cè)單元，所述電池電壓、溫度、電量檢測(cè)單元檢測(cè)的信號(hào)送到所述控制器，用于控制電池工作在安全的工作范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的輸出端設(shè)置有濾波裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波裝置為由電感和電容組成的濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的輸出端設(shè)置有頻率校正裝置，通過(guò)檢測(cè)所述系統(tǒng)輸出信號(hào)的相位，與參考信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述頻率校正裝置輸出信號(hào)的頻率滿足所述后級(jí)負(fù)載設(shè)備的需要。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述輸入電源相連的電網(wǎng)電壓欠壓和過(guò)壓保護(hù)裝置。
全文摘要
一種混合不間斷電源系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)與快速電源切斷裝置相連；柴油機(jī)通過(guò)離合器與發(fā)電機(jī)相連；電池與雙向變換器相連，雙向變換器與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置相連；快速電源切斷裝置串聯(lián)在輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路中；當(dāng)輸入電源出現(xiàn)故障或電源中斷時(shí)快速斷開(kāi)輸入電源和后級(jí)負(fù)載設(shè)備的通路；在輸入電源正常時(shí)，輸入電源通過(guò)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置及雙向變換器對(duì)電池充電；當(dāng)輸入電源故障時(shí)，電池放電，通過(guò)雙向變換器、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)裝置和發(fā)電機(jī)向后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供能量，與此同時(shí)柴油機(jī)完成啟動(dòng)，柴油機(jī)正常啟動(dòng)后電池停止供電，柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供電源。本發(fā)明提供的混合不間斷電源系統(tǒng)，為后級(jí)負(fù)載設(shè)備提供及時(shí)可靠的不間斷電源。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102208830SQ20111006928
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者安迪·菲尼, 弗蘭克·赫爾特, 梁恒毅, 武志賢 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司