[發明專利]后備電力系統

有效

• 申請號: 200810082603.5
• 申請日: 2008-02-27
• 公開（公告）號: CN101257223A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: T·克萊默;M·羅瑟特;V·瓦亨費爾德;A·福爾克
• 申請（專利權）人: SMA技術股份公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J9/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 楊曉光;李崢

技術領域

本發明涉及后備電力系統，其被配置為具有用戶發電系統并具有網絡監視裝置的UPS系統。

背景技術

用于產生電能的用戶發電系統是已知的，例如其被饋送到電網的電力強烈變化的燃料電池、可變速度內燃機、太陽能發電機或具有PM發電機的風能系統。通常為這種發電系統提供有吸引力的特殊費率(rate)，因此，從經濟的角度看來，對于這些系統的操作者來說對將所產生的電力饋送到市電網有著越來越大的興趣。由于不同的費率，所產生和消耗的能量通常用不同的表進行測量。電網并聯運行需要考慮安全和連接的特殊情況。

網絡監視也是已知的。其非常重要。對于用戶發電系統來說，必須能夠檢測出電網故障并停止運行。當一電網部分已被斷開但用戶發電系統繼續在此部分中運行時，由于存在傷害電網維護工人的可能風險，不允許進一步向電網饋送電力。網絡監視方法是已知的，其分為被動和主動方法。被動方法僅評估一相和三相電網電壓以及電網頻率的測量值。主動方法的特征在于功率或電壓失真以這樣的方式影響電網：電網參數或電網阻抗可從響應推斷。由電流失真獲得電壓響應，反之亦然，由電壓失真獲得電流響應。

相應地，電網監視系統必須在電網運行中有效。在孤島運行(其中，到市電網的連接被中斷，僅規定的先前已知部分中的負載被進一步供電)中，關閉電網監視是已知的。這由于在電網運行過程中電網阻抗遠遠低于孤島運行模式中的阻抗而發生。另外，在這樣的方法中，由于孤島網絡的電網阻抗在模塊化擴展時發生變化，模塊化擴展性得到促進。有利地避免了作為改變的電網參數的結果而發生的、用戶發電系統的內部網絡監視的故障切斷，特別是在較大的載荷步(load?steps)時。整個系統因此變得更加穩定，特別是當作為孤島網絡運行時。

電氣負載在電網故障時繼續被供電的用戶發電系統是已知的。它們需要附加的裝置。

這個意義上的一種附加裝置是功能性單元，操作者必須安裝該單元，以便允許已有的用戶發電系統作為后備電源系統運行。

有利的是，當更多的電氣負載需要用后備電力供電時，在沒有必須與附加裝置的某個功能性單元相關聯的特定電氣負載的情況下，系統僅能使用以附加部件的形式添加的模塊進行擴展。

對于要保證的負載的不間斷供電，當其處于負載運行時(其中，提供市電網)和處于無負載運行時(其中，不提供市電網)總是在同一控制模式下運行后備電力系統是實際有效的，因此，不需要中斷供電以切換控制器。在市電網恢復運行時，同樣適用。

在用戶發電系統被安裝在線路分支上時，當饋入高而消耗低時可能在此線路分支中產生不能允許的高電網電壓。附加裝置于是可用于吸收能量并相應地降低電網電壓。結果，電網可被穩定，以便允許甚至在線路分支上安裝用戶發電系統，否則這是不可能的。

另一方面，當消耗非常高時，在這些線路分支上，電網電壓可達到不能允許的低值。這里，同樣地，可使用附加裝置以便從電池為高消耗峰值供給電力。相應地，消耗節點上的電網電壓可被保持為穩定，即使是在更大的電氣負載下。

能被附加地用作后備電源系統的電網并聯用戶發電系統是已知的。

具有電池充電器和電池變換器的分立UPS系統可從EP?0?817?350?A2獲知。這種系統被稱為在線式UPS系統。

該系統以這樣的方式運行：當市電網故障時，通過將用戶發電系統從電網斷開，保證后備電力供給。于是，將電能提供給附加插座。使電壓在此插座上可用的變換器于是通過電池被供電。電池由從市電網被供電或從用戶發電系統被供電的電池充電器進行充電。

為此目的實現的用戶發電系統以這樣的方式配置：其能在切換后繼續作為孤島網絡工作。僅電池充電器被連接到此孤島網絡。

在市電網故障時，電氣負載必須被手動連接到附加插座，其在一方面是不便的，另一方面，在某些情況下由于電流中斷也是非常不受歡迎的。

如果電氣負載總是通過附加插座被供電，電池充電器以及附加變換器中產生的損失必須被接受。在這種情況下，系統如在線式UPS系統那樣地運行。如果在線式UPS系統故障，通過該系統被供電的電氣負載必須經由附加的開關裝置連接到市電網。

這種方案不保證到相關聯負載的電流供給。