一体化充放电式中压系统应急电源技术方案

本发明专利技术提供一体化充放电式中压系统应急电源，其包括至少一组含两级或两级以上串联蓄电池单元的结构，第一级串联蓄电池单元的正极通过正极充电开关与充放电母线的正极连接，其负极直接与充放电母线的负极连接；末级串联蓄电池单元的正极直接与充放电母线的正极连接，其负极通过负极充电开关与充放电母线的负极连接；正常情况下应急电源处于充电状态，各放电开关均关断，所有充电开关均开通；当应急电源放电时，所有正、负极充电开关均关断，所有放电开关均开通。实施本发明专利技术可以保证中压交流动力系统在程控系统丧失电源情况下，在任意设定时间内不停止工作，尤其是在突然断电的情况下能正常工作，从而使电网故障停电的损失降为“0”。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及0. 66KV—IOKV (本专利所定义的“中压”)不间断电源领域，更具体地说，涉及一体化充放电式中压系统应急电源。
技术介绍
在工业电源领域广380/220系统的低压型应急电源作为工业及民用领域应急照明和动力负载的应急供电装置在国内已经有十余年历史，形成相关专利十余项，在 380V供电系统中显示了节能、环保、快速、高可靠性、便于维护、智能化管理、提高供电可靠性等一系列优势。而伴随着工业领域大功率拖动负载的出现，用于拖动系统的0. 66KV — IOKV(以下简称“中压”)电动机早在70年代就已经问世，经过30多年的发展可谓十分成熟。近年来，为了减小大容量电动机的体积和重量，更为了回避大电流载体的敷设安装、连接和过度等安全类难题，许多程控类工业领域流水线上的大容量电动机逐步被中压型电动机所取代，启动和控制中压型电动机的中压变频产品(国外称之为“工业传动”或“交流动力传动”)也逐渐成熟。然而，中压级别的交流应急电源一直是国内外的市场空白，特别是工业领域，几乎找不到成功使用蓄电型交流应急电源的成功案例。一直以来，中压动力系统的工作可靠性完全取决于于电网电源的可靠性，一旦电网因故突然停电，程控类工业正在运行的流程就会骤停，将造成巨大损失(据中石油集团的一个年会报告仅炼化板块在2011年就发生电力系统故障几十起，因程控流程骤停造成直接和间接损失十几亿元)。为了尽量降低损失，许多程控工业的流水线不得不配置国外进口的气动型延迟系统，用于缓解电源故障流程骤停的损失，但此类气动型延迟系统只能起到有限的缓解作用，把突然停电的损失适当降低，无法把市网电源骤停的损失降到近于“0”，且此类气动延迟装置价格高昂，平时的附加运行成本也不可忽视。在传统的低压不间断电源(UPS和EPS)中，内部蓄电池的充电往往靠输入电压直接整流来完成。然而，如果蓄电池总串联电压等于交流输入电源的整流后直流电压值，则无法将串联蓄电池组充满电(只有充电电压高于被充电的蓄电池总电压10左右或以上才能将蓄电池充满电)，如果蓄电池串联总电压低于输入电源的整流电压值，虽然可能将串联蓄电池组充满电，但停电应急时又不能保证交流输出的电压值符合要求。为了保证蓄电池组能被充满电而应急输出电压又符合要求，不是需要升压整流充电、就是在逆变前或逆变后进行升压处理，而这两种措施在中压系统中相对困难和复杂。前者需要整流充电器件长期工作在较高的直流电压环境下，后者可靠性差，成本也偏高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现代工业程控领域气动延迟系统的技术缺陷，提供一种中压应急电源，又针对交流供电母线直接整流后的直流电压值不能满足为普通应急电源的串联蓄电池组充满电的技术缺陷，提供一种利用工业传动中间直流可同时保 障充电效果和放电需求的一体化充放电式中压应急电源。本专利技术提供的一体化充放电式中压系统应急电源，其特征在于，包括至少一组含两级或两级以上串联蓄电池单元的结构，第一级串联蓄电池单元的正极通过正极充电开关与充放电母线的正极连接，其负极直接与充放电母线的负极连接；末级串联蓄电池单元的正极直接与充放电母线的正极连接，其负极通过负极充电开关与充放电母线的负极连接；中间各级串联蓄电池单元的正极通过正极充电开关与充放电母线的正极连接，其负极通过负极充电开关与充放电母线的负极连接；前级串联蓄电池单元的正极与后级串联蓄电池单元的负极通过放电开关连接；正常情况下应急电源处于充电状态，各放电开关均关断，所有充电开关均开通；当应急电源放电时，所有正、负极充电开关均关断，所有放电开关均开通。优选地，包括两组含两级串联 蓄电池单元的结构，各组的第一级串联蓄电池单元的正极通过正极充电开关与充放电母线的正极连接，其负极直接与充放电母线的负极连接；各组的第二级串联蓄电池单元的正极直接与充放电母线的正极连接，其负极通过负极充电开关与充放电母线的负极连接；各组的第一级串联蓄电池单元的正极与第二级串联蓄电池单元的负极通过放电开关连接；正常情况下应急电源处于充电状态，各放电开关均关断，所有充电开关均开通；当应急电源放电时，所有充电开关均关断，所有放电开关均开通。优选地，充放电母线的正极与工业传动中间直流母线的正极连接，负极与工业传动中间直流母线的负极连接。优选地，各级串联蓄电池单元充满电后总串联电压值不低于工业传动的中间直流电压值。优选地，工业传动的交流输出电压值的范围为0. 66KV至10KV。优选地，正极充电开关和负极充电开关是可控类电力电子无触点开关或由其构成的开关电路。优选地，放电开关是可控类电力电子开关或由其构成的开关电路。优选地，放电开关是可控类电力电子无触点开关或由其构成的开关电路。实施本专利技术的一体化充放电式中压系统应急电源，具有以下有益效果通过采用两级或两级以上串联蓄电池单元并联充电，串联放电的方式，既能保证蓄电池被充满电，又能为中压交流动力系统提供满足电压要求的应急电源，以保证中压交流动力系统能在任意设定时间内不停止工作，尤其是在突然断电的情况下正常工作，从而使电网故障停电的损失降为“O”。附图说明图I为本专利技术一体化充放电式中压系统应急电源的一具体实施例的结构示意图。图2为本专利技术一体化充放电式中压系统应急电源的另一具体实施例的结构示意图。图3为本专利技术一体化充放电式中压系统应急电源的又一具体实施例的结构不意图。具体实施例方式本专利技术的工业传动的交流能量变换输出值的范围为0. 66KV至10KV。工业传动作为交流能量变换装置，可以是ABB、西门子或施奈德等著名品牌的工业传动型变频主机，也可以是国产的中压变频装置，还可以是中压宽频逆变装置等等。工业传动逆变环节的输入直流电压应不低于工业传动输出值的I. 35倍，例如，当要求工业传动输出值不低于飞60时，工业传动逆变环节的输入直流电压应不低于891V，即串联蓄电池组的串联总电压应不低于891V，而对总电压值为891V的串联蓄电池组进行充电需要充电电压高于1000V左右(比891V高出10% —15%)，否则无法将串联蓄电池组充满电，因此，靠工业传动的中间直流电压(891V)无法将串联蓄电池组充满电。为此，本专利的做法是将I组串联蓄电池按前后级分成两个单元，每个单元电压都低于中间直流电压，充电时两个单元并联，放电时两个单元串联，既保证能利用工业传动的中坚直流将所有蓄电池充满电，又保证放电时交流输出能满足要求。图I为具有一组两级串联蓄电池单元的一体化充放电式中压系统应急电源的具体实施例的结构示意图，其特点是含I组蓄电池分为两级串联单元。如图所示，应急电源包括两级串联蓄电池单元，第一级串联蓄电池单元Ell的正极通过正极充电开关Gl与充放电母线M的正极连接，负极直接与充放电母线M的负极连接；第二级串联蓄电池单元E12的正极直接与充放电母线M的正极连接，其负极通过负极充电开关G2与充放电母线M的负极连接；第一级串联蓄电池单元Ell的正极通过放电开关GOl与第二级串联蓄电池单元E12的负极连接。正极充电开关Gl的正极连接充放电母线M的正极，负极连接第一串联蓄电池单元Ell的正极；负极充电开关G2的正极接第二级串联蓄电池单元E12的负极，负极接充放电母线M的负极；放电开关GOl的正极接第一级串联蓄电池单元Ell的正极，负极接第二级串联蓄电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅彪，徐云胜，范延勇，刘娜，
申请(专利权)人：国彪电源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：