[實用新型]一種無間斷電源系統

有效

• 申請號: 201320828797.5
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN203691045U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張新敬;盛勇;陳海生;譚春青
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種無間斷電源系統，特別是一種耦合市電、超級電容與液氮動力單元的無間斷電源系統。

背景技術

無間斷電源（Uninterruptible?Power?Supply,UPS）是一種包含整流、儲能、逆變以及開關等部件的電源設備，作為應急電源或者備用電源接入電網或者局域電網中，當電網供電系統中斷時，該設備釋放儲存的電能實現持續供電，維持用電設備的正常運轉。無間斷電源在工業、商業以及住宅等領域具有廣泛的應用，主要包括通訊、信息技術、計算機數據中心、工業控制、醫療、能源以及各種建筑供電系統等。

無間斷電源主要包括兩部分：主機和電力儲存設備。主機包括整流、逆變、開關以及其他的感應和控制模塊。電力儲存設備分為靜態和動態儲存設備。靜態儲存設備是目前廣泛應用的一種電力儲存方案，其主體是化學蓄電池；動態儲存設備指供電輸出是靠動能維持（如飛輪、內燃機、燃氣輪機等）的無間斷電源方案。蓄電池具有使用壽命較短、充電時間長、要求不完全放電、維護周期短、對環境條件要求高等缺點，更重要的是，蓄電池的生產過程以及廢舊電池的處理過程都伴有污染產生。飛輪蓄能可以實現快速反應，效率較高，但需要與內燃機配合使用。內燃機工作消耗化石燃料，其排放物將對環境產生污染。

超級電容是一種先進的高能量儲存元件，具有反應迅速、容量大、體積小、壽命長、串并聯組合方便等。本實用新型提出了一種耦合超級電容的液氮動力單元，它具有無污染、能量密度高的特點，可以相對較長時間發電，而且與超級電容相耦合，具有反應速度快等特點，從而形成一種新型的無間斷電源系統。

發明內容

為了解決上述現有技術的缺點和不足，本實用新型旨在提供一種新型的無間斷電源系統，該無間斷電源系統具有功率密度高、充電時間短、反應迅速、低碳環保、使用壽命長、維護成本低、適應能力強等優點。

為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是：一種無間斷電源系統，包括超級電容單元、液氮動力單元以及監測與控制單元，，其特征在于，所述監測與控制單元通過控制線路與超級電容單元、液氮動力單元連接，使用始終處于工作狀態的監測與控制單元動態實時監測市電、超級電容單元以及液氮動力單元的工作狀態，當監測到市電處于正常供電的工作狀態時，監測與控制單元控制僅使市電對用電設備進行供電，同時關閉所述液氮動力單元，并使市電對超級電容單元充電；當監測到市電處于斷電的工作狀態時，斷開市電和用電設備之間的連接開關，啟動所述超級電容單元和液氮動力單元，所述超級電容單元輸出的電力一部分為用電設備供電，另一部分為所述液氮動力單元中的啟動電機供電。

優選地，所述超級電容單元主要包括超級電容以及電力電子單元。

優選地，所述液氮動力單元包括通過管路依次順序連接的液氮罐、低溫液泵、風冷器、蓄熱換熱單元、膨脹機組，所述膨脹機組驅動電機單元。在超級電容驅動下，液氮罐中的液氮被低溫液泵加壓，高壓低溫液氮經風冷器吸收環境熱量后進入蓄熱換熱單元進一步吸收熱量后轉變為高壓氮氣，高壓氮氣推動膨脹機組做功。

進一步地，所述液氮動力單元還包括低溫換熱器、壓縮機組，其中，所述低溫換熱器設置在所述低溫液泵和風冷器之間，低溫液泵加壓后的高壓低溫液氮經所述低溫換熱器的冷側進入風冷器，膨脹機組排出的氮氣經所述低溫換熱器的熱側進入所述壓縮機組的進口，所述壓縮機組產生的高壓氮氣經所述蓄熱換熱單元加熱后重新通入膨脹機組中做功。

進一步地，所述膨脹機組包括高壓膨脹機和低壓膨脹機，從所述蓄熱換熱單元排出高壓氮氣首先進入高壓膨脹機并推動其做功，從高壓膨脹機排出的氮氣經三通閥Ⅰ與來自所述壓縮機組的部分氮氣匯合后，重新通入所述蓄熱換熱單元吸收熱量，然后驅動低壓膨脹機做功。

進一步地，所述低壓膨脹機排出的氮氣經所述低溫換熱器的熱側進入所述壓縮機組的進口。

優選地，所述液氮罐和低溫液泵之間的液氮管路上設有控制閥門。