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      保供電電源裝置的制作方法

      文檔序號:7470243閱讀:214來源:國知局
      專利名稱:保供電電源裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及供電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種保供電電源裝置。
      背景技術(shù)
      用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)功率不是恒定的,而是大幅波動(dòng)的。例如,大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流可達(dá)正常運(yùn)行電流的5倍以上。電弧電焊、軋機(jī)等設(shè)備的短時(shí)最大電流也是其平均運(yùn)行電流的數(shù)倍或數(shù)十倍,這類負(fù)荷被統(tǒng)稱為沖擊負(fù)荷。在現(xiàn)有技術(shù)中,不間斷保供電電源裝置要么采用鉛酸蓄電池、鋰電池柜等蓄電池儲能,要么采用磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)儲能。蓄電池雖然儲能密度較大,但功率密度低,在需要滿足大功率放電的場合,采用蓄電池儲能就面臨電池體積大,重量重,投資大,車載困難等問題。磁懸浮飛輪方案雖然體積較小,功率密度較大,但在使用時(shí),每換一個(gè)使用場地,都需要較長的時(shí)間來對磁懸浮飛輪做平衡調(diào)節(jié),不僅需要配備專門的技術(shù)人員,而且難以滿足緊急場合快速保障電力供應(yīng)的要求。

      發(fā)明內(nèi)容
      基于此,有必要針對以上問題,提供一種既能大功率放電、調(diào)試和維護(hù)工量小、重量又較小的保供電電源裝置。一種保供電電源裝置,包括UPS主機(jī)、鋰電池柜、沖放電柜和超級電容柜;所述UPS主機(jī)的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子,所述UPS主機(jī)的輸出端連接用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子,所述鋰電池柜連接于所述UPS主機(jī)內(nèi)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的高壓側(cè)連接于所述UPS主機(jī)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的 低壓側(cè)連接所述超級電容柜,所述超級電容柜連接在所述充放電柜的低壓側(cè)正極和所述UPS主機(jī)的直流母線的負(fù)極之間。所述UPS主機(jī)用于隔離外部輸入電力和對用戶設(shè)備輸出電力,所述超級電容柜用于在外部輸入電力中斷時(shí)為沖擊負(fù)荷供電,且接收所述鋰電池柜的充電能量,所述鋰電池柜用于在外部輸入電力中斷時(shí)提供用戶基本負(fù)荷的供電,并為所述超級電容柜提供充電能量,所述沖放電柜用于將所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓和將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置中所述沖放電柜包括降壓充電器和升壓放電器。所述降壓充電器和所述升壓放電器并聯(lián)連接,所述降壓充電器用于將所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓,所述升壓放電器用于將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置中所述UPS主機(jī)包括整流器和逆變器;所述整流器與所述逆變器通過直流母線并聯(lián)連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述超級電容柜的容量按照負(fù)荷最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值來進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置安裝于車輛車廂。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置,還包括輸入電纜和輸出電纜,所述輸入電纜用于連接所述用戶配電變壓器的出線端子和所述整流器,所述輸出電纜用于連接所述逆變器和所述用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子。上述保供電電源裝置,所述UPS主機(jī)的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子,所述UPS主機(jī)的輸出端連接用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子,所述鋰電池柜連接于所述UPS主機(jī)內(nèi)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的高壓側(cè)連接于所述UPS主機(jī)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的低壓側(cè)連接所述超級電容柜,所述超級電容柜連接在所述沖放電柜的低壓側(cè)正極和所述UPS主機(jī)的直流母線的負(fù)極之間。所述保供電電源裝置有效利用了超級電容柜快速充電和大功率放電的特性,來解決鋰電池柜放電倍率低,難以適用于沖擊負(fù)荷供電的不足。同時(shí),利用鋰電池柜比能量高的特性也彌補(bǔ)了超級電容柜能量密度低的不足。UPS主機(jī)確保在外部主供電源斷電時(shí)通過鋰電池柜和超級電容柜的彼此配合對用戶實(shí)現(xiàn)不間斷的供電,保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。鋰電池柜保持相對穩(wěn)定的負(fù)載電流輸出,主要提供用戶的平均負(fù)荷功率。鋰電池柜能量密度高的優(yōu)點(diǎn)保障了整個(gè)電源車的儲能容量。超級電容柜通過降壓型的充電電路和升壓型的放電電路與UPS主機(jī)的直流母線相連。超級電容柜的快速充電和大電流放電能力,保障了電源車的短時(shí)大電流輸出能力。


      圖1為本發(fā)明保供電電源裝置其中一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖;圖2為本發(fā)明保供電電源裝置其中另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖;圖3為本發(fā)明保供電電源裝置其中一種實(shí)施例的電路模塊連接圖。
      具體實(shí)施例方式如圖1所示,一種保供電電源裝置,包括UPS主機(jī)110、鋰電池柜120、沖放電柜130和超級電容柜140。所述UPS主機(jī)110的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子,所述UPS主機(jī)110的輸出端連接用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子,所述鋰電池柜120連接于所述UPS主機(jī)110內(nèi)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜130的高壓側(cè)連接所述UPS主機(jī)110的直流母線的的正負(fù)極之間,所述沖放電柜130的低壓側(cè)連接所述超級電容柜140,所述超級電容柜連接在所述沖放電柜130的低壓側(cè)的正極和所述UPS主機(jī)的直流母線的負(fù)極之間。斷開用戶配電變壓器低壓側(cè)出線與低壓開關(guān)之間的連接電纜,如圖2所示,將UPS主機(jī)110的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子,將UPS主機(jī)110的輸出端連接用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子。最終形成圖2所示的連接關(guān)系,UPS主機(jī)110串接在用戶配電變壓器和低壓母線之間,外部電源正常時(shí)由UPS主機(jī)110改善電能質(zhì)量后對用戶供電。外部電源短時(shí)間中斷或電壓跌落時(shí),由超級電容柜140和鋰電池柜120釋放存儲電能,經(jīng)UPS主機(jī)110轉(zhuǎn)換后共同對用戶供電。其中鋰電池柜120為用戶提供穩(wěn)態(tài)功率,超級電容柜140提供電器啟動(dòng)所需的短時(shí)沖擊功率。所述UPS主機(jī)110用于隔離外部輸入電力和對用戶輸出電力,保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作,所述超級電容柜140用于在外部輸入電力中斷時(shí)為沖擊負(fù)荷供電,且接收所述鋰電池柜120的充電能量,所述鋰電池柜120用于在外部輸入電力中斷時(shí)提供用戶基本負(fù)荷的供電,并為所述超級電容柜140提供充電能量,所述沖放電柜130用于將UPS主機(jī)110直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜140充電要求的電壓和將所述超級電容柜140的放電電壓提升為UPS主機(jī)110直流母線的正負(fù)極之間的電壓,以保障用戶供電電壓。當(dāng)外部輸入電力中斷時(shí),所述保供電電源裝置為用戶提供供電電壓,沖放電柜130將所述超級電容柜140的放電電壓提升到UPS主機(jī)110直流母線的正負(fù)極之間的電壓。當(dāng)外部電力正常時(shí),所述沖放電柜130將UPS主機(jī)110直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化到符合所述超級電容柜140充電要求的電壓,確保所述保供電電源裝置正常充電。上述保供電電源裝置,所述UPS主機(jī)的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子,所述UPS主機(jī)的輸出端連接用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子,所述鋰電池柜連接于所述UPS主機(jī)內(nèi)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的高壓側(cè)連接在所述UPS主機(jī)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的低壓側(cè)連接所述超級電容柜,所述超級電容柜連接在所述沖放電柜的低壓側(cè)的正極和所述UPS主機(jī)的直流母線的負(fù)極之間。所述保供電電源裝置有效利用了超級電容柜快速充電和大功率放電的特性,來解決鋰電池柜放電倍率低,難以適用于沖擊負(fù)荷供電的不足。同時(shí),利用鋰電池柜比能量高的特性也彌補(bǔ)了超級電容柜能量密度低的不足。UPS主機(jī)確保外部主供電源斷電時(shí)通過鋰電池柜和超級電容柜的彼此配合對用戶實(shí)現(xiàn)不間斷的供電,保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。鋰電池柜保持相對穩(wěn)定的負(fù)載電流輸出,主要提供用戶的平均負(fù)荷功率。鋰電池柜能量密度高的優(yōu)點(diǎn)保障了整個(gè)電源車的儲能容量。超級電容柜通過降壓型的充電電路和升壓型的放電電路與UPS主機(jī)的直流母線相連。超級電容柜的快速充電和大電流放電能力,保障了電源車的短時(shí)大電流輸出能力。在其中一個(gè)實(shí)施例中,如圖3所述,所述的保供電電源裝置,所述沖放電柜包括降壓充電器和升壓放電器;所述降壓充電器和所述升壓放電器并聯(lián)連接,所述降壓充電器用于將UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓,所述升壓放電器用于將所述超級電容柜的放電電壓提升到UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓,以保障用戶供電電壓。當(dāng)保供電電源裝置需要短時(shí)間大功率放電時(shí),升壓放電器將所述超級電容柜的放電電壓提升到UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓,以利用超級電容柜的大電流充放電能力,其它情況下,由鋰電池柜提供電能。在負(fù)載較小時(shí),采用大電流給超級電容柜充電,以充分利用整流器的容量以及超級電容柜的短時(shí)大功率充放電能力;在負(fù)載較大時(shí),采用較小的電流給超級電容柜充電,以便在短時(shí)大功率放電時(shí)超級電容柜有足夠的能量可以大電流放電。當(dāng)外部電力正常時(shí),所述降壓充電器將UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置,所述UPS主機(jī)包括整流器和逆變器;所述整流器與所述逆變器通過直流母線并聯(lián)連接。所述UPS主機(jī)實(shí)現(xiàn)外部輸入電力和對用戶輸出電力之間的有效隔離。在外部電源斷電或電壓跌落時(shí),由直流母線并聯(lián)的超級電容柜和鋰電池柜經(jīng)逆變器對用戶實(shí)現(xiàn)不間斷的供電。此外,UPS主機(jī)的整流-逆變環(huán)節(jié)也消除了外部輸入的諧波,保障了電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置,所述超級電容柜的容量按照負(fù)荷短時(shí)最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值來進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。根據(jù)負(fù)荷的短時(shí)最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值,再按照功率和電容的關(guān)系可以得到超級電容柜的容量。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置,采用車輛裝載本保供電電源裝置。為了增加保供電電源裝置的機(jī)動(dòng)性,本實(shí)施例將保供電裝置采用車輛裝載。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的保供電電源裝置,還包括輸入電纜和輸出電纜,所述輸入電纜用于連接所述用戶配電變壓器的出線端子和所述整流器,所述輸出電纜用于連接所述逆變器和所述用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子。在本實(shí)施例中所述輸入電纜和所述輸出電纜均為380V電纜,將保供電電源裝置的輸入電纜的一端連接用戶配電變壓器的出線端子,輸入電纜的另一端連接UPS主機(jī)的整流器輸入端。將保供電電源裝置的輸出電纜一端連接用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子,輸出電纜的另一端連接UPS主機(jī)的逆變器輸出端。由于在實(shí)際操作過程中電纜線的拆裝比較麻煩,所述輸入電纜的一端可固定連接UPS主機(jī)的整流器輸入端,所述輸出電纜的另一端可固定連接UPS主機(jī)的逆變器輸出端。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此,本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
      權(quán)利要求
      1.一種保供電電源裝置,其特征在于,包括UPS主機(jī)、鋰電池柜、沖放電柜和超級電容柜; 所述UPS主機(jī)的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子,所述UPS主機(jī)的輸出端連接用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子,所述鋰電池柜連接于所述UPS主機(jī)內(nèi)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的高壓側(cè)連接于所述UPS主機(jī)的直流母線的正負(fù)極之間,所述沖放電柜的低壓側(cè)連接所述超級電容柜,所述超級電容柜連接在所述充放電柜的低壓側(cè)正極和所述UPS主機(jī)的直流母線的負(fù)極之間。
      所述UPS主機(jī)用于隔離外部輸入電力和對用戶設(shè)備輸出電力,所述超級電容柜用于在外部輸入電力中斷時(shí)為沖擊負(fù)荷供電,且接收所述鋰電池柜的充電能量,所述鋰電池柜用于在外部輸入電力中斷時(shí)提供用戶基本負(fù)荷的供電,并為所述超級電容柜提供充電能量,所述沖放電柜用于將所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓和將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保供電電源裝置,其特征在于,所述沖放電柜包括降壓充電器和升壓放電器; 所述降壓充電器和所述升壓放電器并聯(lián)連接,所述降壓充電器用于將所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓,所述升壓放電器用于將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機(jī)直流母線的正負(fù)極之間的電壓。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保供電電源裝置,其特征在于,所述UPS主機(jī)包括整流器和逆變器;所述整流器與所述逆變器通過直流母線并聯(lián)連接。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保供電電源裝置,其特征在于,所述超級電容柜的容量按照負(fù)荷最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值來進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保供電電源裝置,其特征在于,本保供電電源裝置安裝于車輛車廂。
      6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保供電電源裝置,其特征在于,還包括輸入電纜和輸出電纜,所述輸入電纜用于連接所述用戶配電變壓器的出線端子和所述整流器,所述輸出電纜用于連接所述逆變器和所述用戶配電房低壓母線進(jìn)線開關(guān)的電源側(cè)端子。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種保供電電源裝置,包括UPS主機(jī)、鋰電池柜、沖放電柜和超級電容柜;UPS主機(jī)確保在外部主供電源斷電時(shí)通過鋰電池柜和超級電容柜的彼此配合對用戶實(shí)現(xiàn)不間斷的供電,保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。鋰電池柜保持相對穩(wěn)定的負(fù)載電流輸出,主要提供用戶的平均負(fù)荷功率。鋰電池柜能量密度高的優(yōu)點(diǎn)保障了整個(gè)電源車的儲能容量。超級電容柜通過降壓型的充電電路和升壓型的放電電路與UPS主機(jī)的直流母線相連。超級電容柜的快速充電和大電流放電能力,保障了電源車的短時(shí)大電流輸出能力。
      文檔編號H02J7/00GK103066658SQ20121057584
      公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
      發(fā)明者吳國沛, 管霖, 吳瓊, 顧軍, 關(guān)天云, 辛平野, 尹華杰, 伍衡, 寧宇 申請人:廣州供電局有限公司, 華南理工大學(xué)
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