本發(fā)明涉及電源管理領(lǐng)域，尤其涉及一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源。

背景技術(shù)：

1、不間斷電源在供電可靠性要求較高的場合，如核電、化工、煤礦、電力、通信、船舶、數(shù)據(jù)中心等，已應(yīng)用十分廣泛。

2、通常針對某一區(qū)域的負(fù)荷，會配置多臺不間斷電源設(shè)備進(jìn)行分區(qū)供電。針對各區(qū)域負(fù)荷配置的不間斷電源設(shè)備，一旦該區(qū)域的不間斷電源故障，該區(qū)域負(fù)荷依然會存在失電的問題。為保證該區(qū)域的不間斷供電，一方面需提高不間斷電源的故障穿越能力，保證設(shè)備不間斷供電，另一方面不間斷故障時，需保障該區(qū)域負(fù)荷的及時供電。為保障該區(qū)域負(fù)荷的及時供電，一方面需要進(jìn)行快速排故和檢修；另一方面需要人工手動從其他供電端連接電纜送電；維修和恢復(fù)供電工作量大，成本高，且會導(dǎo)致負(fù)荷的長時間失電，對供電負(fù)荷造成較大影響，易造成重大損失和后果。

3、為了提升供電可靠性和連續(xù)性，且考慮成本，亟需更加可靠的低成本的應(yīng)急電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和控制策略，將不同區(qū)域的不間斷電源相互組合形成冗余備份，通過自動切換控制實(shí)現(xiàn)重要負(fù)荷的持續(xù)可靠供電，同時通過改進(jìn)的短路故障穿越控制策略最大程度實(shí)現(xiàn)短路故障的成功穿越和快速穿越，隔離短路故障點(diǎn)，減小失電時間，且可自動恢復(fù)至高品質(zhì)的逆變供電，保障輸出的持續(xù)不間斷高品質(zhì)供電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：提出一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源及其短路穿越控制方法，在不大幅度增加成本的前提下解決現(xiàn)有技術(shù)中不同區(qū)域不間斷電源沒有冗余備份，且無法自動切換控制和快速實(shí)現(xiàn)短路故障穿越的技術(shù)問題，提高不間斷電源輸出可靠性與連續(xù)性。

2、本發(fā)明提供的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，包括：

3、分布于不同區(qū)域的n個獨(dú)立供電不間斷電源，每個不間斷電源包括整流模塊、逆變模塊、直流模塊、充電模塊和供電轉(zhuǎn)換模塊；

4、其中整流模塊將交流380v電變換為高壓直流電，直流模塊將蓄電池組電變換為高壓直流電，上述高壓直流電并聯(lián)至逆變模塊輸入，逆變模塊將高壓直流電變換為交流220v電，充電模塊將高壓直流電變換為蓄電池組電，供電轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)多路交流220v電的自動快速不間斷供電轉(zhuǎn)換；

5、其中第1個不間斷電源的的輸出除供應(yīng)負(fù)載外，還同時送至第2個不間斷電源的輸出；

6、第2個不間斷電源的輸出除供應(yīng)負(fù)載外，還同時送至第3個不間斷電源的輸出；直至，

7、第n-1個不間斷電源的輸出除供應(yīng)負(fù)載外，還同時送至第n個不間斷電源的輸出；

8、第n個不間斷電源的輸出除供應(yīng)負(fù)載外，還同時送至第1個不間斷電源的輸出；

9、n個不間斷電源的供電通過相應(yīng)的輸出供電轉(zhuǎn)換模塊及其控制實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和不間斷供電轉(zhuǎn)換；n為預(yù)設(shè)值。

10、進(jìn)一步地，第i個不間斷電源的輸出供電轉(zhuǎn)換模塊包括：晶閘管scri_1、晶閘管scri_2、晶閘管scri_3、接觸器kmi_1、接觸器kmi_2、接觸器kmi_3、循環(huán)供電用接觸器kmi，其中，i為不間斷電源的序號，i＝1,2,3…n。

11、進(jìn)一步地，每個不間斷電源的供電方式包括4種，分別為：旁路220v電、交流380v供電經(jīng)逆變輸出220v電、蓄電池組供電經(jīng)逆變輸出220v電和另外一臺與其相連的不間斷電源的循環(huán)備份220v電。

12、進(jìn)一步地，第i個不間斷電源的旁路220v電分別連接至晶閘管scri_1和接觸器kmi_1的一端，晶閘管scri_1的另一端與晶閘管scri_2、晶閘管scri_3、接觸器kmi_2的一端互聯(lián)，晶閘管scri_2的另一端連接至第i個不間斷電源的逆變輸出220v電；

13、晶閘管scri_3的另一端連接至第i-1不間斷電源的循環(huán)備份供電接觸器kmi-1的一端，接收循環(huán)備份的220v電，接觸器kmi_1的一端與接觸器kmi_3互聯(lián)，同時連接至接觸器kmi_2的另一端，一起送至交流輸出母線，輸出母線上連接輸出配電開關(guān)qli_1～qli_5和循環(huán)供電接觸器接觸器kmi的一端，配電開關(guān)qli_1～qli_5的另一端分別送至相應(yīng)的本機(jī)供電負(fù)荷，kmi的另一端送至另外第i+1個不間斷電源的循環(huán)備份旁路輸入端。

14、進(jìn)一步地，n個不間斷電源的旁路電源來自同一供電電源，且每臺不間斷電源中的逆變供電與旁路電源通過同步鎖相控制保證相位一致。

15、一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源的控制方法，應(yīng)用于一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，方法如下：第i個不間斷電源中的晶閘管scri_1、晶閘管scri_2和晶閘管scri_3的驅(qū)動控制信號來自集控模塊，在任何時刻僅一路導(dǎo)通。

16、進(jìn)一步地，第i個不間斷電源中的接觸器kmi_1、接觸器kmi_2和接觸器kmi_3通過手動供電轉(zhuǎn)換開關(guān)和控制系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)接觸器互鎖控制，且不會同時導(dǎo)通。

17、第i個循環(huán)供電用kmi接觸器僅在不間斷電源逆變供電正常時閉合。

18、第i個循環(huán)備份設(shè)備相對于非循環(huán)備份設(shè)備硬件僅增加了晶閘管scri_3，接觸器kmi_3，接觸器kmi，改動小，成本低，供電可靠性提高。

19、在增加循環(huán)備份供電控制的基礎(chǔ)上，不間斷電源進(jìn)一步采用改進(jìn)的故障穿越控制方法，當(dāng)某一負(fù)載支路出現(xiàn)短路故障時，優(yōu)先通過逆變模塊一定時間的輸出限流來跳開故障支路開關(guān)，若超過該時間短路故障仍未消除，則自動切換至旁路供電，通過旁路的大沖擊電流來分?jǐn)嘀烽_關(guān)，大幅減小故障穿越過程中的失電時間，待短路故障消除后，且輸出電流恢復(fù)到正常輸出電流范圍，則重新自動切換至逆變模塊供電，供電可靠性和連續(xù)性更高。

20、本發(fā)明提供的有益效果是：以簡單、可靠、成本低的方式，將各區(qū)域不間斷電源循環(huán)互聯(lián)，構(gòu)成備份供電網(wǎng)絡(luò)，在提高設(shè)備可靠性，使設(shè)備具有故障穿越的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的再次提高供電可靠性，即當(dāng)某一區(qū)域不間斷電源故障時，循環(huán)互聯(lián)的其他區(qū)域不間斷電源通過自動切換控制策略保證失電區(qū)域的持續(xù)不間斷供電，同時給失電區(qū)域的不間斷電源提供足夠的排查和維修恢復(fù)時間；提出的故障穿越控制方法，將逆變模塊故障穿越控制和旁路故障穿越控制相結(jié)合，同時具備故障穿越后的自動切換和逆變供電恢復(fù)控制，降低對逆變模塊的故障穿越要求和提高故障穿越的成功率，減小故障穿越過程中的失電時間，進(jìn)一步提高供電可靠性和連續(xù)性，對提高應(yīng)急電網(wǎng)供電可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價值。

技術(shù)特征：

1.一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，其特征在于：包括：分布于不同區(qū)域的n個獨(dú)立供電不間斷電源；

2.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，其特征在于：第i個不間斷電源的供電轉(zhuǎn)換模塊包括：晶閘管scri_1、晶閘管scri_2、晶閘管scri_3、接觸器kmi_1、接觸器kmi_2、接觸器kmi_3、循環(huán)供電用接觸器kmi，其中，i為不間斷電源的序號，i＝1,2,3…n。

3.如權(quán)利要求2所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，其特征在于：每個不間斷電源的供電方式包括4種，分別為：旁路220v電、交流380v或蓄電池供電逆變輸出220v電和另外一臺與其相連的不間斷電源的循環(huán)備份220v電。

4.如權(quán)利要求3所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，其特征在于：

5.如權(quán)利要求4所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，其特征在于：n個不間斷電源的旁路電源來自同一供電電源，且每臺不間斷電源中的逆變供電與旁路電源通過同步鎖相控制保證相位一致。

6.一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源的控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求5所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，其特征在于：第i個不間斷電源中的晶閘管scri_1、晶閘管scri_2和晶閘管scri_3的驅(qū)動控制信號來自集控模塊，在任何時刻僅一路導(dǎo)通。

7.如權(quán)利要求6所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源的控制方法，其特征在于：第i個不間斷電源中的接觸器kmi_1、接觸器kmi_2和接觸器kmi_3通過手動供電轉(zhuǎn)換開關(guān)和控制系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)接觸器互鎖控制，且不會同時導(dǎo)通。

8.如權(quán)利要求7所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源的控制方法，其特征在于：第i個循環(huán)供電用kmi接觸器僅在不間斷電源逆變供電正常時閉合。

9.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源的控制方法，其特征在于：不間斷電源具有改進(jìn)型故障穿越控制，當(dāng)某一支路出現(xiàn)短路故障時，優(yōu)先通過逆變模塊一定時間的輸出限流來跳開故障支路開關(guān)，若超過該時間短路故障仍未消除，則自動切換至旁路供電，通過旁路的大沖擊電流來分?jǐn)嘀烽_關(guān)，降低對逆變模塊的故障穿越要求和提高故障穿越的成功率，減小故障穿越過程中的失電時間，待短路故障消除后，且輸出電流恢復(fù)到正常輸出電流范圍，則重新自動切換至逆變模塊供電。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電源管理領(lǐng)域，公開了一種高可靠低成本循環(huán)備份不間斷式電源，電源包括：分布于不同區(qū)域的N個獨(dú)立供電不間斷電源裝置互相循環(huán)備份；其中第N?1個不間斷電源的輸出除供應(yīng)負(fù)載外，還同時送至第N個不間斷電源的輸出；第N個不間斷電源的輸出除供應(yīng)負(fù)載外，還同時送至第1個不間斷電源的輸出；N個不間斷電源的供電通過相應(yīng)的輸出供電轉(zhuǎn)換模塊及其控制實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和不間斷供電轉(zhuǎn)換；N為預(yù)設(shè)值。本發(fā)明達(dá)到以最小的成本，最簡單可靠的方式，將各區(qū)域不間斷電源循環(huán)互聯(lián)，構(gòu)成備份供電網(wǎng)絡(luò)，提高供電可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：姚川,張祥,劉庸,曾召松,張攀,朱傲,王磊,石林,洪捷,彭明明,宋宇金,王偉康,萬里,廖君佐,汪文濤,柳彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢華海通用電氣有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2