CN212588144U - 供电系统 - Google Patents

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王建喜
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Abstract

本实用新型公开了一种供电系统,包括:箱体;UPS电源,所述UPS电源设置于所述箱体内;飞轮储能设备,所述飞轮储能设备设置于所述箱体内且与所述UPS电源电连接,以使所述飞轮储能设备储存或提供电能;空调器,所述空调器设置于所述箱体内,在纵向上,所述空调器位于所述UPS电源和所述飞轮储能设备之间。通过设置飞轮储能设备,可以采用纯物理储能的方式,在设备制造、使用及回收环节很少使用化学材料和产生化学反应,能够显著提高供电的可靠性,提高供电保障效率,安全可靠,符合国家节能环保低碳产业的发展方向。而且,空调器可以有效地降低UPS电源和飞轮储能设备的温度。

Description

供电系统
技术领域
本实用新型涉及供电技术领域,尤其是涉及一种供电系统。
背景技术
现有技术中,UPS设备广泛应用于在停电时会产生严重影响的场合,包括重大活动保电、抢险救灾和军事活动等,作为临时性的应急备用设备。现阶段的UPS设备通常采用化学电池作为储能方式,由UPS电源、化学电池和配电设备组成,通过电缆将UPS电源与化学电池连接,化学电池可以在停电时为负载供电。
但是,化学电池存在故障率高、使用寿命短和容易起火等安全事故和隐患,并且化学电池对环境有污染,是UPS设备基础架构中最薄弱的一个环节。另外,化学电池在进行大电流充放电时,会造成电池极板膨胀变形,使得极板活性物质脱落,电池内阻增大,温度越高,严重时将造成电池容量下降,寿命提前终止。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提出了一种供电系统,该供电系统采用纯物理储能的方式,能够显著提高供电的可靠性,提高供电保障效率,安全可靠。
根据本实用新型的供电系统,包括:箱体;UPS电源,所述UPS电源设置于所述箱体内;飞轮储能设备,所述飞轮储能设备设置于所述箱体内且与所述UPS电源电连接,以使所述飞轮储能设备储存或提供电能;空调器,所述空调器设置于所述箱体内,在纵向上,所述空调器位于所述UPS电源和所述飞轮储能设备之间。
根据本实用新型的供电系统,通过设置飞轮储能设备,可以采用纯物理储能的方式,在设备制造、使用及回收环节很少使用化学材料和产生化学反应,能够显著提高供电的可靠性,提高供电保障效率,安全可靠,符合国家节能环保低碳产业的发展方向。而且,空调器可以有效地降低UPS电源和飞轮储能设备的温度。
在本实用新型的一些示例中,所述箱体包括:横板和纵板,所述横板和所述纵板相连接,所述UPS电源对应设置于所述纵板的一侧,所述飞轮储能设备对应设置于所述横板的一侧。
在本实用新型的一些示例中,在所述纵板延伸的方向上,所述UPS电源对应设置于所述纵板的中部。
在本实用新型的一些示例中,所述飞轮储能设备为至少两个,至少两个所述飞轮储能设备在横向上分布。
在本实用新型的一些示例中,所述飞轮储能设备开设有第一进风口和第一出风口,所述第一进风口和所述第一出风口均与所述箱体内的空间连通。
在本实用新型的一些示例中,所述UPS电源开设有第二进风口和第二出风口,所述第二进风口和所述第二出风口均与所述箱体内的空间连通。
在本实用新型的一些示例中,所述箱体包括:底板,所述底板上设置有安装架,所述UPS电源和所述飞轮储能设备均固定在所述安装架上。
在本实用新型的一些示例中,所述UPS电源包括:第一输入支路,所述第一输入支路包括:第一开关、整流器、逆变器和第二开关,所述飞轮储能设备连接在所述整流器和所述逆变器之间。
在本实用新型的一些示例中,所述UPS电源还包括:第二输入支路和第三输入支路,所述第二输入支路上设置有第三开关且连接在所述逆变器和所述第二开关之间,所述第三输入支路上设置有第四开关且连接在所述第二开关的输出端。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本实用新型实施例的供电系统的结构示意图;
图2是根据本实用新型实施例的供电系统的第一角度平面图;
图3是根据本实用新型实施例的供电系统的第二角度平面图;
图4是飞轮储能设备的结构示意图;
图5是根据本实用新型实施例的供电系统的电路图。
附图标记:
供电系统1;
箱体10;横板11;纵板12;底板13;安装架130;
UPS电源20;第一输入支路21;第一开关210;整流器211;
逆变器212;第二开关213;第二输入支路22;第三开关220;
第三输入支路23;第四开关230;飞轮储能设备30;
空调器40;市电输入2;旁路输入3;负载4。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,参考附图描述的实施例是示例性的,下面详细描述本实用新型的实施例。
下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的供电系统1。
如图1-图5所示,根据本实用新型实施例的供电系统1,包括:箱体10、UPS电源20(不间断电源)和飞轮储能设备30。UPS电源20设置于箱体10内,UPS电源20可以外接市电输入2或旁路输入3,然后将电能经过一些转换后传输至负载4,从而给负载4供电。飞轮储能设备30设置于箱体10内,而且飞轮储能设备30与UPS电源20电连接,当UPS电源20外接市电输入2时,UPS电源20可以对飞轮储能设备30充电,使飞轮储能设备30储存电能,当市电输入2出现故障时,飞轮储能设备30可以提供电能给负载4,以使负载4可以正常工作。
需要说明的是,飞轮储能设备30使用一种机电能量转换的储能方式,可以突破化学电池的局限,用物理的方式实现储能。飞轮储能设备30具有以下优点:1、高安全性:纯物理储能方式,采用主动磁悬浮轴承及控制技术,状态透明,安全可靠;2、使用寿命长:核心部件飞轮本体采用航天级合金钢材料,该材料密度大、强度高、耐高温和抗疲劳特性强;无火灾隐患:3、飞轮储能设备30采用标准机柜设计,零件以机械和钣金件为主,化学材料少;4、无污染、易回收:制造、使用和回收环节很少使用化学材料和产生化学反应,绿色环保。
除此之外,如图1-图3所示,供电系统1还包括:空调器40,空调器40设置于箱体10内,在纵向上,空调器40位于UPS电源20和飞轮储能设备30之间。空调器40可以降温和散热,将空调器40设置于UPS电源20和飞轮储能设备30之间,可以方便空调器40同时对UPS电源20和飞轮储能设备30进行散热,从而可以使UPS电源20和飞轮储能设备30长时间正常工作。如图1和图2所示,a为箱体10的横向方向,b为箱体10的纵向方向。
由此,该供电系统1通过设置飞轮储能设备30,可以采用纯物理储能的方式,在设备制造、使用及回收环节很少使用化学材料和产生化学反应,能够显著提高供电的可靠性,提高供电保障效率,安全可靠,符合国家节能环保低碳产业的发展方向。
另外,通过将UPS电源20和飞轮储能设备30设置于箱体10内,可以有效保护UPS电源20和飞轮储能设备30,可以避免外界异物的干扰,可以保证供电系统1的稳定性,而且箱体10便于运输,可以提高供电系统1的应用灵活性,避免受到应用场地的限制。箱体10可以为集装箱。
其中,如图1-图3所示,箱体10包括:横板11和纵板12,横板11和纵板12相连接,UPS电源20对应设置于纵板12的一侧,飞轮储能设备30对应设置于横板11的一侧。箱体10包括两块横板11和两块纵板12,两块横板11在横向方向上相对设置,两块纵板12在纵向方向上相对设置,横板11和纵板12相连接,可以形成箱体10的周壁。将UPS电源20对应设置于纵板12的一侧,而飞轮储能设备30对应设置于横板11的一侧,这样设置合理,UPS电源20和飞轮储能设备30之间可以更方便地进行电连接,另外,这样也可以充分利用箱体10内的空间,既留有足够的空间供相关人员进入操纵或维修,也使UPS电源20和飞轮储能设备30之间不会过于拥挤,导致影响散热。
具体地,如图1-图3所示,在纵板12延伸的方向上,UPS电源20对应设置于纵板12的中部。将UPS电源20对应设置于纵板12的中部,这样UPS电源20和飞轮储能设备30之间会留有足够的空间,方便UPS电源20和飞轮储能设备30之间电连接和相关人员进入操纵或维修,而且这样设置也便于UPS电源20和飞轮储能设备30散热,从而保证供电系统1长时间正常工作。
可选地,如图1和图2所示,飞轮储能设备30为至少两个,至少两个飞轮储能设备30在横向上分布。设置有至少两个飞轮储能设备30,当由飞轮储能设备30提供电能给负载4时,可以保证飞轮储能设备30有足够的电能,从而可以使负载4长时间的工作,而至少两个飞轮储能设备30在横向上分布,则可以使飞轮储能设备30与UPS电源20分开,避免飞轮储能设备30与UPS电源20之间相互干涉。
根据本实用新型的一个可选实施例,飞轮储能设备30开设有第一进风口和第一出风口,第一进风口和第一出风口均与箱体10内的空间连通。第一进风口和第一出风口均与箱体10内的空间连通,这样箱体10内的冷空气可以通过第一进风口进入到飞轮储能设备30内,而飞轮储能设备30内的热空气则可以通过第一出风口散发出来,从而可以实现飞轮储能设备30内的冷热空气的循环,使飞轮储能设备30可以更好地散热。
当然,UPS电源20也可以开设有第二进风口和第二出风口,第二进风口和第二出风口均与箱体10内的空间连通。第二进风口和第二出风口均与箱体10内的空间连通,同样,箱体10内的冷空气可以通过第二进风口进入到UPS电源20内,而UPS电源20内的热空气则可以通过第二出风口散发出来,从而可以实现UPS电源20内的冷热空气的循环,使UPS电源20可以更好地散热。
可选地,如图1和图3所示,箱体10包括:底板13,底板13上设置有安装架130,UPS电源20和飞轮储能设备30均固定在安装架130上。在底板13上设置有安装架130, UPS电源20和飞轮储能设备30均固定在安装架130上,安装架130可以将UPS电源20和飞轮储能设备30稳定地设置于箱体10内,同时也可以避免UPS电源20和飞轮储能设备30与底板13接触,从而防止出现UPS电源20和飞轮储能设备30内部电路受潮的情况。
其中,如图5所示,UPS电源20包括:第一输入支路21,第一输入支路21包括:第一开关210、整流器211、逆变器212和第二开关213,飞轮储能设备30连接在整流器211和逆变器212之间。第一输入支路21与市电输入2连接,市电输入2的电能依次通过第一开关210、整流器211、逆变器212和第二开关213后传输至负载4,使负载4可以正常工作。需要说明的是,由于飞轮储能设备30存储的电能需要为直流电,而输出至负载4的电能则需要为交流电,将飞轮储能设备30连接在整流器211和逆变器212之间,整流器211可以将交流电转换成直流电,这样通过整流器211存储至飞轮储能设备30内电能的就为直流电,而逆变器212可以将直流电转变成定频定压或调频调压交流电,如此,从飞轮储能设备30提供的电能通过逆变器212后输出至负载4的则为交流电。
进一步地,如图5所示,UPS电源20还包括:第二输入支路22和第三输入支路23,第二输入支路22上设置有第三开关220,而且第三开关220连接在逆变器212和第二开关213之间,第三输入支路23上设置有第四开关230,而且第四开关230连接在第二开关213的输出端。第二输入支路22和第三输入支路23均与旁路输入3连接,当连接旁路输入3时,电能可以通过第二输入支路22或第三输入支路23输出至负载4。当选择第二输入支路22时,第二开关213和第三开关220闭合,第四开关230关闭,电能经过第二开关213和第三开关220输出至负载4;当选择第三输入支路23时,第四开关230闭合,第三开关220关闭,电能经过第四开关230输出至负载4。
具体地,如图5所示,供电系统1工作模式如下:
市电模式:在市电输入2正常情况下,市电经过第一开关210,整流器211开始工作,交流市电转换为直流电后,对飞轮储能设备30充电,同时市电提供电能至逆变器212,转化为纯净交流电,最后经第二开关213供负载4使用;
飞轮模式:当市电输入2发生异常或整流器211停止工作时,飞轮储能设备30提供电能给逆变器212,逆变器212将直流电转换为交流电,然后经第二开关213将交流电输出给关键负载4,保证负载4不间断供电;
旁路模式:当逆变器212发生如温度过高、短路、输出电压异常或过载等异常情况,而且超过逆变器212可承受范围时,逆变器212会自动关闭以防止损坏,若此时市电输入2仍然正常,这时旁路输入3选择第二输入支路22,电能经过第三开关220供应给负载4使用;
ECO节能模式(节能经济模式):当UPS电源20设置为ECO节能工作模式后,在旁路输入3电压、频率处于ECO可工作范围内,UPS电源20工作于ECO节能模式,此时逆变器212工作关闭,旁路输入3的电能经过第三开关220供电给负载4,当旁路输入3电压、频率异常时,逆变器212开启,负载4由逆变器212供电;
智能ECO节能模式:当UPS电源20设置为智能ECO节能工作模式后,在旁路输入3电压、频率处于ECO可工作范围内,UPS电源20工作于智能ECO节能模式,此时逆变器212工作在谐波补偿和功率因数校正状态,旁路输入3的电能经过第三开关220供电给负载4,当旁路输入3电压、频率异常时,逆变器212转为正常输出状态,负载4由逆变器212供电。智能ECO节能模式可同时兼顾节能与电能质量治理等多方面要求;
维修旁路模式:当UPS电源20或飞轮储能设备30要进行维修或更换,而且负载4供电又不能中断时,可以先将逆变器212关闭,然后开启第四开关230,再将第一开关210、第二开关213、第三开关220和飞轮储能设备30中的开关切断,在旁路输入3转换的过程中,交流电经由第四开关230继续供应给负载4。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中,第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本实用新型的描述中,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种供电系统,其特征在于,包括:
箱体;
UPS电源,所述UPS电源设置于所述箱体内;
飞轮储能设备,所述飞轮储能设备设置于所述箱体内且与所述UPS电源电连接,以使所述飞轮储能设备储存或提供电能;
空调器,所述空调器设置于所述箱体内,在纵向上,所述空调器位于所述UPS电源和所述飞轮储能设备之间。
2.根据权利要求1所述的供电系统,其特征在于,所述箱体包括:横板和纵板,所述横板和所述纵板相连接,所述UPS电源对应设置于所述纵板的一侧,所述飞轮储能设备对应设置于所述横板的一侧。
3.根据权利要求2所述的供电系统,其特征在于,在所述纵板延伸的方向上,所述UPS电源对应设置于所述纵板的中部。
4.根据权利要求2所述的供电系统,其特征在于,所述飞轮储能设备为至少两个,至少两个所述飞轮储能设备在横向上分布。
5.根据权利要求1所述的供电系统,其特征在于,所述飞轮储能设备开设有第一进风口和第一出风口,所述第一进风口和所述第一出风口均与所述箱体内的空间连通。
6.根据权利要求1所述的供电系统,其特征在于,所述UPS电源开设有第二进风口和第二出风口,所述第二进风口和所述第二出风口均与所述箱体内的空间连通。
7.根据权利要求1所述的供电系统,其特征在于,所述箱体包括:底板,所述底板上设置有安装架,所述UPS电源和所述飞轮储能设备均固定在所述安装架上。
8.根据权利要求1所述的供电系统,其特征在于,所述UPS电源包括:第一输入支路,所述第一输入支路包括:第一开关、整流器、逆变器和第二开关,所述飞轮储能设备连接在所述整流器和所述逆变器之间。
9.根据权利要求8所述的供电系统,其特征在于,所述UPS电源还包括:第二输入支路和第三输入支路,所述第二输入支路上设置有第三开关且连接在所述逆变器和所述第二开关之间,所述第三输入支路上设置有第四开关且连接在所述第二开关的输出端。
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