CN202474999U - 升压整流独立充电式中压应急电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种升压整流独立充电式中压应急电源，其包括充电电源，至少一个串联蓄电池组，至少一个充电开关和至少一个放电开关，充电电源输出端的正极与充放电母线正极连接，负极与充放电母线的负极连接，充电开关的负极和放电开关的正极与串联蓄电池组的正极连接，充电开关的正极和放电开关的负极与充放电母线的正极连接，串联蓄电池组的负极与充放电母线的负极连接，当应急电源充电时，放电开关关断，当应急电源放电时，放电开关接通。实施本实用新型，可以确保将备用蓄电池组充满电，从而保证中压交流动力系统遇到中压动力专用供电母线因故停电时，能在任意设定时间内不停止工作，从而使电网故障停电的损失降为“0”。

Description

升压整流独立充电式中压应急电源

技术领域

本实用新型涉及~0.66KV—~10KV（本专利所指的“中压”）级别的不间断电源领域，更具体地说，涉及升压整流独立充电式中压应急电源。

背景技术

在工业电源领域，~380/220系统的低压型应急电源作为工业及民用领域应急照明和动力负载的应急供电装置在国内已经有十余年历史，形成相关专利十余项，在~380V供电系统中显示了节能、环保、快速、高可靠性、便于维护、智能化管理、提高供电可靠性等一系列优势。而伴随着工业领域大功率拖动负载的出现，用于拖动系统的~0.66KV—~10KV电动机早在70年代就已经问世，经过30多年的发展可谓十分成熟。近年来，为了减小大容量电动机的体积和重量，更为了回避大电流载体的敷设安装、连接和过度等安全类难题，许多程控类工业领域流水线上的大容量电动机逐步被中压型电动机所取代，启动和控制中压型电动机的中压变频产品（国外称之为“工业传动”或“交流动力传动”）也逐渐成熟。然而，中压级别的交流应急电源一直是国内外的市场空白，特别是工业领域，几乎找不到成功使用蓄电型交流应急电源的成功案例。一直以来，中压动力系统的工作可靠性完全取决于于电网电源的可靠性，一旦电网因故突然停电，程控类工业正在运行的流程就会骤停，将造成巨大损失（据中石油集团的一个年会报告：仅炼化板块在2011年就发生电力系统故障几十起，因程控流程骤停造成直接和间接损失十几亿元）。为了尽量降低损失，许多程控工业的流水线不得不配置国外进口的气动型延迟系统，用于缓解电源故障流程骤停的损失，但此类气动型延迟系统只能起到有限的缓解作用，把突然停电的损失适当降低，无法把市网电源骤停的损失降到近于“0”，且此类气动延迟装置价格高昂，平时的附加运行成本也不可忽视。

在如前所述的~380V及以下的低压不间断电源（UPS和EPS）中，对内部串联蓄电池组的充电往往靠输入电压直接整流来完成。因此，如果蓄电池总串联电压等于交流输入电源整流后的直流电压值，则无法将串联蓄电池组充满电（只有充电电压高于被充电的蓄电池总电压10左右或以上才能将蓄电池充满电）；如果蓄电池串联总电压低于输入电源的整流电压值，虽然可能将串联蓄电池组充满电，但在停电应急时又不能保证应急输出的交流电压值符合要求。为了保证蓄电池组能被充满电而应急输出电压又符合要求，需在逆变前或逆变后进行升压处理，而这两种措施在中压系统中相对困难和复杂，需要重新构造一套大功率中压直流电源或交流变压装置，技术上较难实施，安全可靠性不高，成本却很高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现代工业程控领域气动延迟系统的技术缺陷，提供一种中压应急电源；又针对交流供电母线直接整流后的直流电压值不能满足为普通应急电源内串联蓄电池组充满电的技术缺陷，提供一种以独立充电式中压系统应急电源。本实用新型中对串联蓄电池组的充电不是靠工业传动的中间直流，而是靠升压整流充电器，即工业传动中间直流不承担充电工作，而是由充电电源独立完成对蓄电池组的全过程充电。因此，本实用新型的充电电源不是保障充电器，而是主充电电源。

本发明提供一种升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，包括充电电源，至少一个串联蓄电池组，至少一个充电开关和至少一个放电开关，其中，充电电源输出端的正极与充放电母线正极连接，负极与充放电母线的负极连接，充电开关的负极和放电开关的正极与串联蓄电池组的正极连接，充电开关的正极和放电开关的负极与充放电母线的正极连接，串联蓄电池组的负极与充放电母线的负极连接，当应急电源充电时，放电开关关断，当应急电源放电时，放电开关接通。

优选地，包括两个以上串联蓄电池组，一个充电开关和一个放电开关，串联蓄电池组的正负极分别并联，共用一个充电开关和放电开关。

优选地，包括两个以上串联蓄电池组，与串联蓄电池组等数量的充电开关和放电开关，每个串联蓄电池组各配置一个充电开关和放电开关。

优选地，还包括放电控制器，放电器控制的正极连接充放电母线的正极，负极连接充放电母线的负极，当应急电源充电时，放电控制器和放电开关关断，当应急电源放电时，放电控制器和放电开关开通。

优选地，充电电源包括充电变压器和整流充电器，充电变压器的输入端连接交流供电主母线，输出端连接整流充电器。

优选地，放电控制器的正极连接工业传动中间直流电源的正极，负极连接工业传动中间直流电源的负极。

优选地，放电控制器为可控类开关。

优选地，充电开关为无触点开关。

优选地，充电开关为可控无触点开关。

优选地，当应急电源包括两个以上串联蓄电池组时，每个串联蓄电池组的电压值相等。

实施本实用新型的升压整流独立充电式中压应急电源，具有以下有益效果：（1）充电能量来自于~380/220V供电主母线，不受中压专用母线故障的影响，充电可靠性提高，从而提高了中压应急电源系统的可靠性；（2）采用升压整流充电方案可以确保将备用蓄电池组充满电，从而保证中压交流动力系统遇到中压动力专用供电母线因故停电时，能在任意设定时间内不停止工作，尤其是在突然断电的情况下正常工作，从而使电网故障停电的损失降为“0”。

附图说明

图1是本实用新型升压整流独立充电式中压应急电源的一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的工业传动的一实施例的结构示意图。

图3为本实用新型的充电电源的一实施例的结构示意图。

图4为本实用新型的充电电源的另一实施例的结构示意图。

图5为本实用新型的充电电源的又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的工业传动能量变换的交流电压输出值的范围为0.66KV至10KV。工业传动作为交流能量变换装置，可以是ABB、西门子或施奈德等著名品牌的工业传动型变频主机，也可以是国产的中压变频装置，还可以是中压宽频逆变装置等等。作为蓄电储能装置的蓄电池组，可以选用12V系列的，也可选用2V系列的，还可以选用6V系列的等，但每组蓄电池组在充满电后，其串联总电压值应不低于工业传动主机的中间直流电压值，每组串联蓄电池组内电池的总数量根据串联总电压值的需求计算需要确定，每个应急电源系统内所需要的串联蓄电池组的数量根据系统容量需求计算确定。作为放电控制器，可以直接选用可控类无触点电力电子开关或由其构成的开关电路，也可以通过与信号控制器或工业传动主机的配合控制选用可控类有触点的电器或机械开关。充电电源、充电和放电开关、放电控制器、工业传动主机等的容量根据系统计算电流选定。

图1是具有多个串联蓄电池组（E1…En）、多个充电开关（g1…gn）和多个放电开关（G1…Gn）升压整流独立充电式中压应急电源的一具体实施例的结构示意图。如图所示，充电电源C包括充电变压器B和整流充电器CZ，充电电源C的输入端与交流供电主母线L1连接，充电电源C输出端的正极与充放电母线M正极连接，其负极与充放电母线M的负极连接，充电开关（g1…gn）的负极和放电开关（G1…Gn）的正极分别与串联蓄电池组（E1…En）的正极连接，充电开关（g1…gn）的正极和放电开关（G1…Gn）的负极与充放电母线M的正极连接，串联蓄电池组（E1…En）的负极与充放电母线M的负极连接，放电控制器Kg的输入正极连接充放电母线M的正极，其输入负极连接充放电母线M的负极，工业传动中间直流电源的正负极分别连接放电控制器Kg输出端正负极，工业传动PM的输入端与中压动力专用供电母线L2连接，工业传动PM的输出端连接中压应急动力负载D，例如电动机。在本实施例中，交流供电主母线L1为~380V/220V的低压交流供电母线，中压动力专用供电母线L2为~660V的中压动力设备专用供电母线。

在控制器K的作用下，当中压动力专用供电母线L2正常供电时，放电控制器Kg和各放电开关（G1…Gn）均关断，保证串联蓄电池组（E1…En）各自充电；中压动力专用供电母线L2故障停电或电网突然停电时，放电控制器Kg接通，放电开关（G1…Gn）中的一个或多个接通，应急电源放电。直到串联蓄电池组（E1…En）的能量放尽欠压保护启动后放电开关关断，各放电开关（G1…Gn）和放电控制器Kg关断、工业传动PM停止输出；或直到收到上位机发来的停机信号时放电开关和放电控制器Kg关断、工业传动PM停止输出；或直到中压动力专用供电母线L2电源恢复时，放电控制器Kg和各放电开关（G1…Gn）关断，应急电源进入充电状态。其中，串联蓄电池组（E1…En）中的每个电压值相等。

本实用新型中，充电变压器主要用于升压，可以是普通电力变压器，也可以是专用整流变压器。整流充电器是指由任意电力电子类器件构成的整流器，可以是半可控的，还可以是全控的。充电开关是指无触点类电力电子开关，可以是可控的或不可控的或半可控的。放电开关是指可控制的无触点开关或任意开关类电力电子器件构成的开关电路，也可以是有触点类可控的电器或机械开关。控制器是指具有控制功能的单片机、单板机、工控机、智能控制仪表、PLC或其他计算机类控制装置，也可以由工业传动主机控制器代替。

图2为本实用新型的工业传动的结构示意图。图中L2为中压动力专用供电母线，CZ为工业传动主机的整流环节，其输入交流电压范围为~0.66kv—~10KV。SW为工业传动主机的逆变环节，其输出交流电压值可以为~0.66KV—~10KV。

图3为本实用新型的充电电源的一实施例的结构示意图。如图所示，充电电源C包括充电变压器B和整流充电器CZ，充电变压器B的输入端连接第一交流供电母线L1，输出端连接整流充电器CZ的输入端。

变压器二次电压为~750V，整流电压最高（电网峰值）可达1070V，选用可关断型全控或半控型整流器作为充电整流器，由信号控制器K控制其工作状态，可根据蓄电池电压值自动调整输出电压值，以确保足够而又有限的充电功率，完成限流、横流、恒压和浮充等全过程充电。

图4为本实用新型的充电电源的另一实施例的结构示意图，与图3相比，图4中的CZ为普通整流器，但其直流输出受开关P1控制。其开关P1可以是可控类电力电子无触点开关，也可以是可控类机械或电器开关及控制器。

图5为本实用新型的充电电源的又一实施例的结构示意图，与图3相比，图5中的CZ为普通整流器，但保障充电器的~380/220V输入受开关P的控制。其开关P可以是可控类电力电子无触点开关，也可以是可控类机械或电器开关及控制器。

本实用新型的升压整流独立充电式中压应急电源还可以通过两个以上的串联蓄电池组、一个充电开关和一个放电开关实现。所有串联蓄电池组的正极并接后通过同一个充电开关和放电开关与充放电母线M正极连接，其负极全部并接于负极充放电母线。本实用新型的升压整流独立充电式中压应急电源还可以通过给每组串联蓄电池组各配置一个充电开关和一个放电开关，各蓄电池组均通过各自的充电开关和放电开关与充放电母线连接来实现。

本实用新型可广泛应用于工业领域各类过程控制系统，特别是化工、石油、石化和煤化工领域的应急电源系统。

本实用新型是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，包括充电电源，至少一个串联蓄电池组，至少一个充电开关和至少一个放电开关，其中，充电电源输出端的正极与充放电母线正极连接，负极与充放电母线的负极连接，充电开关的负极和放电开关的正极与串联蓄电池组的正极连接，充电开关的正极和放电开关的负极与充放电母线的正极连接，串联蓄电池组的负极与充放电母线的负极连接，当应急电源充电时，放电开关关断，当应急电源放电时，放电开关接通。

2.根据权利要求1所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，包括两个以上串联蓄电池组，一个充电开关和一个放电开关，串联蓄电池组的正负极分别并联，共用一个充电开关和放电开关。

3.根据权利要求1所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，包括两个以上串联蓄电池组，与串联蓄电池组等数量的充电开关和放电开关，每个串联蓄电池组各配置一个充电开关和放电开关。

4.根据权利要求1所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，还包括放电控制器，放电器控制的正极连接充放电母线的正极，负极连接充放电母线的负极，当应急电源充电时，放电控制器和放电开关关断，当应急电源放电时，放电控制器和放电开关开通。

5.根据权利要求4所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，充电电源包括充电变压器和整流充电器，充电变压器的输入端连接交流供电主母线，输出端连接整流充电器。

6.根据权利要求5所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，放电控制器的正极连接工业传动中间直流电源的正极，负极连接工业传动中间直流电源的负极。

7.根据权利要求6所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，放电控制器为可控类开关。

8.根据权利要求7所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，充电开关为无触点开关。

9.根据权利要求8所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，充电开关为可控无触点开关。

10.根据权利要求9所述的升压整流独立充电式中压应急电源，其特征在于，当应急电源包括两个以上串联蓄电池组时，每个串联蓄电池组的电压值相等。

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