CN111146860A - 供电装置及供电系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及供电技术领域，提供了一种供电装置及供电系统。该供电装置可以包括直流母线、储能装置、应急发电装置以及电源切换设备。该储能装置连接于直流母线。该电源切换设备连接于直流母线，且分别与应急发电装置和市电电源可切断地连接。本公开能够避免直流母线在电源切换过程中停电。

Description

供电装置及供电系统
技术领域
本公开涉及供电技术领域，尤其涉及一种供电装置及供电系统。
背景技术
随着冶金炉的生产规模不断变大，工况越来越复杂，对大型冶金炉的供电系统提出越来越高的要求。
冶金炉的重要生产负载可以连接于一直流母线。为了保证冶金炉的重要生产负载在市电电源断电后不停电，现有技术会采用应急柴油发电机对直流母线进行供电。然而，从市电电源断电到应急柴油发电机启动的这段时间内，直流母线会出现断电，容易对冶金炉的重要生产负载造成影响。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种供电装置及供电系统，能够避免直流母线在电源切换过程中停电。
根据本公开的一个方面，提供一种供电装置，包括：
直流母线；
储能装置，连接于所述直流母线；
应急发电装置；
电源切换设备，连接于所述直流母线，且分别与所述应急发电装置和市电电源可切断地连接。
在本公开的一种示例性实施例中，所述供电装置还包括：
第一双向DC/DC变换器，所述储能装置通过所述第一双向DC/DC变换器连接于所述直流母线，所述第一双向DC/DC变换器用于检测所述直流母线的电压，且在所述直流母线的电压下降时控制所述储能装置对所述直流母线供电。
在本公开的一种示例性实施例中，所述储能装置为电容器，所述供电装置还包括：
储能电池；
第二双向DC/DC变换器，所述储能电池通过所述第二双向DC/DC变换器接入所述直流母线，所述第二双向DC/DC变换器用于检测所述直流母线的电压，在所述直流母线的电压低于第一电压阈值时控制所述储能电池对所述直流母线供电，所述第一电压阈值小于所述直流母线的工作电压。
在本公开的一种示例性实施例中，所述供电装置还包括：
控制装置，与所述应急发电装置和所述电源切换设备均连接，用于检测所述直流母线的电压，且在所述直流母线的电压小于所述第一电压阈值并持续预设时间时控制所述应急发电装置启动，并控制所述电源切换设备与所述应急发电装置连接。
在本公开的一种示例性实施例中，所述供电装置还包括：
人机接口HMI，连接于所述控制装置，用于显示所述控制装置的数据执行状态和运算结果，或者，用于接收用户指令并将所述用户指令发送至所述控制装置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述供电装置还包括：
DCS系统，连接于所述控制装置，用于接收用户指令并将所述用户指令发送至所述控制装置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一双向DC/DC变换器还用于在所述直流母线的电压升高时控制所述直流母线对所述储能装置供电。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二双向DC/DC变换器还用于在所述直流母线的电压升高且大于第二电压阈值时，控制所述直流母线对所述储能电池充电，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值，且小于等于所述直流母线的工作电压。
在本公开的一种示例性实施例中，所述供电装置还包括：
单向AC/DC整流器，所述电源切换设备通过所述单向AC/DC整流器接入所述直流母线。
根据本公开的一个方面，提供一种供电系统，包括：
上述任意一项所述的供电装置；
负载，接入所述直流母线；
市电电源，与所述电源切换设备可切断地连接。
本公开的供电装置及供电系统，在市电正常时，可以使电源切换设备与市电连接，并使电源切换设备与应急发电装置断开，以通过市电对直流母线供电；在市电停电后，可以使电源切换设备与市电断开，并使电源切换设备与应急发电装置连接，且由于储能装置连接直流母线，从而可以在市电和应急发电装置的电源切换过程中通过储能装置对直流母线进行供电，进而能够避免直流母线在电源切换过程中停电。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
通过参照附图来详细描述其示例性实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施方式的供电装置的框图。
图中：1、市电电源；2、应急发电装置；3、控制装置；4、电源切换设备；5、单向AC/DC整流器；6、储能电池；7、储能装置；8、第二双向DC/DC变换器；9、第一双向DC/DC变换器；10、直流母线；11、第一单向DC/DC变换器；12、DC/三相AC可调速逆变器；13、第一DC/三相AC不调速逆变器；14、第二DC/三相AC不调速逆变器；15、静态转换开关；16、自动旁路切换装置；17、第三交流负载；18、第二交流负载；19、第一交流负载；20、第一直流负载。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免模糊本公开的各方面。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”、“具有”以及“设有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
本公开实施方式提供一种供电装置。如图1所示，该供电装置可以包括直流母线10、储能装置7、应急发电装置2以及电源切换设备4，其中：
该储能装置7连接于直流母线10。该电源切换设备4连接于直流母线10，且分别与应急发电装置2和市电电源1可切断地连接。
本公开实施方式的供电装置，在市电正常时，可以使电源切换设备4与市电连接，并使电源切换设备4与应急发电装置2断开，以通过市电对直流母线10供电；在市电停电后，可以使电源切换设备4与市电断开，并使电源切换设备4与应急发电装置2连接，且由于储能装置7连接直流母线10，从而可以在市电和应急发电装置2的电源切换过程中通过储能装置7对直流母线10进行供电，进而能够避免直流母线10在电源切换过程中停电。
本公开实施方式的供电装置可以应用于冶金炉的生产车间。该生产车间可以包括交流负载，当然，也可以包括直流负载。该直流负载可以包括第一直流负载20。该第一直流负载20可以是需要不间断供电的直流负载。该交流负载可以包括第一交流负载19、第二交流负载18以及第三交流负载17，但本公开实施方式不限于此。该第一交流负载19是需要不间断供电的可调速交流负载。该第二交流负载18是需要不间断供电的不调速交流负载。该第三交流负载17是可以短暂停电的交流负载。该第一交流负载19可以为电动机，但不限于此。该电动机可以用于泵。
下面对本公开实施方式的各部件进行详细说明：
该直流母线10用于为冶金炉的生产车间中的各个负载提供直流电源。该直流母线10可以与市电电源1可切断地连接。
该储能装置7连接于直流母线10，用于在直流母线10的电压下降时给直流母线10供电。当然，在直流母线10的电压上升时，该直流母线10还可以为储能装置7供电。该储能装置7在应对生产车间中负载的阶跃冲击有很大的作用，起到了平衡母线的作用。在一个多负载系统中，母线作为一个公共点，其变化幅度对整体的系统有很大的作用，本公开所设置的储能装置7能够减少母线波动情况，使整体的系统可以更好地处理瞬态平衡问题。该储能装置7可以为电容器。进一步地，该电容器可以为超级电容器。当然，该储能装置7也可以为电池，但本公开不限于此。需要注意的是，该电容器未充满电，即预留一定的容量，以便冶金炉的一些位式负载向直流母线10反馈能量时，引起直流母线10电压快速上升，该电容器能够吸收这部分负载的反馈能量。
本公开实施方式的供电装置还可以包括第一双向DC/DC变换器9。该储能装置7通过第一双向DC/DC变换器9接入直流母线10。其中，该第一双向DC/DC变换器9与储能装置7和直流母线10均并联。该第一双向DC/DC变换器9具有双向控制功能，即第一双向DC/DC变换器9可以进行高压转低压，也可以进行低压转高压。在储能装置7为直流母线10供电时，第一双向DC/DC变换器9可以进行低压转高压；在直流母线10为储能装置7供电时，第一双向DC/DC变换器9可以进行高压转低压。该第一双向DC/DC变换器9用于检测直流母线10的电压，且在直流母线10的电压下降时控制储能装置7对直流母线10供电。以市电电源1接入直流母线10为例，在市电电源1停电时，直流母线10的电压会下降；该第一双向DC/DC变换器9在检测到直流母线10的电压下降时，会控制储能装置7对直流母线10供电。当然，该第一双向DC/DC变换器9还用于在直流母线10的电压升高时控制直流母线10对储能装置7供电。以生产车间的电动机接入直流母线10为例，电动机在快速停车过程中会使直流母线10的电压快速上升，该第一双向DC/DC变换器9在检测到直流母线10的电压快速上升时，控制直流母线10对储能装置7供电，吸收负载的反馈能量；同样，在电动机启动过程中较大的启动冲击电流会使直流母线10的电压快速下降，该第一双向DC/DC变换器9在检测到直流母线10的电压快速下降时，会控制储能装置7快速放电以维持直流母线10的电压稳定。
该应急发电装置2用于作为生产车间的备用电源。该应急发电装置2可以为柴油发电机，但本公开对此不做特殊限定。该电源切换设备4连接于直流母线10，且分别与应急发电装置2和市电电源1可切断地连接。其中，该电源切换设备4的输出端连接于直流母线10，输入端与应急发电装置2和市电电源1可切断地连接。在市电电源1正常时，通过电源切换设备4使直流母线10与市电电源1连接，并使直流母线10与应急发电装置2断开；在市电电源1停电时，通过电源切换设备4使直流母线10与应急发电装置2连接，并使直流母线10与市电电源1断开。该电源切换设备4可以为双电源切换装置ATSE。本公开实施方式的供电装置还包括单向AC/DC整流器5。该电源切换设备4通过单向AC/DC整流器5接入直流母线10。
本公开实施方式的供电装置还可以包括储能电池6和第二双向DC/DC变换器8。该储能电池6通过第二双向DC/DC变换器8接入直流母线10。其中，该第二双向DC/DC变换器8与储能电池6和直流母线10均并联。该第二双向DC/DC变换器8具有双向控制功能，即第二双向DC/DC变换器8可以进行高压转低压，也可以进行低压转高压。该第二双向DC/DC变换器8用于检测直流母线10的电压，且在直流母线10的电压低于第一电压阈值时控制储能电池6对直流母线10供电。该第一电压阈值可以小于直流母线10的工作电压。以市电电源1接入直流母线10为例，在市电电源1停电时，直流母线10的电压会从工作电压开始快速下降；该第一双向DC/DC变换器9在检测到直流母线10的电压快速下降时，会控制储能装置7对直流母线10供电；该第二双向DC/DC变换器8用于在直流母线10的电压低于第一电压阈值时控制储能电池6对直流母线10供电。可知，在市电电源1停电时，通过使储能装置7先对直流母线10供电，并在储能装置7不足以使直流母线10的电压维持在第一电压阈值以上时，再通过储能电池6对直流母线10供电，因而，减少了储能电池6大电流充放电的频率，减少了大电流对储能电池6的冲击，减少储能电池6的发热和能量损失，使储能电池6的工作条件得到改善，效率得以提高，能最大限度地延长储能电池6的使用寿命。该储能电池6可以为铅酸蓄电池组或动力锂电池组。
进一步地，该第二双向DC/DC变换器8还用于在直流母线10的电压升高且大于第二电压阈值时，控制直流母线10对储能电池6充电。该第二电压阈值大于第一电压阈值，且小于等于直流母线10的工作电压。
本公开实施方式的供电装置还可以包括控制装置3。该控制装置3与应急发电装置2和电源切换设备4均连接。该控制装置3用于检测直流母线10的电压，且在直流母线10的电压小于第一电压阈值并持续预设时间时控制应急发电装置2启动，并控制电源切换设备4与应急发电装置2连接。进一步地，该控制装置3用于在应急发电装置2平稳运行时控制电源切换设备4与应急发电装置2连接。其中，该控制装置3可以检测应急发电装置2的输出电压，并在输出电压等于设定电压且持续设定时间时判断应急发电装置2平稳运行。当然，该控制装置3还可以检测应急发电装置2的输出电流、功率等，本公开在此不做特殊限定。该控制装置3可以为可编程逻辑控制器PLC，但本公开实施方式不限于此。该应急发电装置2和电源切换设备4能够均通过输入/输出I/O接口接入控制装置3。
此外，本公开实施方式的电机控制装置3还可以包括DCS系统。该DCS系统连接于控制装置3，用于向控制装置3发送用户指令。其中，该DCS系统与控制装置3可以通过DP网络进行通信。本公开实施方式的供电装置还可以包括人机接口HMI。该人机接口HMI连接于控制装置3，用于显示控制装置3的数据执行状态和运算结果，或者，用于接收用户指令并将用户指令发送至控制装置3。该人机接口HMI11可以为就地人机接口HMI11。此外，上述冶金炉的生产车间内的负载均可以通过输入/输出I/O接口接入控制装置3。
本公开实施方式的供电装置还可以包括单向DC/DC变换器。该单向DC/DC变换器连接于直流母线10，用于为生产车间内的需要不间断供电的直流负载供电，即为第一直流负载20供电。其中，该第一直流负载20可以通过直流配电开关连接于第一单向DC/DC变换器11。
本公开实施方式的供电装置还可以包括DC/三相AC可调速逆变器12。该DC/三相AC可调速逆变器12连接于直流母线10，用于为生产车间内的需要不间断供电的可调速交流负载供电，即为第一交流负载19供电。其中，该第一交流负载19可以通过交流配电开关连接于DC/三相AC可调速逆变器12。
本公开实施方式的供电装置还可以包括第一DC/三相AC不调速逆变器13。该第一DC/三相AC不调速逆变器13连接于直流母线10，用于为生产车间内的需要不间断供电的不调速交流负载供电，即为第二交流负载18供电。其中，该第二交流负载18可以通过交流配电开关连接于第一DC/三相AC不调速逆变器13。
本公开实施方式的供电装置还可以包括第二DC/三相AC不调速逆变器14。该第二DC/三相AC不调速逆变器14连接于直流母线10，用于为生产车间内的可以短暂停电的交流负载供电，即为第三交流负载17供电。其中，该第三交流负载17供电与第二DC/三相AC不调速逆变器14之间可以连接有静态转换开关15。该静态转换开关15通过一自动旁路切换装置16连接于电源切换设备4的输出端。上述的控制装置3还用于在控制应急发电装置2启动后，控制静态转换开关15与第二DC/三相AC不调速逆变器14断开，与自动旁路切换装置16连接，以使应急发电装置2为第三交流负载17供电，降低了储能装置7的损耗。此外，该第三交流负载17可以通过交流配电开关连接于静态转换开关15。
本公开实施方式还提供一种供电系统。该供电系统可以包括上述任一实施方式所述的供电装置。当然，该供电系统还可以包括负载和市电电源1。该负载接入直流母线10。该市电电源1与电源切换设备4可切断地连接。此外，该供电系统可以包括多个供电装置，且一个供电装置内的直流母线10可以同另一个供电装置内的直流母线10通过直流并网开关连接。由于本公开实施方式的供电系统所包括的供电装置同上述供电装置的实施方式中的供电装置相同，因此，其具有相同的有益效果，在此不再赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于，包括：
直流母线；
储能装置，连接于所述直流母线；
应急发电装置；
电源切换设备，连接于所述直流母线，且分别与所述应急发电装置和市电电源可切断地连接。
2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括：
第一双向DC/DC变换器，所述储能装置通过所述第一双向DC/DC变换器接入所述直流母线，所述第一双向DC/DC变换器用于检测所述直流母线的电压，且在所述直流母线的电压下降时控制所述储能装置对所述直流母线供电。
3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述储能装置为电容器，所述供电装置还包括：
储能电池；
第二双向DC/DC变换器，所述储能电池通过所述第二双向DC/DC变换器接入所述直流母线，所述第二双向DC/DC变换器用于检测所述直流母线的电压，在所述直流母线的电压低于第一电压阈值时控制所述储能电池对所述直流母线供电，所述第一电压阈值小于所述直流母线的工作电压。
4.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括：
控制装置，与所述应急发电装置和所述电源切换设备均连接，用于检测所述直流母线的电压，且在所述直流母线的电压小于所述第一电压阈值并持续预设时间时控制所述应急发电装置启动，并控制所述电源切换设备与所述应急发电装置连接。
5.根据权利要求4所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括：
人机接口HMI，连接于所述控制装置，用于显示所述控制装置的数据执行状态和运算结果，或者，用于接收用户指令并将所述用户指令发送至所述控制装置。
6.根据权利要求4所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括：
DCS系统，连接于所述控制装置，用于接收用户指令并将所述用户指令发送至所述控制装置。
7.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述第一双向DC/DC变换器还用于在所述直流母线的电压升高时控制所述直流母线对所述储能装置供电。
8.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，所述第二双向DC/DC变换器还用于在所述直流母线的电压升高且大于第二电压阈值时，控制所述直流母线对所述储能电池充电，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值，且小于等于所述直流母线的工作电压。
9.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括：
单向AC/DC整流器，所述电源切换设备通过所述单向AC/DC整流器接入所述直流母线。
10.一种供电系统，其特征在于，包括：
权利要求1-9任一项所述的供电装置；
负载，接入所述直流母线；
市电电源，与所述电源切换设备可切断地连接。
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