[實(shí)用新型]基于可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置的不間斷電源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420001730.9
• 申請(qǐng)日: 2014-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN203691049U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉瑋;黃曉輝;王中;李志國;辛志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京颶能電控自動(dòng)化設(shè)備制造有限公司
• 主分類號(hào): H02J9/06
• 分類號(hào): H02J9/06;H02P27/08
• 代理公司: 北京修典盛世知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 楊方成;許向華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及不間斷電源，尤其涉及基于可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置的不間斷電源。

背景技術(shù)

近年來，工廠企業(yè)、商業(yè)建筑的供電質(zhì)量日益引起關(guān)注和重視，因?yàn)楣I(yè)過程設(shè)備對(duì)電壓暫降都特別敏感，尤其是石油化工、化纖、鋼鐵、制藥等要求連續(xù)作業(yè)的產(chǎn)業(yè)。這些產(chǎn)業(yè)目前大部分使用變頻調(diào)速器控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備，而變頻調(diào)速器對(duì)供電電壓波動(dòng)很敏感，即使是采取很多保護(hù)措施的變頻器抗電壓波動(dòng)的能力都比較差，幾乎無法容忍供電中斷，因此供電系統(tǒng)常見的電壓短時(shí)暫降或中斷都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，而造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)p壞設(shè)備。

目前為了應(yīng)對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)，能源、動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域大多采用傳統(tǒng)不間斷電源（UPS），以蓄電池組作為后備電源。傳統(tǒng)UPS的一個(gè)問題是不具備調(diào)速功能，因此很難直接應(yīng)用到常見的電動(dòng)機(jī)負(fù)載上。傳統(tǒng)UPS的另一個(gè)問題是蓄電池組使用壽命短、維護(hù)成本高。

目前有一種針對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載開發(fā)的動(dòng)力UPS方案，由變頻器和儲(chǔ)能模塊組成，電網(wǎng)電壓正常時(shí)由變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)為儲(chǔ)能模塊充電。在該方案中，當(dāng)電網(wǎng)電壓暫降或中斷時(shí)，由儲(chǔ)能模塊提供能量。該方案中的儲(chǔ)能模塊采用多個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)組成的高壓超級(jí)電容模組或蓄電池單體串聯(lián)組成的高壓蓄電池。超級(jí)電容不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源。超級(jí)電容在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級(jí)電容的突出優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬。尤其是，可以采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能元件，其瞬間釋放功率的能力是蓄電池的十倍，不存在單體不均衡充電問題和過充問題，充電器簡(jiǎn)單可靠。另外其壽命長、維護(hù)成本低，屬于綠色無污染能源。雖然超級(jí)電容相對(duì)蓄電池而言壽命長、維護(hù)成本低，但市面上的超級(jí)電容單體或蓄電池單體都是低壓大容量。因此，該方案必須將若干個(gè)超級(jí)電容單體或蓄電池單體串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)高壓。然而，串聯(lián)方案限制了系統(tǒng)的可靠性。

可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置（ASD）由整流電路和脈寬調(diào)制（PWM）逆變電路組成。由于PWM逆變電路為電動(dòng)機(jī)（例如，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）提供頻率幾乎為零到幾百Hz可調(diào)的交流電源，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在幾乎為零到兩倍額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可調(diào)。但是，ASD作為工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的三相負(fù)載的代表之一，既對(duì)供電系統(tǒng)造成擾動(dòng)，又受到供電系統(tǒng)電壓擾動(dòng)的影響。傳統(tǒng)的ASD通常通過在直流母線并聯(lián)升壓換流器來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)。在系統(tǒng)電壓暫降時(shí)，由升壓換流器將暫降的電壓升高，以給ASD的直流母線提供能量。而且，所能容忍的電壓暫降的持續(xù)時(shí)間取決于升壓換流器的額定容量與ASD容量的相對(duì)大小。盡管如此，傳統(tǒng)的ASD在應(yīng)對(duì)電壓暫降方面依然不夠理想，尤其在供電中斷的情況下完全不起作用。

實(shí)用新型內(nèi)容

由于采用傳統(tǒng)UPS、動(dòng)力UPS以及傳統(tǒng)的ASD方案等均存在一定的問題，因此本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過在ASD裝置中增加后備電源以組成不間斷電源來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的各種問題。

因此，本實(shí)用新型提出了一種基于ASD的不間斷電源，其能夠增強(qiáng)諸如電動(dòng)機(jī)之類的負(fù)載應(yīng)對(duì)供電電壓暫降的能力并且能夠克服電壓短時(shí)中斷對(duì)設(shè)備的影響。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施方式提供了一種基于可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置的不間斷電源，其包括：三相整流電路，其具有輸入端口和輸出端口，該三相整流電路從所述輸入端口接收輸入三相電，將所述輸入三相電轉(zhuǎn)換成直流電并經(jīng)所述輸出端口輸出所述直流電；脈寬調(diào)制逆變電路，其連接到所述三相整流電路的輸出端口，并將從該輸出端口輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電；以及后備電源裝置，其連接在所述三相整流電路的輸入端口和輸出端口之間并且與所述三相整流電路并聯(lián)，用于接收所述輸入三相電、儲(chǔ)存電力并向所述脈寬調(diào)制逆變電路輸出直流電。

根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，在基于可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置的不間斷電源中，所述后備電源裝置包括：至少一個(gè)AC/DC充電電路，其連接到所述三相整流電路的輸入端口并接收所述輸入三相電，所述AC/DC充電電路將所述輸入三相電轉(zhuǎn)換成直流電并輸出；至少一個(gè)電容模組，每個(gè)電容模組均包括至少一個(gè)電容，用于儲(chǔ)存從所述至少一個(gè)AC/DC充電電路輸出的直流電的電力并輸出所儲(chǔ)存的直流電的電力；以及至少一個(gè)升壓換流器，其用于將從所述至少一個(gè)電容模組輸出的直流電的電壓升高到設(shè)定值，并將電壓升高到所述設(shè)定值的直流電輸出到所述脈寬調(diào)制逆變電路。

根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，在基于可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置的不間斷電源中，當(dāng)所述后備電源裝置包括多個(gè)電容模組時(shí)，所述多個(gè)電容模組以串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式彼此連接。