CN111799881A - 一种负载不间断供电系统和控制方法 - Google Patents

一种负载不间断供电系统和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种负载不间断供电系统和控制方法，该系统包括整流电路、市电检测切换电路、储能电源电路、逆变电路、氢燃料电源电路、控制电路，整流电路的输入端连接市电，整流电路的输出通过市电检测切换电路后，分别连接储能电源电路的输入输出端、逆变电路的输入端、氢燃料电源电路的输出端，逆变电路的输出端用于连接负载，控制电路连接市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路，用于控制市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路中的一个与逆变电路连接。根据负载类型，在储能系统异常时，采用不同的供电方式为氢燃料电源提供电能，保障了氢燃料电源的正常启动，保证了供电正常。

Description

一种负载不间断供电系统和控制方法
技术领域
本发明涉及不间断供电技术领域，尤其是涉及一种负载不间断供电系统和控制方法。
背景技术
随着社会的发展，应急电源，特别是应急电源车，应用越来越广泛，在工业企业、建筑施工工程抢险、医院、重大政治活动等场所都有所应用，是理想的照明、动力应急的移动备电站。氢能源将是取代化石能源的新型环保可再生能源，对于氢能源应急发电车，为提高其保障供电应急的能力，需要对其电源进行控制。由于氢能源发电车的氢燃料电源特性较软，启动时间较长，需要配备过渡电源及启动电源，因此应急电源需要配备储能系统，储能系统包括如飞轮储能、超级电容、蓄电池等。在市电断电后，储能系统作为过渡电源提供电能，在储能系统提供电能的过程中，启动氢能源燃料电源，在氢能源燃料电源完全启动后，作为应急电源接入负载。
但是，如果在保电过程中储能系统出现故障，不能辅助氢燃料电源启动，则市电断电后如何实现应急切换，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种负载不间断供电系统和控制方法，根据负载的类型，分别设置供电方式，对于允许短时间断电的负载设置间断工作方式，允许在市电和储能系统故障时，才启动氢燃料电源；对于不允许短时间断电、即需要持续供电的负载，设置不间断工作方式，在储能系统出现故障，市电工作时就启动氢燃料电源，以便在市电电源出现故障时，氢燃料电源能够及时提供电能，本申请通过区分负载类型，设备不同的供电方式，实现电源供应的应急救治。
本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种负载不间断供电控制方式，包括以下步骤：
S1、上电，市电系统工作；
S2、接收负载类型；
S3、判断负载是否为不间断负载，若是，转S5，若否，进入下一步；
S4、进入间断工作模式，转S6；
S5、进入不间断工作模式；
S6、结束。
本发明进一步设置为：间断工作模式，包括以下步骤：
A1、接收市电系统、储能系统检测信号；
A2、根据检测信号，判断储能系统是否正常，若是，进入下一步，若否，转A5；
A3、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转A8；
A4、开启储能系统，转A7；
A5、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转A8；
A6、开启备用储能系统；
A7、开启氢燃料电源系统，转A1；
A8、继续市电工作，转A1。
本发明进一步设置为：步骤A4中，开启储能系统后，延时第一设定时间段，再进入步骤A7；步骤A6中，开启备用储能系统后，延时第二设定时间段，再进入步骤A7。
本发明进一步设置为：不间断工作模式，包括以下步骤：
B1、接收市电系统、储能系统检测信号；
B2、根据检测信号，判断储能系统是否正常，若是，进入下一步，若否，转B5；
B3、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转B8；
B4、开启储能系统，延时第三设定时间段，转B7；
B5、开启氢燃料电源系统；
B6、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转B8；
B7、改用氢燃料电源系统，转B1；
B8、继续市电系统工作，转B1。
本发明进一步设置为：步骤B4中，开启储能系统后，延时第三设定时间段，再进入步骤B7；步骤B5中，氢燃料电源启动后处于轻载状态。
本发明的上述发明目的还通过以下技术方案得以实现：
一种负载不间断供电系统，包括整流电路、市电检测切换电路、储能电源电路、逆变电路、氢燃料电源电路、控制电路，整流电路的输入端连接市电，整流电路的输出通过市电检测切换电路后，分别连接储能电源电路的输入输出端、逆变电路的输入端、氢燃料电源电路的输出端，逆变电路的输出端用于连接负载，控制电路连接市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路，用于控制市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路中的一个与逆变电路连接。
本发明进一步设置为：市电检测切换电路包括市电检测电路、市电切换电路，市电检测电路、市电切换电路分别与控制电路连接；市电检测电路用于检测市电信号，并将检测结果传输给控制电路，控制电路根据检测结果控制市电切换电路进行切换。
本发明进一步设置为：储能电源电路包括储能系统检测电路、储能切换电路，储能电源包括主储能电源、备用储能电源，储能系统检测电路、储能切换电路分别与控制电路连接；储能系统检测电路用于检测储能系统信号，并将检测结果传输给控制电路，控制电路根据检测结果，控制储能切换电路进行切换，以实现储能系统是充电，或放电，或断开。
本发明进一步设置为：氢燃料电源电路包括氢燃料启动电路、氢燃料切换电路，氢燃料切换电路与控制电路连接，用于根据市电检测、储能系统检测结果，控制氢燃料电源的启动、接入或断开。
本发明进一步设置为：控制电路包括存储器、控制器，所述存储器存储有能够被控制器加载并执行的所述控制方法的计算机程序。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：
1.本申请的方法，通过确认负载类型，分别设置不同的供电方式，以适用不同的应用场景，满足不同场景不同的需要；
2.进一步地，本申请通过对允许短时间断电的负载采用间断工作方式，在储能系统出现故障时，如果市电系统也有故障，则采用备用储能系统给氢燃料电源提供电能，启动氢燃料电源；
3.进一步地，本申请通过对不允许短时间断电的负载采用不间断工作方式，在储能系统出现故障时，在市电系统工作时就启动氢燃料电源，让氢燃料电源工作在轻载状态，当市电系统也出现故障时，氢燃料电源能够及时补充，保证供电的不间断；
4.本申请的系统，设置检测与切换电路，实时检测市电系统、储能系统的状态，再根据负载类型，进行各电源之间的切换，实现间断或不间断工作方式，保证供电满足要求。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施例的控制方法流程示意图；
图2是本发明的一个具体实施例的间断控制方法流程示意图；
图3是本发明的一个具体实施例的不间断控制方法流程示意图；
图4是本发明的一个具体实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施例一
本发明的一种负载不间断供电控制方式，如图1所示，包括以下步骤：
S1、上电，市电系统工作；
S2、接收负载类型；
S3、判断负载是否为不间断负载，若是，转S5，若否，进入下一步；
S4、进入间断工作模式，转S6；
S5、进入不间断工作模式；
S6、结束。
将负载区分中允许短时间断电的负载与不允许断电的负载，是为了根据负载的不同，设置不同的供电方式，以满足不同负载对供电的需求。
对不允许断电的负载，如重要会议场景，如果断电会产生不良影响，则需要采用不间断供电方式，保证供电期间不能产生断电；而对于一些不重要的场景，如一般居民区，短时间断电不会产生不良影响，则可以采用间断供电方式，允许在市电断电后，有一个切换过程，以避免长时间断电带来的不良影响。
在市电系统、储能系统都正常的情况下，如果发生断电，则启动储能系统，储能系统作为过渡电源，既用于为负载提供电能，同时又给氢燃料电源提供电能，保证氢燃料电源启动，储能系统工作第一设定时间段，在氢燃料电源启动后，采用氢燃料电源供电。
如果储能系统发生故障，即市电系统与氢燃料电源之间缺少了过渡电源，则根据负载类型，确定间断或不间断供电方式。
在本申请的一个具体实施例中，对于允许可短时间断电的负载，采用间断工作模式，如图2所示，包括以下步骤：
A1、接收市电系统、储能系统检测信号；
A2、根据检测信号，判断储能系统是否正常，若是，进入下一步，若否，转A5；
A3、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转A8；
A4、开启储能系统，转A7；
A5、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转A8；
A6、开启备用储能系统；
A7、开启氢燃料电源系统，转A1；
A8、继续市电工作，转A1。
对于允许短时间断电的负载，在检测到储能系统有故障，采用间断工作方式，在市电系统异常时，启用备用储能系统为氢燃料电源供电，等氢燃料电源启动后，为负载提供电源，因为氢燃料电源的启动过程需要一个时间段，因而，在市电系统异常后，备用储能系统工作第二设定时间段，氢燃料电源完成启动，提供电能。
在本申请的一个具体实施例中，对于不允许短时间断电的负载，采用不间断工作模式，如图3所示，包括以下步骤：
B1、接收市电系统、储能系统检测信号；
B2、根据检测信号，判断储能系统是否正常，若是，进入下一步，若否，转B5；
B3、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转B8；
B4、开启储能系统，延时第三设定时间段，转B7；
B5、开启氢燃料电源系统；
B6、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转B8；
B7、改用氢燃料电源系统，转B1；
B8、继续市电系统工作，转B1。
对于不允许断电的负载，在检测到储能系统有故障，采用不间断工作方式，在市电系统正常工作时，就开启氢燃料电源，让氢燃料电源工作于轻载状态，这样，如果市电系统发生异常时，改用氢燃料电源为负载提供电能，实现了不间断供电。其中氢燃料电源轻载，是指氢燃料电源只为部分供电设备，如控制系统，提供电能。
步骤B4中，开启储能系统后，延时第三设定时间段，为氢燃料电源提供启动时间，在氢燃料电源启动后提供电能。
具体实施例二
本发明的一种负载不间断供电系统，包括整流电路、市电检测切换电路、储能电源电路、逆变电路、氢燃料电源电路、控制电路，整流电路的输入端连接市电，整流电路的输出通过市电检测切换电路后，分别连接储能电源电路的输入输出端、逆变电路的输入端、氢燃料电源电路的输出端，逆变电路的输出端用于连接负载，控制电路连接市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路，用于控制市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路中的一个与逆变电路连接。
具体地，如图4所示，市电检测切换电路包括市电检测电路、市电切换电路，市电检测电路、市电切换电路分别与控制电路连接；市电检测电路用于检测市电电源信号，并将检测结果传输给控制电路，控制电路根据检测结果控制市电切换电路进行切换。在市电正常时，由市电给负载提供电能；在市电异常时，切换到储能系统或氢燃料电源系统。
储能电源电路包括储能系统检测电路、储能切换电路，储能电源包括主储能电源、备用储能电源，储能系统检测电路、储能切换电路分别与控制电路连接；储能系统检测电路用于检测储能系统是否能够正常充电、是否能够正常放电，并将检测结果传输给控制电路，控制电路根据检测结果，控制储能切换电路进行切换，储能系统正常情况下，市电异常时切换到储能系统，由储能系统给负载供电，同时为氢燃料电源提供启动电能，在氢燃料电源启动后，切换到氢燃料电源给负载供电。储能系统异常情况下，市电系统正常工作时，启动氢燃料电源，并让氢燃料电源工作在轻载状态下，降低氢燃烧的消耗，以市电系统发生故障后，及时切换氢燃料电源给负载供电，保证了负载供电的不间断。
同时，在市电正常工作时，市电系统给储能系统充电，在市电异常时，储能系统放电，在市电系统或氢燃料电源为负载提供电能时，断开储能系统与负载的连接。
氢燃料电源电路包括氢燃料启动电路、氢燃料切换电路，氢燃料切换电路与控制电路连接，用于根据市电检测、储能系统检测结果，控制氢燃料电源的启动、接入或断开。
氢燃料电源的启动，需要消耗一定的电能，这个电能由市电系统提供，或由储能系统提供，或由备用储能系统提供。
在储能系统异常时，对于允许短时间断电的负载，在市电断电后，由备用储能系统提供电能，启动氢燃料电源。对于不允许断电的负载，在市电正常工作时，由市电系统启动氢燃料电源，在市电断电后，由氢燃料电源。
控制电路包括存储器、控制器，所述存储器存储有能够被控制器加载并执行的所述控制方法的计算机程序。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负载不间断供电控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、上电，市电系统工作；
S2、接收负载类型；
S3、判断负载是否为不间断负载，若是，转S5，若否，进入下一步；
S4、进入间断工作模式，转S6；
S5、进入不间断工作模式；
S6、结束。
2.根据权利要求1所述负载不间断供电控制方法，其特征在于：间断工作模式，包括以下步骤：
A1、接收市电系统、储能系统检测信号；
A2、根据检测信号，判断储能系统是否正常，若是，进入下一步，若否，转A5；
A3、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转A8；
A4、开启储能系统，转A7；
A5、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转A8；
A6、开启备用储能系统；
A7、开启氢燃料电源系统，转A1；
A8、继续市电工作，转A1。
3.根据权利要求2所述负载不间断供电控制方法，其特征在于：步骤A4中，开启储能系统后，延时第一设定时间段，再进入步骤A7；步骤A6中，开启备用储能系统后，延时第二设定时间段，再进入步骤A7。
4.根据权利要求1所述负载不间断供电控制方法，其特征在于：不间断工作模式，包括以下步骤：
B1、接收市电系统、储能系统检测信号；
B2、根据检测信号，判断储能系统是否正常，若是，进入下一步，若否，转B5；
B3、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转B8；
B4、开启储能系统，转B7；
B5、开启氢燃料电源系统；
B6、判断市电系统是否正常，若否，进入下一步，若是，转B8；
B7、改用氢燃料电源系统，转B1；
B8、继续市电系统工作，转B1。
5.根据权利要求4所述负载不间断供电控制方法，其特征在于：步骤B4中，开启储能系统后，延时第三设定时间段，再进入步骤B7；步骤B5中，氢燃料电源启动后处于轻载状态。
6.一种负载不间断供电系统，其特征在于：包括整流电路、市电检测切换电路、储能电源电路、逆变电路、氢燃料电源电路、控制电路，整流电路的输入端连接市电，整流电路的输出通过市电检测切换电路后，分别连接储能电源电路的输入输出端、逆变电路的输入端、氢燃料电源电路的输出端，逆变电路的输出端用于连接负载，控制电路连接市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路，用于控制市电检测切换电路、储能电源电路、氢燃料电源电路中的一个与逆变电路连接。
7.根据权利要求6所述负载不间断供电系统，其特征在于：市电检测切换电路包括市电检测电路、市电切换电路，市电检测电路、市电切换电路分别与控制电路连接；市电检测电路用于检测市电信号，并将检测结果传输给控制电路，控制电路根据检测结果控制市电切换电路进行切换。
8.根据权利要求6所述负载不间断供电系统，其特征在于：储能电源电路包括储能系统检测电路、储能切换电路，储能电源包括主储能电源、备用储能电源，储能系统检测电路、储能切换电路分别与控制电路连接；储能系统检测电路用于检测储能系统信号，并将检测结果传输给控制电路，控制电路根据检测结果，控制储能切换电路进行切换，以实现储能系统是充电，或放电，或断开。
9.根据权利要求6所述负载不间断供电系统，其特征在于：氢燃料电源电路包括氢燃料启动电路、氢燃料切换电路，氢燃料切换电路与控制电路连接，用于根据市电检测、储能系统检测结果，控制氢燃料电源的启动、接入或断开。
10.根据权利要求6所述负载不间断供电系统，其特征在于：控制电路包括存储器、控制器，所述存储器存储有能够被控制器加载并执行的如权利要求1-5任意一项所述方法的计算机程序。
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