CN107769372A - 一种不间断供电的交直流电源系统及供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不间断供电的交直流电源系统及供电方法，包括依次相连的交流输入支路、AC/DC整流电路、DC/AC逆变电路和隔离变压器；所述隔离变压器通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；还包括交流输入旁路，通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；所述隔离变压器与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第一晶闸管SCR1；所述交流输入旁路与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第二晶闸管SCR2。与现有技术相比，能够根据负载的主次，进行多路协调输出，并能够多路电源输入，在保证重要负载不掉电的情况下，向其他次要负载供电，适应目前机场供电的需求。

Description

一种不间断供电的交直流电源系统及供电方法
技术领域
本发明涉及一种不间断供电的交直流电源系统及供电方法，特别是涉及一种适用于机场不间断供电的交直流电源系统及供电方法。
背景技术
随着机场大功率用电设备的增加，对电能的需求越来越大。但电能的扩容涉及配电申请、现场施工等实际困难，会影响很多耗电设备的投入使用，同时机坪施工也无法达到不停航的要求，进而影响航班的正常运行。
节能环保、油改电等项目的推进，使得机场引入特种电动车辆成为必然。目前因电动车辆充电电能无法满足批量投入的困难，部分机场只能进行少量电动车辆的试点配置，无法进行批量投入使用。
机场廊桥及桥载设备单线独立供电模式，使得大部分电能没得得到充分利用。并且在夜间或飞机未使用地面设备期间，大多电能也没有得到充分利用。
如果设备老化、人为误操作等原因，会导致地面设备给飞机供电过程中出现掉电，损坏飞机零部件、延误航班；或廊桥掉电而无法及时移动廊桥和出现廊桥调频问题。
因此需要一种不间断供电的电源设备，通过此设备可汇入多交流输入支路，并且配置储能电池，还自带直流充电装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不间断供电的交直流电源系统及供电方法，能够根据负载的主次，进行多路协调输出，在保证重要负载不掉电的情况下，向其它次要负载供电。
本发明采用的技术方案如下：
一种不间断供电的交直流电源系统，包括依次相连的交流输入支路、AC/DC整流电路、DC/AC逆变电路和隔离变压器；所述隔离变压器通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；还包括交流输入旁路，通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；所述隔离变压器与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第一晶闸管SCR1；所述交流输入旁路与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第二晶闸管SCR2；所述第一晶闸管SCR1的阳极连接于隔离变压器的输出端，阴极分别与所述第一开关K1和第四开关K4相连；所述第二晶闸管SCR2的阳极与交流输入旁路相连，阴极与第一晶闸管SCR1的阴极相连。
还包括交流充电桩，电源输入端通过第三开关K3与所述隔离变压器的输出端相连。
还包括直流充电桩，电源输入端通过第二开关K2与所述AC/DC整流电路的输出端相连。
还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与所述DC/AC逆变电路的输入端相连。
所述交流输入支路包括第一交流输入支路和第二交流输入支路，一一对应有AC/DC整流电路。
一种基于上述电源系统的供电方法，飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备需要供电时，向电源系统运行逻辑发出供电请求；电源系统运行逻辑接收到供电请求，响应供电请求，控制交流输入支路向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电；如果电源系统运行逻辑同时收到飞机地面静变电源和廊桥供电设备的供电请求，则优先响应飞机地面静变电源的供电请求，并判断供电能力是否能同时满足廊桥供电设备供电需求，如果能，则同时向廊桥供电设备供电，如果不能，则拒绝向廊桥供电设备供电；如果交流输入支路向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电过程中，DC/AC逆变电路逆变环节故障，则系统控制器发出旁路及维修网络模块SCR驱动信号，控制转至交流输入旁路供电。
还包括充电桩，有供电需求时，向电源系统运行逻辑发出供电请求，电源系统运行逻辑接收到供电请求，响应供电请求，控制交流输入支路向充电桩供电；如果电源系统运行逻辑同时收到飞机地面静变电源、廊桥供电设备和充电桩中两者或两者以上的供电请求，则第一优先响应飞机地面静变电源的供电请求，第二优先响应廊桥供电设备的供电请求，并判断供能力是否能同时满足两者或两者以上的供电需求，根据供电能力和优先级次序进行供电。
还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与DC/AC逆变电路的输入端相连；当电源系统不需要向任一负载供电且检测出储能电池系统存在电池容量亏损时，电源系统控制交流输入支路向储能电池充电。
还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与DC/AC逆变电路的输入端相连；当向任意负载供电过程中，交流输入支路出现异常，而仍然需要继续供电时，电源系统转自DC/DC变换器，由储能电池系统向负载供电。
当储能电池系统在供电过程中电量小于等于设置低报警设计值时，发出提示，并在电量降低至设置最低设计值时，停止向外供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够根据负载的主次，进行多路协调输出，并能够多路电源输入，在保证重要负载不掉电的情况下，向其他次要负载供电，适应目前机场供电的需求。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的系统结构原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例1
如图1所示，一种不间断供电的交直流电源装置，包括依次相连的交流输入支路、AC/DC整流电路、DC/AC逆变电路和隔离变压器；所述隔离变压器通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；还包括交流输入旁路，通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；所述隔离变压器与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第一晶闸管SCR1；所述交流输入旁路与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第二晶闸管SCR2；所述第一晶闸管SCR1的阳极连接于隔离变压器的输出端，阴极分别与所述第一开关K1和第四开关K4相连；所述第二晶闸管SCR2的阳极与交流输入旁路相连，阴极与第一晶闸管SCR1的阴极相连。
在本具体实施例中，能够根据飞机地面静变电源和廊桥供电设备两个输出负载用电请求进行合理控制第一开关K1和第四开关K4，让电源系统给相应的负载设备供电。
在本具体实施例中，设置有交流输入旁路，当在为飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电过程中，DC/AC逆变电路故障无法继续供电时，为了保证输出不间断，则转至由交流输入旁路为飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电。
为了保证整个输出不间断，即第一开关K1和第四开关K4之前的输出不间断，在设置有第一晶闸管SCR1和第二晶闸管SCR2的情况下，在交流输入支路和交流输入旁路切换时，有很小一段时间（毫秒级）是同时开通的，即第一晶闸管SCR1和第二晶闸管SCR2都是导通的。这个时候就能确保交流输入支路和交流输入旁路输出完全同相，不会产生很大的环流。比如说，先是交流输入旁路向负载输出供电，当交流输入支路DC/AC逆变电路开启后，第一晶闸管SCR1先不会导通，只有等DC/AC逆变电路输出完全跟踪上交流输入旁路输出后，即电压锁相成功后，才会开通第一晶闸管SCR1。而当需要逆变电路供电向交流输入旁路切换时，是先关闭第一晶闸管SCR1，此时逆变电路继续运行，处于待机状态，以便随时切换回来。
当廊桥供电设备电网输入端异常无法供电时，就会出现廊桥调频问题和廊桥无法即时电动操作靠近和撤离飞机的问题。
飞机停靠在机位上后，移动廊桥与飞机正确连接，以进行上下乘客，同时在货舱侧进行上下货物。一般情况下，当货物少同时乘客全部下完后，飞机重量变轻，此时飞机会向上升高，同时廊桥也需要作相应的上升。同理当飞机整体变重时，飞机离地高度会向下降，廊桥也要作相应的下降。如果在飞机上升或下降时廊桥掉电而不随飞机进行相应的上下移动，飞机的外壳就会被刮坏，这就是所谓的廊桥调频问题。
对于廊桥机位，当飞机进港停靠于机位上后，人工电动操作廊桥靠接飞机，以进行乘客下飞机。如果此时廊桥掉电，廊桥无法及时靠近飞机，只能通过人工拖移廊桥或者采用移动式的梯步车代替。同时当飞机离港时，需要快速撤离廊桥，飞机滑出机位。如果此时廊桥掉电，也只能通过人工拖移廊桥撤离飞机。这样不管时飞机进出港，当廊桥供电系统掉电后，一方面会延误乘客上下飞机，进而延误航班；另一方面给地面设备操作服务人员带来极大的麻烦，需要更多人员进行廊桥的拖离和寻找替换的移动式梯步车。
通过本电源系统，能很大程度上保证廊桥供电设备供电问题。
具体实施例2
在具体实施例1的基础上，还包括交流充电桩，电源输入端通过第三开关K3与所述隔离变压器的输出端相连。
在本具体实施例中，能够根据飞机地面静变电源、廊桥供电设备和交流充电桩三个输出负载用电请求进行合理控制第一开关K1、第四开关K4和第三开关K3，让电源系统给相应的负载设备供电。
具体实施例3
在具体实施例1的基础上，还包括直流充电桩，电源输入端通过第二开关K2与所述AC/DC整流电路的输出端相连。
在本具体实施例中，能够根据飞机地面静变电源、廊桥供电设备和直流充电桩三个输出负载用电请求进行合理控制第一开关K1、第四开关K4和第二开关K2，让电源系统给相应的负载设备供电。
具体实施例4
在具体实施例2的基础上，还包括直流充电桩，电源输入端通过第二开关K2与所述AC/DC整流电路的输出端相连。
在本具体实施例中，能够根据飞机地面静变电源、廊桥供电设备、交流充电桩和直流充电桩三个输出负载用电请求进行合理控制第一开关K1、第四开关K4、第三开关K3和第二开关K2，让电源系统给相应的负载设备供电。
具体实施例5
在具体实施例1到4之一的基础上，还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与所述DC/AC逆变电路的输入端相连。在本具体实施例中，电源系统支持交流输入支路和储能电池系统联合向负载供电的功能，当交流输入支路在供电过程中出现问题时，转至从储能电池系统进行供电。
例如，与具体实施例1相结合，为了保证电源系统输入不间断，在本具体实施例中，当交流输入支路在向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电过程中出现故障时，则可以转至由电储能电池系统向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电；而两者均不能进行供电时，则可以转至由交流输入旁路向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电。
具体实施例6
在具体实施例1到5之一的基础上，所述交流输入支路包括第一交流输入支路和第二交流输入支路，一一对应有AC/DC整流电路，以充分利用两条输入配电余量。
在本具体实施例中，两条交流输入支路从另外供电设备的输入端取电，以最大功率同时满足多负载输出的需求，即在给飞机地面静变电源供电的同时，将多余的电功率给充电桩充电。
具体实施例7
在具体实施例1到6之一的基础上，一种不间断供电的交直流电源供电方法，飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备需要供电时，向电源系统运行逻辑发出供电请求；电源系统运行逻辑接收到供电请求，响应供电请求，控制交流输入支路向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电；如果电源系统运行逻辑同时收到飞机地面静变电源和廊桥供电设备的供电请求，则优先响应飞机地面静变电源的供电请求，并判断供电能力是否能同时满足廊桥供电设备供电需求，如果能，则同时向廊桥供电设备供电，如果不能，则拒绝向廊桥供电设备供电；如果交流输入支路向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电过程中，DC/AC逆变电路逆变环节故障，则系统控制器发出旁路及维修网络模块SCR驱动信号，控制转至交流输入旁路供电。
飞机地面静变电源优先级最高，需要保证在其供电过程中不间断，同时它的供电请求需要第一响应，并且功率较大为90KW（稳态运行时在30KW左右），其次是廊桥供电设备，但其功率较小只有20KW左右。逆变电路收到飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备的启动信号后，电源系统运行AC/DC整流电路，将380V/50HZ的交流电压整流成800V的直流电压，再经DC/AC逆变电路将直流电压逆变成380V/50HZ的交流电，接着开通第一晶闸管SCR1，当电源系统收到输出接通的信号后，第一开关K1断路器打开，飞机地面静变电源得电，再输入给飞机供电。
具体实施例8
在具体实施例7的基础上，还包括充电桩，有供电需求时，向电源系统运行逻辑发出供电请求，电源系统运行逻辑接收到供电请求，响应供电请求，控制交流输入支路向充电桩供电；如果电源系统运行逻辑同时收到飞机地面静变电源、廊桥供电设备和充电桩中两者或两者以上的供电请求，则第一优先响应飞机地面静变电源的供电请求，第二优先响应廊桥供电设备的供电请求，并判断供能力是否能同时满足两者或两者以上的供电需求，根据供电能力和优先级次序进行供电。
具体实施例9
在具体实施例8的基础上，所述充电桩包括直流充电桩和交流充电桩。交流充电桩和直流充电桩的优先级最低，同时对电源不间断供电的要求也较低，其中交流充电桩为40KW，直流充电桩为60KW。
直流充电桩和交流充电桩优先级平级，当没有收到飞机地面静变电源供电请求信号时，同时电源系统交流输入支路能量富裕时，可向直流充电桩和/或交流充电桩供电。
如果交流输入支路功率足以支持交流充电桩和/或直流充电桩时，电源系统可由交流经AC/DC整流，DC/AC 逆变，同时收到交直流充电桩供电请求（两信号是通过交直充电桩启停信号高电平判断)，系统逻辑控制器就发出K2 和K3 断路器高电平驱动信号，在电动操作机构的作用下，闭合K2 和K3 断路器，接着启动交流充电桩和直流充电桩，给机场特种电动车辆充电。
具体实施例10
在具体实施例7到9之一的基础上，还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与DC/AC逆变电路的输入端相连；当电源系统不需要向任一负载供电且检测出储能电池系统存在电池容量亏损时，电源系统控制交流输入支路向储能电池充电。
具体实施例11
在具体实施例7到10之一的基础上，还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与DC/AC逆变电路的输入端相连；当向任意负载供电过程中，交流输入支路出现异常，而仍然需要继续供电时，电源系统转自DC/DC变换器，由储能电池系统向负载供电。
具体实施例12
在具体实施例10或11的基础上，还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与DC/AC逆变电路的输入端相连；当交流输入支路向任意负载供电过程中出现功率不足的情况时，储能电池系统同时向所述任意负载供电，即交流输入支路和储能电池系统联合向所述任意负载供电。
具体实施例13
在具体实施例7到12的基础上，当储能电池系统在供电过程中电量小于等于设置低报警设计值时，发出提示，并在电量降低至设置最低设计值时，停止向外供电，以保护储能电池系统不受深度放电而影响寿命。
具体实施例14
在具体实施例1到13之一的基础上，系统逻辑控制器设置于DC/AC逆变电路。
具体实施例15
在具体实施例1到14之一的基础上，所述AC/DC整流电路为PFC整流电路。
与现有技术相比，本发明：
（1）交流输入有单路和双路可选，可根据现场进行灵活配置。比如当此电源设备用于廊桥供电时，可从地面空调和地面电源支路引入电网电压，同时使用两供电支路的余电。
（2）交流输入有功率调节功能，可通过软件或后台进行设置电网输入功率的百分比，更合理、安全地使用两输入支路的电功率。
（3）系统支持输入侧交直流联合供电功能。即在电网向负载输出功率的同时，储能电池也可向负载提供能量，方便现场电网输入功率受限制的场合，这是与传统单一供电模式的UPS（不间断电源）有着极大的区别。
（4）能实现交直流充电功能，直流充电功率60KVA，单枪充电；交流充电功率40KVA，双枪充电。如果交流输入功率充足，可同时进行交直流充电。这样在机场有限的地面空间情况下，配置一套此电源设备，可满足交直流充电车辆的使用。
（5）因系统配置储能电池，可保障输出端重要负载不间断地供电。比如此电源设备的输出连接飞机地面静变电源时，在电网掉电时，此电源设备可自动转换到电池逆变供电模式，确保输出不间断，这样飞机地面静变电源线可不间断的给飞机供电。
（6）当此电源输出端与廊桥连接时，可作为廊桥备用供电配置，当廊桥原交流输入掉电后，可自动切换到此电源，可解决人工拖移廊桥和廊桥调频问题。
（7）此电源配置旁路和维修旁路模块，方便进行在线维护，不影响后级重要负载的供电使用。

Claims (10)

1.一种不间断供电的交直流电源系统，其特征在于：包括依次相连的交流输入支路、AC/DC整流电路、DC/AC逆变电路和隔离变压器；所述隔离变压器通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；还包括交流输入旁路，通过第一开关K1与飞机地面静变电源相连，并通过第四开关K4与廊桥供电设备相连；所述隔离变压器与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第一晶闸管SCR1；所述交流输入旁路与第一开关K1和第四开关K4之间设置有第二晶闸管SCR2；所述第一晶闸管SCR1的阳极连接于隔离变压器的输出端，阴极分别与所述第一开关K1和第四开关K4相连；所述第二晶闸管SCR2的阳极与交流输入旁路相连，阴极与第一晶闸管SCR1的阴极相连。
2.根据权利要求1所述的不间断供电的交直流电源系统，其特征在于：还包括交流充电桩，电源输入端通过第三开关K3与所述隔离变压器的输出端相连。
3.根据权利要求1或2所述的不间断供电的交直流电源系统，其特征在于：还包括直流充电桩，电源输入端通过第二开关K2与所述AC/DC整流电路的输出端相连。
4.根据权利要求1所述的不间断供电的交直流电源系统，其特征在于：还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与所述DC/AC逆变电路的输入端相连。
5.根据权利要求1所述的不间断供电的交直流电源系统，其特征在于：所述交流输入支路包括第一交流输入支路和第二交流输入支路，一一对应有AC/DC整流电路。
6.一种基于权利要求1到5所述电源系统的供电方法，其特征在于：飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备需要供电时，向电源系统运行逻辑发出供电请求；电源系统运行逻辑接收到供电请求，响应供电请求，控制交流输入支路向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电；如果电源系统运行逻辑同时收到飞机地面静变电源和廊桥供电设备的供电请求，则优先响应飞机地面静变电源的供电请求，并判断供电能力是否能同时满足廊桥供电设备供电需求，如果能，则同时向廊桥供电设备供电，如果不能，则拒绝向廊桥供电设备供电；如果交流输入支路向飞机地面静变电源和/或廊桥供电设备供电过程中，DC/AC逆变电路逆变环节故障，则系统控制器发出旁路及维修网络模块SCR驱动信号，控制转至交流输入旁路供电。
7.根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于：还包括充电桩，有供电需求时，向电源系统运行逻辑发出供电请求，电源系统运行逻辑接收到供电请求，响应供电请求，控制交流输入支路向充电桩供电；如果电源系统运行逻辑同时收到飞机地面静变电源、廊桥供电设备和充电桩中两者或两者以上的供电请求，则第一优先响应飞机地面静变电源的供电请求，第二优先响应廊桥供电设备的供电请求，并判断供能力是否能同时满足两者或两者以上的供电需求，根据供电能力和优先级次序进行供电。
8.根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于：还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与DC/AC逆变电路的输入端相连；当电源系统不需要向任一负载供电且检测出储能电池系统存在电池容量亏损时，电源系统控制交流输入支路向储能电池充电。
9.根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于：还包括储能电池系统，通过双向DC/DC变换器与DC/AC逆变电路的输入端相连；当向任意负载供电过程中，交流输入支路出现异常，而仍然需要继续供电时，电源系统转自DC/DC变换器，由储能电池系统向负载供电。
10.根据权利要求8或9所述的供电方法，其特征在于：当储能电池系统在供电过程中电量小于等于设置低报警设计值时，发出提示，并在电量降低至设置最低设计值时，停止向外供电。
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