组合充放电式中压系统应急电源技术方案

本实用新型专利技术提供一种组合充放电式中压系统应急电源，其特征在于，包括至少两级串联蓄电池单元，当工作电源正常时，放电开关关断，各级串联蓄电池单元分别充电；当工作电源故障时、应急电源启动放电，各串联蓄电池单元串联成一组蓄电池组放电。通过本实用新型专利技术的应急电源确保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“0”。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及66KV—IOKV (本专利所定义的“中压”)不间断电源领域，更具体地说，涉及组合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、.66 — IOKV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中压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。在如前所述的 380V及以下的低压不间断电源(UPS和EPS )中，对内部串联蓄电池组的充电往往靠输入电压直接整流来完成。因此，如果蓄电池总串联电压等于交流输入电源整流后的直流电压值，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，但在停电应急时又不能保证应急输出的交流电压值符合要求。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，安全和寿命指数较低，后者影响系统可靠性和安全性，技术上难于实施，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内串联蓄电池组充满电的技术缺陷，提供一种组合充放电式中压系统应急电源。本专利技术提供一种组合充放电式中压系统应急电源，其特征在于，包括至少两级串联蓄电池单元，当工作电源正常时，放电开关关断，各级串联蓄电池单元分别充电；当工作电源故障时、应急电源启动放电，各串联蓄电池单元串联成一组蓄电池组放电。优选地，每级串联蓄电池单元的正、负极分别连接整流充电器输出端的正、负极，第一级串联蓄电池单元的正极还与正极母线控制器连接，末级串联蓄电池单元的负极还与负极母线控制器连接，中间各级串联蓄电池单元的正极通过放电开关与前级串联蓄电池单元的负极连接，其负极通过放电开关与后级单元的正极连接；当工作电源正常时，放电开关均关断，应急电源充电；当工作电源故障时，应急电源启动放电，整流充电器停止工作，正、负极母线控制器接通，放电开关均开通。优选地，两级串联蓄电池单元共用一个整流充电器，第一级串联蓄电池单元的正极与正极母线控制器连接并同时连接正极充电开关的负极，其负极连接负极充电开关的正极和放电开关的负极；第二级串联蓄电池单元的正极连接整流充电器的正极并且与正极充电开关的正极和放电开关的正极连接，其负极连接整流充电器输出端的负极并且与负极充电开关的负极和负极母线连接；当工作电源正常时，放电开关均关断，正、负极充电开关均开通，应急电源充电；当工作电源故障时，应急电源启动放电，整流充电器停止工作，正、负极母线控制器接通，放电开关均开通，负极充电开关均关断。优选地，整流充电器的输入端与低压交流供电电源连接。优选地，正极母线控制器的输入端与第一级串联蓄电池单元的正极连接，其输出端通过正极应急母线与工业传动中间直流母线的正极连接，负极应急母线的输入端与末级串联蓄电池单元的负极连接，其输出端通过负极应急母线与工业传动中间直流母线的负极连接，正、负极母线控制器为控制电器。优选地，工业传动的交流输出电压值的范围为O. 66KV至10KV。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，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。实施本专利技术的组合充放电式中压系统应急电源，具有以下有益效果(1)、通过采用多组串联蓄电池组并联充电，串联放电的方式，为中压交流动力系统提供应急电源；(2)、不借助工业传动的中间直流进行充电，也不需要升压变压器，而是另外增设2组低压Γ380ν)充电电源对两个串联蓄电池单元分别进行充电，从而不需要整流充电器件长期工作在较高(1000V左右)的直流电压环境下，大大提高安全可靠性和电力电子器件寿命。(3)能确保中压应急电源系统内的蓄电池被充满电。(4)整流充电环节的监控与检测及蓄电池参数的监控与检测大大简化。通过本专利技术的应急电源确保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为本专利技术组合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为本专利技术组合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。具体实施方式本专利技术的工业传动能量变换输出交流电压值的范围为 O. 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。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(即交流输出值的I. 35倍)，即串联蓄电池组充满电后串联总电压值应不低于891V。而对额定总电压值为891V的串联蓄电池组进行充电需要充电电压1000以上(高出10% —15%左右)，否则无法将串联蓄电池组充满电。因此对于输入电压为飞60V的工业传动而言，其中间直流无法将串联蓄电池组充满电。为此，本专利的做法是不借助工业传动的中间直流，而是把串联蓄电池组分成两级或两级以上单元，利用低压整流充电技术对每个单元进行充电，放电时再把各单元串联起来形成大于或等于目标值的直流电压，从而保证中压应急电源在放电时的直流电压满足使用要求。图I为本专利技术组合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。其特点是将蓄电池组分成两级串联蓄电池单元、平时各单元独立充电，应急时两单元串联放电。图I中，LI为 380V/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合充放电式中压系统应急电源，其特征在于，包括至少两级串联蓄电池单元，每级串联蓄电池单元的正、负极分别连接整流充电器输出端的正、负极，第一级串联蓄电池单元的正极还与正极母线控制器连接，末级串联蓄电池单元的负极还与负极母线控制器连接，中间各级串联蓄电池单元的正极通过放电开关与前级串联蓄电池单元的负极连接，其负极通过放电开关与后级单元的正极连接；当工作电源正常时，放电开关均关断，应急电源充电；当工作电源故障时，应急电源启动放电，整流充电器停止工作，正、负极母线控制器接通，放电开关均开通。

【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：实用新型
国别省市：