CN110417113A - 并联型交流不间断电源及实现不断电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开并提供一种结构简单、满足负载不间断供电要求，正常运行时功耗低的并联型交流不间断电源及其实现不断电的方法。本发明包括快速开关、第一出线开关、第二出线开关、储能单元、变流单元、控制单元和主电源；第一出线开关的入线端与主电源连接，第一出线开关的出线端依次与快速开关和第二出线开关串联，第二出线开关的出线端与负载连接；储能单元与变流单元串联后并联在快速开关和第二出线开关之间；当电网发生电压暂降或短时停电时，快速开关快速分闸，使负载与电网断开，变流单元迅速建立与电网同相位、同电压幅值的电压给负载供电。本发明可广泛地应用于电力、通信、石化、高端制造、数据中心等领域，用于设备的不间断供电。
Description
技术领域
本发明涉及一种不间断电源,特别涉及一种并联型交流不间断电源及实现不断电的方法。
背景技术
在一些用电场合，一些重要负载只能承担5ms以下的供电电压暂降或短时停电，因此为了保证其供电连续性，在负载与电网之间加交流不间断电源即UPS，以确保在电网发生电压暂降或短时停电时，负载不断电。现有的交流不间断电源UPS直接串联在电网和负载之间，当电网发生短时停电时，UPS通过自己的储能单元继续向负载供电，以确保负载不停电。在电网正常时，UPS需全额承担负载功率，因此正常运行时，自身有较大的损耗、并发出较大的热量和较大的噪音，消耗大量的无用能源，造成较大的经济损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、满足负载不间断供电要求，功能上完全可以取代UPS，且正常运行时功耗低的并联型交流不间断电源及其实现不断电的方法。
本发明所采用的技术方案是：所述并联型交流不间断电源包括快速开关FS、第一出线开关K1、第二出线开关K2、储能单元BAT、变流单元PCS、控制单元KZD和主电源；所述第一出线开关K1的入线端与所述主电源连接，所述第一出线开关K1的出线端依次与所述快速开关FS和所述第二出线开关K2串联，所述第二出线开关K2的出线端与负载FZ连接；所述储能单元BAT与所述变流单元PCS串联后并联在所述快速开关FS和所述第二出线开关K2之间；所述控制单元KZD的电压检测端与所述主电源连接，所述控制单元KZD的控制端与所述快速开关FS连接。对电网电压进行检测和对所述快速开关FS进行控制的所述控制单元为独立的KZD控制器或PCS控制器。
所述并联型交流不间断电源还包括旁路进线开关K、旁路切换开关PK、旁路维修开关PW，所述旁路进线开关K的进线端与旁路电源连接，所述旁路进线开关K的出线端与所述旁路切换开关PK串联后与所述第二出线开关K2的出线端连接，所述旁路维修开关PW设置在所述第一出线开关K1的进线端与所述第二出线开关K2的出线端之间。
所述旁路电源为另一路独立电源或与所述主电源同为一个电源。
所述快速开关FS为涡流驱动真空断路器或接触器或电子开关，所述快速开关FS的分闸时间小于2ms。
使用上述并联型交流不间断电源实现不断电的方法为：
a、电网正常时，电网经所述第一出线开关K1、所述快速开关FS、所述第二出线开关K2直接向所述负载FZ供电，同时经所述变流单元PCS向所述储能单元BAT充电，所述变流单元PCS处于锁相待机状态；
b、当电网发生电压暂降或短时停电时，所述快速开关FS快速分闸，使所述负载FZ与电网断开，所述变流单元PCS迅速建立与电网同相位、同电压幅值的电压给所述负载FZ供电；
c、当电网恢复正常后，所述变流单元PCS自动调节输出电压和频率及相位与电网一致后，闭合所述快速开关FS，所述变流单元PCS和所述负载FZ回并电网，此时所述变流单元PCS逐渐减少出力，避免快速退出过程对电网和负载冲击，所述负载FZ逐渐由电网供电。
当所述快速开关FS故障不能合闸时，所述旁路切换开关PK自动闭合，所述旁路电源通过所述旁路切换开关PK给所述负载FZ供电，确保所述负载FZ不断电。
若电网发生短时停电，则所述控制单元KZD在0.6ms内检测到电网电压暂降后，所述控制单元KZD发分闸指令给所述快速开关FS，所述快速开关FS在2ms内快速断开，所述变流单元PCS在1ms内快速建立与电网相同的电压和频率，通过所述储能单元BAT给所述负载FZ供电，确保所述负载FZ断电时间小于4ms。
本发明的有益效果是：由于本发明采用并联型交流不断电的设计，所述并联型交流不间断电源包括快速开关FS、第一出线开关K1、第二出线开关K2、储能单元BAT、变流单元PCS、控制单元KZD和主电源；所述第一出线开关K1的入线端与所述主电源连接，所述第一出线开关K1的出线端依次与所述快速开关FS和所述第二出线开关K2串联，所述第二出线开关K2的出线端与负载FZ连接；所述储能单元BAT与所述变流单元PCS串联后并联在所述快速开关FS和所述第二出线开关K2之间；所述控制单元KZD的电压检测端与所述主电源连接，所述控制单元KZD的控制端与所述快速开关FS连接, 当电网发生电压暂降或短时停电时，所述快速开关FS快速分闸，使所述负载FZ与电网断开，所述变流单元PCS迅速建立与电网同相位、同电压幅值的电压给所述负载FZ供电，所以，本发明结构简单、满足负载不间断供电要求，功能上完全可以取代UPS，且本发明并不像传统的UPS直接串联在电网和负载之间，本发明在正常运行时功耗低。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是电网正常时各开关状态及功率流向图；
图3是电网发生短时停电时各开关状态及功率流向图；
图4是设备旁路运行时各开关状态及功率流向图；
图5是设备检修时各开关状态及功率流向图。
具体实施方式
如图1所示，在本实施例中，所述并联型交流不间断电源包括快速开关FS、第一出线开关K1、第二出线开关K2、储能单元BAT、变流单元PCS、控制单元KZD和主电源；所述第一出线开关K1的入线端与所述主电源连接，所述第一出线开关K1的出线端依次与所述快速开关FS和所述第二出线开关K2串联，所述第二出线开关K2的出线端与负载FZ连接；所述储能单元BAT与所述变流单元PCS串联后并联在所述快速开关FS和所述第二出线开关K2之间；所述控制单元KZD的电压检测端与所述主电源连接，所述控制单元KZD的控制端与所述快速开关FS连接。
在本实施例中，所述并联型交流不间断电源还包括旁路进线开关K、旁路切换开关PK、旁路维修开关PW，所述旁路进线开关K的进线端与旁路电源连接，所述旁路进线开关K的出线端与所述旁路切换开关PK串联后与所述第二出线开关K2的出线端连接，所述旁路维修开关PW设置在所述第一出线开关K1的进线端与所述第二出线开关K2的出线端之间。
在本实施例中，所述旁路电源为另一路独立电源或与所述主电源同为一个电源。
在本实施例中，所述快速开关FS为涡流驱动真空断路器或接触器或电子开关，所述快速开关FS的分闸时间小于2ms。
在本实施例中，使用上述并联型交流不间断电源实现不断电的方法为：
a、如图2所示，电网正常时，电网经所述第一出线开关K1、所述快速开关FS、所述第二出线开关K2直接向所述负载FZ供电，同时经所述变流单元PCS向所述储能单元BAT充电，所述变流单元PCS处于锁相待机状态；
b、如图3所示，当电网发生电压暂降或短时停电时，所述快速开关FS快速分闸，使所述负载FZ与电网断开，所述变流单元PCS迅速建立与电网同相位、同电压幅值的电压给所述负载FZ供电；
c、如图4所示，当电网恢复正常后，所述变流单元PCS自动调节输出电压和频率及相位与电网一致后，闭合所述快速开关FS，所述变流单元PCS和所述负载FZ回并电网，此时所述变流单元PCS逐渐减少出力，避免快速退出过程对电网和负载冲击，所述负载FZ逐渐由电网供电。
在本实施例中，如图5所示，所述旁路切换开关PK作为旁路维修开关，当装置需要维修时，手动合所述旁路切换开关PK，同时分所述第一出线开关K1、所述第二出线开关K2，对装置进行维修。当所述快速开关FS故障不能合闸时，所述旁路切换开关PK自动闭合，所述旁路电源通过所述旁路切换开关PK给所述负载FZ供电，确保所述负载FZ不断电。
在本实施例中，若电网发生短时停电，则所述控制单元KZD在0.6ms内检测到电网电压暂降后，所述控制单元KZD发分闸指令给所述快速开关FS，所述快速开关FS在2ms内快速断开，所述变流单元PCS在1ms内快速建立与电网相同的电压和频率，通过所述储能单元BAT给所述负载FZ供电，确保所述负载FZ断电时间小于4ms。对电网电压进行检测和对所述快速开关FS进行控制的所述控制单元为独立的KZD控制器或PCS控制器。
本发明可广泛地应用于电力、通信、石化、高端制造、数据中心等领域，用于设备的不间断供电。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。
Claims (8)
1.并联型交流不间断电源，其特征在于：所述并联型交流不间断电源包括快速开关（FS）、第一出线开关（K1）、第二出线开关（K2）、储能单元（BAT）、变流单元（PCS）、控制单元（KZD）和主电源；所述第一出线开关（K1）的入线端与所述主电源连接，所述第一出线开关（K1）的出线端依次与所述快速开关（FS）和所述第二出线开关（K2）串联，所述第二出线开关（K2）的出线端与负载（FZ）连接；所述储能单元（BAT）与所述变流单元（PCS）串联后并联在所述快速开关（FS）和所述第二出线开关（K2）之间；所述控制单元（KZD）的电压检测端与所述主电源连接，所述控制单元（KZD）的控制端与所述快速开关（FS）连接。
2.根据权利要求1所述的并联型交流不间断电源，其特征在于：所述并联型交流不间断电源还包括旁路进线开关（K）、旁路切换开关（PK）、旁路维修开关（PW），所述旁路进线开关（K）的进线端与旁路电源连接，所述旁路进线开关（K）的出线端与所述旁路切换开关（PK）串联后与所述第二出线开关（K2）的出线端连接，所述旁路维修开关（PW）设置在所述第一出线开关（K1）的进线端与所述第二出线开关（K2）的出线端之间。
3.根据权利要求2所述的并联型交流不间断电源，其特征在于：所述旁路电源为另一路独立电源或与所述主电源同为一个电源。
4.根据权利要求3所述的并联型交流不间断电源，其特征在于：所述快速开关（FS）为涡流驱动真空断路器或接触器或电子开关，所述快速开关（FS）的分闸时间小于2ms。
5.根据权利要求4所述的并联型交流不间断电源，其特征在于：对电网电压进行检测和对所述快速开关（FS）进行控制的所述控制单元（KZD）为独立的KZD控制器或PCS控制器。
6.一种使用如权利要求5所述的并联型交流不间断电源实现不断电的方法，其特征在于：所述实现不断电的方法为：
a、电网正常时，电网经所述第一出线开关（K1）、所述快速开关（FS）、所述第二出线开关（K2）直接向所述负载（FZ）供电，同时经所述变流单元（PCS）向所述储能单元（BAT）充电，所述变流单元（PCS）处于锁相待机状态；
b、当电网发生电压暂降或短时停电时，所述快速开关（FS）快速分闸，使所述负载（FZ）与电网断开，所述变流单元（PCS）迅速建立与电网同相位、同电压幅值的电压给所述负载（FZ）供电；
c、当电网恢复正常后，所述变流单元（PCS）自动调节输出电压和频率及相位与电网一致后，闭合所述快速开关（FS），所述变流单元（PCS）和所述负载（FZ）回并电网，此时所述变流单元（PCS）逐渐减少出力，避免快速退出过程对电网和负载冲击，所述负载（FZ）逐渐由电网供电。
7.根据权利要求6所述的实现不断电的方法，其特征在于：当所述快速开关（FS）故障不能合闸时，所述旁路切换开关（PK）自动闭合，所述旁路电源通过所述旁路切换开关（PK）给所述负载（FZ）供电，确保所述负载（FZ）不断电。
8.根据权利要求6所述的实现不断电的方法，其特征在于：若电网发生短时停电，则所述控制单元（KZD）在0.6ms内检测到电网电压暂降后，所述控制单元（KZD）发分闸指令给所述快速开关（FS），所述快速开关（FS）在2ms内快速断开，所述变流单元（PCS）在1ms内快速建立与电网相同的电压和频率，通过所述储能单元（BAT）给所述负载（FZ）供电，确保所述负载（FZ）断电时间小于4ms。
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