不间断电源制造技术

一种不间断电源(UPS)，其包括：发电机；飞轮，其配置为储存转动能并且通过齿轮机构联接至所述发电机；机械马达，其机械地联接以使所述飞轮旋转；以及控制单元。所述控制单元配置为：当检测到市电线路故障时，使所述齿轮机构将储存在所述飞轮中的转动能传递至所述发电机并且使所述机械马达让所述飞轮旋转以便保持将转动能传递至所述发电机的飞轮能力，直到备用发电机实现了足够驱动所述发电机需要的速度。

【技术实现步骤摘要】
不间断电源
本专利技术大致上涉及不间断电源，尤其涉及通过使用飞轮来供应不间断高功率的方法和系统。
技术介绍
诸如医学成像、数据通信、数据处理等应用中使用的计算机和其它装置需要不间断的和稳定的电力网供电，通常是通过一些市电线路来供电。为了实现该目的，需要高质量稳压电源备用系统，每当电源电压发生波动、偏离所允许的参数范围或者出现故障时，该高质量稳压电源备用系统可以不间断地代替市电线路。这种偏差可以是，例如高于+/-1Hz的频移。当使用燃气发动机或者柴油机来使备用发电机旋转以便代替出现故障的市电线路来向负载供电时，所消耗的燃气或者燃料应与所消耗的负载功率成比例。然而，通常会存在从将负载连接至发电机这一刻或者从负载发生突变这一刻的响应时间延迟，直到发动机控制环路调节维持实际负载功率所需要的燃料或者燃气的实际消耗率。在该时间延迟期间，供应至负载的电压和频率可能会与其允许范围偏离，这可能对负载不利。因此，通常需要能够校正发电机波动的功率调节装置。本领域中已知的用于使由发电机供应的功率稳定的其中一种方法是：使用电容器和/或可充电电池。然而，这些解决方案非常昂贵并且对于300KW以上的电源无效。英国专利1309858公开了一种用于确保向负载供应不间断电力的供电方法。该方法通过将辅助电源经由变压器的二次绕组连接至负载来部分地补偿电压降。变压器的一次绕组连接至位于市电线路与电源之间的扼流圈。这种机器需要电池以及DC至AC电子逆变器。对于300KVA以上的高功率应用而言，该方法非常昂贵、不可靠并且需要较大的电池空间。专利申请WO/2010/092580和US20030137196公开了不间断电源系统，其中，当市电电源出现故障时，旋转飞轮驱动同步发电机，直到备用柴油机或者燃气发动机达到取代飞轮所需要的速度。飞轮的使用为系统在市电电源出现故障时提供了立即响应。然而，发动机的响应延迟通常可能持续几秒钟，这表示要在飞轮中储存较高的转动能，这表示飞轮布置会笨重且昂贵。因此，本领域需要改良技术来实现可靠的基于飞轮的不间断电源，这种不间断电源可以让使用高能量飞轮的成本影响最小化。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是提供有关可靠不间断电源的改进方法和系统，其包括较小的飞轮。因此，根据本专利技术的实施例，公开了一种不间断电源(UPS)，其包括：转接开关，其连接为将电力从UPS的输入端口传递至UPS的输出端口；发电机，其包括电联接至所述UPS输出端口的电压端口；飞轮，其配置为储存转动能并且通过齿轮机构联接至所述发电机；机械马达，其机械地联接以使飞轮旋转；以及控制单元，其配置为执行如下步骤：不断地监测UPS输入端口上的输入电压；以及当检测到输入电压的一个或多个参数与其预定允许范围有偏差时，继续执行如下步骤：打开所述转接开关；使所述齿轮机构将储存在飞轮中的转动能传递至所述发电机以便使所述发电机维持在UPS输出端口处的输出电压不间断；启动所述机械马达；以及使机械马达让飞轮旋转，以便保存飞轮能力，从而以维持在UPS输出端口处的输出电压不间断所需的速率来将转动能传递至发电机。在典型的实施例中，所述输入电压是三相电压并且所述发电机是同步发电机。在一些实施例中，所述齿轮机构包括制动部分，所述制动部分配置为联接在所述发电机的轴与所述UPS的框架之间，以及其中，所述控制单元进一步配置为执行如下步骤：致动所述制动部分以便抑制所述发电机的转速中的波动。在一些实施例中，所述UPS进一步包括备用发动机，所述备用发动机机械地联接以使所述发电机的轴旋转，其中，所述控制单元进一步配置为执行如下步骤：启动所述备用发动机；以及当所述备用发动机达到如下转速时：所述转速适合于使所述发电机以维持在所述UPS输出端口处的输出电压不间断所需的速率旋转，使所述机械马达的输出功率降低至维持所述飞轮的预定转速所需的最小输出功率。在一些实施例中，所述UPS进一步包括电动马达，所述电动马达机械地联接以使所述飞轮旋转，其中，所述控制单元进一步配置为：当所述转接开关关闭时或者当所述备用发动机驱动所述发电机时，使所述电动马达让所述飞轮旋转，使得维持所述飞轮的预定转速所需的所述机械马达的最小输出功率为零。在一些实施例中，所述UPS进一步包括备用发动机，所述备用发动机联接以使附加发电机的轴旋转，所述附加发电机通过附加发电机开关联接至所述UPS输出端口，其中，所述控制单元进一步配置为执行如下步骤：启动所述备用发动机；以及当检测到所述附加发电机已经达到与所述UPS输出端口的电压、频率和相位相同的电压、频率和相位时，关闭所述附加发电机开关。在一些实施例中，所述UPS进一步包括电动马达，所述电动马达机械地联接以使所述飞轮旋转，其中，所述控制单元进一步配置为：当所述转接开关或者所述附加发电机开关关闭时，使所述电动马达让所述飞轮旋转，使得维持所述飞轮的预定转速所需的所述机械马达的最小输出功率为零。在一些实施例中，所述UPS进一步包括阀门，所述阀门配置为引导所述机械马达发出的加压材料，并且所述控制单元配置为执行如下步骤：通过打开所述阀门来启动所述机械马达。在一些实施例中，所述控制单元进一步配置为按照如下方式控制所述UPS：只要所述转接开关关闭，所述控制单元便不断地调节所述齿轮机构以便使流过所述发电机的电端口的电流最小化。在一些实施例中，所述控制单元进一步配置为按照如下方式控制所述UPS：只要所述转接开关关闭，所述控制单元便维持所述齿轮机构不活动以便防止将转动能从所述飞轮传递至所述发电机。在一些实施例中，所述发电机的电端口通过发电机开关电联接至所述UPS输出端口，并且所述控制单元进一步配置为按照如下方式控制所述UPS：只要所述转接开关关闭，所述控制单元便保持所述发电机开关打开并且不断地调节所述齿轮机构以便将所述发电机的电端口处的电压维持为与所述UPS输出电压同相。在典型的实施例中，所述机械马达包括液压马达和气动马达中的一种。在一些实施例中，所述齿轮机构包括：至少一个感应线圈和多个导磁条，所述至少一个感应线圈携带DC电流，所述多个导磁条在由所述至少一个感应线圈生成的磁场中移动。在一些实施例中，所述DC电流由变压器产生，所述变压器包括：携带AC电流的一次绕组和携带感应AC电流的二次绕组，所述线圈相对于彼此旋转；以及整流电路，其配置为对所述感应AC电流进行整流。根据本专利技术的实施例，进一步提供了一种用于控制不间断电源(UPS)的方法，该UPS包括：转接开关，其连接为将电力从UPS的输入端口传递至UPS的输出端口；发电机，其包括电联接至UPS输出端口的AC端口；飞轮，其配置为储存转动能并且通过齿轮机构联接至发电机；以及机械电机，其机械地联接以使飞轮旋转；该方法包括如下步骤：不断地监测UPS输入端口上的输入电压；以及当检测到输入电压的一个或多个参数与其预定允许范围有偏差时，继续执行如下步骤：打开转接开关；使齿轮机构将储存在飞轮中的转动能传递至发电机以便使所述发电机维持在所述UPS输出端口处的输出电压不间断；启动机械电机；以及使机械电机让飞轮旋转以便保存飞轮能力，从而以维持在UPS输出端口处的输出电压不间断所需的速率将转动能传递至发电机。参照下面的描述和附图，将更加全面地理解本文公开的本专利技术的这些以及其它特征和优点。【本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不间断电源(UPS)，其包括：转接开关，其连接为将电力从所述UPS的输入端口传递至所述UPS的输出端口；发电机，其包括电端口，所述电端口电联接至所述UPS的输出端口；飞轮，其配置为储存转动能并且通过齿轮机构联接至所述发电机；机械马达，其机械地联接以使所述飞轮旋转；以及控制单元，其配置为执行如下步骤：不断地监测所述UPS输入端口上的输入电压；以及当检测到所述输入电压的一个或多个参数与其预定允许范围有偏差时，继续执行如下步骤：打开所述转接开关；使所述齿轮机构将储存在所述飞轮中的转动能传递至所述发电机以便使所述发电机维持在所述UPS输出端口处的输出电压不间断；启动所述机械马达；以及使所述机械马达让所述飞轮旋转，以便保持将转动能传递至所述发电机的飞轮能力，且保持于维持所述UPS输出端口处的输出电压不间断所需的比率。

【技术特征摘要】
1.一种不间断电源(UPS)，其包括：转接开关，其连接为将电力从所述UPS的输入端口传递至所述UPS的输出端口；发电机，其包括电端口，所述电端口电联接至所述UPS的输出端口；飞轮，其配置为储存转动能并且通过齿轮机构联接至所述发电机；机械马达，其机械地联接以使所述飞轮旋转；以及控制单元，其配置为执行如下步骤：不断地监测所述UPS输入端口上的输入电压；以及当检测到所述输入电压的一个或多个参数与其预定允许范围有偏差时，继续执行如下步骤：打开所述转接开关；使所述齿轮机构将储存在所述飞轮中的转动能传递至所述发电机以便使所述发电机维持在所述UPS输出端口处的输出电压不间断；启动所述机械马达；以及使所述机械马达让所述飞轮旋转，以便保持将转动能传递至所述发电机的飞轮能力，且保持于维持所述UPS输出端口处的输出电压不间断所需的比率。2.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述输入电压是三相电压并且所述发电机是同步发电机。3.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述齿轮机构包括制动部分，所述制动部分配置为联接在所述发电机的轴与所述UPS的框架之间，以及其中，所述控制单元进一步配置为执行如下步骤：致动所述制动部分以便抑制所述发电机的转速中的波动。4.根据权利要求1所述的UPS，其进一步包括备用发动机，所述备用发动机机械地联接以使所述发电机旋转，其中，所述控制单元进一步配置为执行如下步骤：启动所述备用发动机；以及当所述备用发动机达到如下转速时：所述转速适合于使所述发电机以维持在所述UPS输出端口处的输出电压不间断所需的速率旋转，使所述机械马达的输出功率降低至维持所述飞轮的预定转速所需的最小输出功率。5.根据权利要求4所述的UPS，其进一步包括电动马达，所述电动马达机械地联接以使所述飞轮旋转，其中，所述控制单元进一步配置为：当所述转接开关关闭时或者当所述备用发动机驱动所述发电机时，使所述电动马达让所述飞轮旋转，使得维持所述飞轮的预定转速所需的所述机械马达的最小输出功率为零。6.根据权利要求1所述的UPS，其进一步包括备用发动机，所述备用发动机联接以使附加发电机的轴旋转，所述附加发电机通过附加发电机开关联接至所述UPS输出端口，其中，所述控制单元进一步配置为执行如下步骤：启动所述备用发动机；以及当检测到所述附加发电机已经达到与所述UPS输出端口的电压、频率和相位相同的电压、频率和相位时，关闭所述附加发电机开关。7.根据权利要求6所述的UPS，其进一步包括电动马达，所述电动马达机械地联接以使所述飞轮旋转，其中，所述控制单元进一步配置为：当所述转接开关或者所述附加发电机开关关闭时，使所述电动马达让所述飞轮旋转，使得维持所述飞轮的预定转速所需的所述机械马达的最小输出功率为零。8.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述UPS进一步包括阀门，所述阀门配置为引导所述机械马达发出的加压材料，并且所述控制单元配置为执行如下步骤：通过打开所述阀门来启动所述机械马达。9.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述控制单元进一步配置为按照如下方式控制所述UPS：只要所述转接开关关闭，所述控制单元便不断地调节所述齿轮机构以便使流过所述发电机的电端口的电流最小化。10.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述控制单元进一步配置为按照如下方式控制所述UPS：只要所述转接开关关闭，所述控制单元便维持所述齿轮机构不活动以便防止将转动能从所述飞轮传递至所述发电机。11.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述发电机的电端口通过发电机开关电联接至所述UPS输出端口，并且所述控制单元进一步配置为按照如下方式控制所述UPS：只要所述转接开关关闭，所述控制单元便保持所述发电机开关打开并且不断地调节所述齿轮机构以便将所述发电机的电端口处的电压维持为与所述UPS输出电压同相。12.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述机械马达包括液压马达和气动马达中的一种。13.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述齿轮机构包括：至少一个感应线圈和多个导磁条，所述至少一个感应线圈携带DC电流，所述多个导磁条在由所述至少一个感应线圈生成的磁场中移动。14.根据权利要求13所述的UPS，其中，所述DC电流由变压器产生，所述变压器包括：携带AC电流的一次绕组和携带感应AC电流的二次绕组，所述线圈相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚伯拉罕·里然，
申请(专利权)人：亚伯拉罕·里然，
类型：发明
国别省市：以色列,IL