專利名稱：用于ups的無電池啟動器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明通常涉及當線^!r率故障時，給UPS系統(tǒng)的啟動器電動;J/l4C供 電功率的設備和方法。更具體地，本發(fā)明教導了一種設備，其使用存儲在 UPS電動發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)元件中的動能提供內(nèi);^用發(fā)電機的啟動器電動機 系統(tǒng)所需的功率。
背景技術(shù)：
如果結(jié)合84年7月7日公布的美國專利4460834教導的不間斷電源系 統(tǒng)，以及87年11月8日公布的美國專利4686375號的UPS廢食汰電系統(tǒng) 來閱讀關(guān)于無電池啟動器系統(tǒng)的本申請，則可以更容易理解本申請。
事實上，所有現(xiàn)有技術(shù)中^J^內(nèi)燃機來驅(qū)動備用發(fā)電機的UPS系統(tǒng)， 包括由美國專利4460834和4686375中教導的那些系統(tǒng)，需JH吏用化學蓄電 池和相關(guān)的充電和控制電路。本發(fā)明的發(fā)明人，在構(gòu)建和安裝大量UPS系 統(tǒng)的過程中形成他的經(jīng)驗，并認為本領域技術(shù)人員已經(jīng)竭盡全力處理由于 ^JI化學蓄電池來提供操作UPS系統(tǒng)中的備用發(fā)電機的內(nèi)燃機的啟動器電 動機所需的短暫突發(fā)功率的造成的許多問題。本領域技術(shù)人員已經(jīng)使用了 例如鋰和銀之類的昂貴稀有材料的密封化學電池，而不是普通鉛酸蓄電 池，并已經(jīng)進行很多研究，以使這些電池更可靠、更小、更便宜、以及更 不易于老化故障。UPS系統(tǒng)中使用的所有化學蓄電池必須被充電和替換。 為了在電池中維持足夠的電荷，以可靠地操作備用發(fā)電機的啟動器電動 機，它們必須定期被充電。本領域的一些專家提出，作為UPS系統(tǒng)的日常 維護的一部分，UPS電池應該被完全放電，然后以固定的周期再充電，以 使總的電池壽命最長。有時這些電池也必須被更換，以確保電池足夠新， 從而能夠在UPS系統(tǒng)的正常操作和維護規(guī)定的常規(guī)充電周期之間保持電 荷。
出于經(jīng)濟的原因，給備用發(fā)電機的啟動器電動機供電的電池需要盡可
能的小、輕和便宜。這組條件，即小和輕，是與電池需要具有大容量從而 偶爾可靠地供應大電流來實際操作備用發(fā)電機啟動器系統(tǒng)直接沖突的設計 標準，^f匕學電池多次充電會導致形成電池單元的板的扭曲。當大負栽被 加載在電池上時，在這些板之間產(chǎn)生高溫和^應力。如果電池由于重復 充電周期而處于臨界狀態(tài)，或者接近它的存儲壽命的盡頭，它可能由于這
些熱和;^應力而產(chǎn)生故障，使UPS系統(tǒng)無法操作。為了避免這個問題， 一些UPS系統(tǒng)需要具有自動切g(shù)置的多余的啟動器電池組，以防止一個 電池組故障。這些電池的維護和更換很昂貴。電池和其相關(guān)充電設備的故 障是UPS系統(tǒng)故障的一個常見原因。
此外， 一些小UPS系統(tǒng)已經(jīng)具有多余的備用反沖啟動器。如果電^區(qū)
動的啟動器電動機未能啟動輔助發(fā)電機，它可以通過手或通過才;ua彈簧啟 動。這只對很小的發(fā)電機實用。較大的備用發(fā)電機依賴頻i^換電池的昂 貴程序，或者依賴多余的化學電池組，以保證它們在緊急情況下可靠地啟 動。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是包括電動發(fā)電機的ups系統(tǒng)，該電動發(fā)電機能夠被普通線電 流或來自內(nèi)燃備用發(fā)電機的電流驅(qū)動，該內(nèi)燃備用發(fā)電機具有電啟動器電
動機；該UPS系統(tǒng)進一步包括在主要電源故障時通過變壓器和整流器切換 電動發(fā)電機的輸出的一部分，借此電動發(fā)電機的動能提供操作備用內(nèi)燃發(fā) 電機的啟動系統(tǒng)所需的電功率的裝置。
圖l是示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例的方框圖。 務沐實施方式
在圖1中，輸入功率線101是來自電力公用網(wǎng)的千線的功率輸入。功 率線101供應給開關(guān)103的一側(cè)。開關(guān)103的輸出通過功率線105供應給電 動機107。電動機107通過軸108被連接到發(fā)電機109。發(fā)電機109進一步 通過軸111連接到飛輪113。飛輪113足夠大，以存儲足以在需要啟動備用
發(fā)電機并在線切換它時操作發(fā)電機，并且沒有不可接受的電壓或頻率變化
的旋轉(zhuǎn)動能。發(fā)電機109的輸出線115是UPS不間斷的輸出電源線。上述 所有在美國專利4460834號和4686375號中被更詳細,述。
此外，在圖1中，內(nèi);^用發(fā)動機117具有相關(guān)的電啟動電動機系統(tǒng) 137。電動機117通過軸118驅(qū)動備用發(fā)電機119。當主要電源故障時，備 用發(fā)電機119的電輸出通賴121供襯關(guān)103。開關(guān)103被電配置為使得 在對于電動機107發(fā)生電源故障的情況下，通過線123將信號發(fā)送到啟動 器開關(guān)125。然后啟動器開關(guān)125通過電力線124將來自功率線115的功率 通it^ 127供應給變壓器129，變壓器129是步降變壓器，其將發(fā)電機109 產(chǎn)生的交流電壓變換為啟動器電動機137 4吏用的電壓。來自變壓器129的 交流功率通過線131流到整流器組件133，該整流器組件133將交流功率轉(zhuǎn) 變?yōu)橹绷麟妱硬艓?37可用的直流功率。
多數(shù)商業(yè)上可獲得的內(nèi)M用發(fā)動機上的啟動器電動機使用12或24 伏直流電源。明顯地，啟動器電動機137可以是交流電動機。它甚至可以 被設計成直^f吏用來自發(fā)電機109的功率。然而，發(fā)明人認為，本發(fā)明的 商業(yè)實施例將使用步降變壓器和整流器，以在功率被傳遞到啟動器系統(tǒng)之 前調(diào)節(jié)功率。
在功能上，在正常操作中，來自線101的電功率通過開關(guān)103和線105 運行電動機107和發(fā)電機109。電動機107通過軸108驅(qū)動發(fā)電機109，還 通過軸111驅(qū)動飛輪113。發(fā)電機109在線115上產(chǎn)生功率。
在電源故障的情況下，線101變低，開關(guān)103通過線123發(fā)送電信 號，閉合開關(guān)125。在電源故障的幾毫秒內(nèi)開關(guān)125的閉合，導致功率M 電機109通過線124和127流到變壓器129，在變壓器129功率被逐步降低 到電動機137使用的電壓。這個逐步降低的交流功率通過線131流到整流 器133，在整流器133它被從交流變換到直流。該直流功率通it^l35供應 到啟動器電動機137。
啟動器電動機137啟動內(nèi)燃電動機117,內(nèi)燃電動機117通過軸118啟 動并驅(qū)動發(fā)電機119。來自發(fā)電機119的電力輸出通過線121流入開關(guān) 103。在開關(guān)123可獲得的功率改變了線123的電力狀況，并斷開開關(guān) 125，開關(guān)125移除流到啟動器電動機的電流。來自備用發(fā)電機的電功率流
通過線105流到電動機107,該電動機107驅(qū)動發(fā)電機109，使得通過線 115產(chǎn)生不間斷的電功率輸出供應。
在電動機的電動機-發(fā)電;^a中的飛輪113的尺寸使其具有足以驅(qū)動 外部負載的動能，并JLii通過變壓器129和整流器133提供足夠的功率， 以驅(qū)動啟動器電動機139足夠長的時間從而啟動發(fā)電機117，并且在角ii;l 中沒有不期望的損失。在合理的限制內(nèi)，作為調(diào)壓發(fā)電機的普通技術(shù)的一 部分的負反饋電路，能夠4M嘗由旋轉(zhuǎn)il;l的降低導致的電壓降。在輸出交 流功率中存在頻率變化，但是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的原型設備的使用已經(jīng)確認 本發(fā)明的啟動器系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，而不將無法接受的波動或者電壓降引入到輸出 UPS功率線中。
雖然上述說明和附圖教導了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是很明顯本發(fā)明 可以被用在任何UPS系統(tǒng)上，該UPS系統(tǒng)的能量4#元件包含足夠的能 量，以為備用發(fā)電機的啟動器電動積提供功率，并且不會在輸出UPS功率 線上產(chǎn)生嚴重的頻率偏移或電壓降。因此本發(fā)明不應該;故限于上面所示的 優(yōu)選實施例，而是更應該只由所附權(quán)利要求和它們的合理等價形式所限 定。
權(quán)利要求
1. 一種不間斷的電源系統(tǒng)，包括:電動發(fā)電機裝置，用于調(diào)節(jié)電功率；備用發(fā)電機裝置，包括具有電驅(qū)動啟動器的內(nèi)燃機，所述啟動器在一定電壓和一定電流下操作，用于提供備用電功率源；電開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置電連接到電力干線、備用發(fā)電機裝置的電輸出端、和電動發(fā)電機裝置的電輸入端，用于有選擇地將功率從電力裝置和備用發(fā)電機切換到電動發(fā)電機裝置；啟動器開關(guān)裝置，電連接到電動發(fā)電機裝置的輸出端，并電連接到備用發(fā)電機裝置的啟動器系統(tǒng)的輸入端，用于可切換地將電動發(fā)電機裝置的電輸出端連接到啟動器系統(tǒng)裝置的輸入端；以及傳感器裝置，響應所述電力開關(guān)裝置和電連接的啟動器開關(guān)裝置的輸出，當流向電動發(fā)電機裝置的電功率流中斷時，閉合啟動器開關(guān)。
2. 如權(quán)利要求l所述的不間斷的電源系統(tǒng)，包括功率調(diào)節(jié)裝置，其在 所述啟動器開關(guān)裝置和所述啟動器電動機裝置之間，并電連接到所述啟動 器開關(guān)裝置和所述啟動器電動機裝置，用于調(diào)節(jié)電功率流，4吏傳遞到啟動 器電動才幾裝置的功率處于所述電壓和所述電流下。
全文摘要
一種不間斷的電源系統(tǒng)，包括電動發(fā)電機裝置，用于調(diào)節(jié)電功率；備用發(fā)電機裝置，包括具有電驅(qū)動啟動器的內(nèi)燃機，所述啟動器在一定電壓和一定電流下操作，用于提供備用電功率源；電力開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置電連接到電力干線、備用發(fā)電機裝置的電輸出端、和電動發(fā)電機裝置的電輸入端，用于有選擇地將功率從電力裝置和備用發(fā)電機切換到電動發(fā)電機裝置；啟動器開關(guān)裝置，電連接到電動發(fā)電機裝置的輸出端，并電連接到備用發(fā)電機裝置的啟動器系統(tǒng)的輸入端，用于可切換地將電動發(fā)電機裝置的電輸出端連接到啟動器系統(tǒng)裝置的輸入端；以及傳感器裝置，響應所述電開關(guān)裝置和電連接的啟動器開關(guān)裝置的輸出，當流向電動發(fā)電機裝置的電功率流中斷時，閉合啟動器開關(guān)。
文檔編號H02J9/00GK101385217SQ200680028811
公開日2009年3月11日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者卡羅斯·高特福瑞德 申請人:電源組國際公司