[發(fā)明專利]使用不間斷電源過(guò)渡到發(fā)電機(jī)供電運(yùn)行的電力系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880025516.4
• 申請(qǐng)日: 2008-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101755375A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·W·小約翰遜;I·T·華萊士;L·R·瓊森;D·G·勞克斯;T·黑德奎斯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊頓動(dòng)力品質(zhì)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J9/06
• 分類(lèi)號(hào): H02J9/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 楊曉光;郭曉華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)和方法，特別涉及使用發(fā)電機(jī)的電力系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

用于設(shè)施的電力系統(tǒng)可能服務(wù)于關(guān)鍵性的、生命安全的以及需要高可 用性的其他類(lèi)型的負(fù)載。用于這種設(shè)施的典型的電力系統(tǒng)因此可包含輔助 發(fā)電機(jī)，例如柴油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組，其可在例如市電源等的主要電源 故障時(shí)向這些負(fù)載供電。

參照?qǐng)D1，典型的電力系統(tǒng)可包含輸入斷路器40a，其被配置為將負(fù)載 母線30耦合到市電源10。相應(yīng)的斷路器40d、40e、40f用于將生命安全、 必需的以及非必需的負(fù)載80b、80c、80d耦合到負(fù)載母線30以及從負(fù)載母 線30解除耦合。另一斷路器40c被配置為將發(fā)電機(jī)60耦合到負(fù)載母線30 或從負(fù)載母線30解除耦合。UPS?50通過(guò)另一斷路器40b耦合到負(fù)載母線 30以及從負(fù)載母線30解除耦合，使得其可從市電源10或負(fù)載母線30接 收電力，取決于輸入斷路器40a的狀態(tài)。在所示出的系統(tǒng)中，UPS?50為在 線式UPS，其包含其輸出通過(guò)DC鏈路耦合到輸出逆變器54的的輸入整流 器52。逆變器54向關(guān)鍵性的負(fù)載80a提供AC電力。電池56耦合到DC 鏈路，并可在傳送到整流器52的AC電力故障時(shí)向逆變器54供給電力。 旁路開(kāi)關(guān)58可用于對(duì)整流器52以及逆變器54進(jìn)行旁路。控制器電路70 可包含在電力系統(tǒng)的多個(gè)部件之間物理分布的電路，控制斷路器40a-40f 以及發(fā)電機(jī)60的運(yùn)行。

典型地，響應(yīng)于市電的喪失，系統(tǒng)的負(fù)載母線30從市電源10斷開(kāi)， 生命安全、必需和非必需的負(fù)載80b、80c、80d從負(fù)載母線30斷開(kāi)。發(fā)電 機(jī)60的發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)和加速，勵(lì)磁電壓被施加到轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，以便調(diào)節(jié) 輸出電壓。發(fā)電機(jī)60典型地保持從負(fù)載母線30斷開(kāi)，直到發(fā)電機(jī)60達(dá)到 可接受限制范圍內(nèi)的輸出電壓和頻率。在發(fā)電機(jī)60對(duì)負(fù)載母線30進(jìn)行穩(wěn) 定化之后，負(fù)載可以有選擇地連接到負(fù)載母線30。

因此，將這樣的發(fā)電機(jī)完全引入在線所需要的時(shí)間可包括檢測(cè)停電需 要的時(shí)間、將負(fù)載母線從市電源解除耦合需要的時(shí)間、將負(fù)載從負(fù)載母線 斷開(kāi)的時(shí)間、將發(fā)電機(jī)引至可接受的電壓和頻率的時(shí)間、將發(fā)電機(jī)連接到 負(fù)載母線的時(shí)間、將負(fù)載連接到負(fù)載母線的時(shí)間。這些操作可以占幾秒的 數(shù)量級(jí)，其可對(duì)某些負(fù)載的可用性帶來(lái)負(fù)面的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的某些實(shí)施例提供了運(yùn)行電力系統(tǒng)的方法。檢測(cè)母線的電源的 喪失。響應(yīng)于檢測(cè)到電源的喪失，使用不間斷電源(UPS)在母線上產(chǎn)生 電壓。與使用UPS在母線上產(chǎn)生電壓同時(shí)地，發(fā)電機(jī)過(guò)渡(transition)到 希望的輸出狀態(tài)。響應(yīng)于發(fā)電機(jī)達(dá)到希望的輸出狀態(tài)，發(fā)電機(jī)被耦合到母 線。UPS可用于在發(fā)電機(jī)處于過(guò)渡的同時(shí)向連接到母線的負(fù)載提供電力。 例如，UPS的輸入轉(zhuǎn)換器可在過(guò)渡過(guò)程中支持反向的電力流動(dòng)，使得母線 由UPS的電池或其他輔助源供電。例如，可在檢測(cè)電源的喪失之前將耦合 到母線的UPS的轉(zhuǎn)換器運(yùn)行為整流器，使用UPS在母線上產(chǎn)生電壓可包 含將UPS的轉(zhuǎn)換器運(yùn)行為逆變器。

在某些實(shí)施例中，母線包含第一母線，檢測(cè)電源的喪失后可繼以將第 一母線從被配置為連接到發(fā)電機(jī)的第二母線斷開(kāi)。從UPS向連接到母線的 負(fù)載供電可包含從UPS向第一母線上的負(fù)載提供電力。響應(yīng)于發(fā)電機(jī)達(dá)到 希望的輸出狀態(tài)將發(fā)電機(jī)耦合到母線可包含響應(yīng)于發(fā)電機(jī)過(guò)渡到希望的輸 出狀態(tài)將發(fā)電機(jī)耦合到第二母線并接著將第一母線耦合到第二母線。在將 發(fā)電機(jī)耦合到第二母線之后并在將第一母線耦合到第二母線之前，負(fù)載可 被耦合到第二母線。在某些實(shí)施例中，UPS的逆變器輸出可經(jīng)由旁路 (bypass)被耦合到母線，以便向母線提供過(guò)渡電力。

在某些實(shí)施例中，在使用UPS在母線上產(chǎn)生電壓的同時(shí)將發(fā)電機(jī)過(guò)渡 到希望的輸出狀態(tài)包含使發(fā)電機(jī)與UPS同步。例如，UPS可用于在母線上 產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓，其可用于減小發(fā)電機(jī)同步需要的時(shí)間。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，UPS包含第一UPS，該方法還包含響應(yīng)于檢測(cè) 到電源的喪失將負(fù)載從母線斷開(kāi)，以及在使用第一UPS在母線上產(chǎn)生電壓 的同時(shí)用第二UPS對(duì)斷開(kāi)的負(fù)載供電。第二UPS可包含線路互動(dòng)式UPS。