專利名稱：一種不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種不間斷電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
不間斷電源(簡(jiǎn)稱UPS)是一種當(dāng)市電斷電時(shí)或者在市電供應(yīng)不正常時(shí)能為負(fù)載 供電的裝置，目前通常使用的不間斷電源通常是由整流模塊、逆變模塊、蓄電池組等構(gòu)成， 而蓄電池是一種重金屬污染的器件，同時(shí)還會(huì)伴隨著著火、爆炸、腐蝕等安全隱患，在整個(gè) 不間斷電源中是可靠性最差的一種器件，其失效機(jī)理分如下幾種(1)環(huán)境溫度影響過(guò)高的環(huán)境溫度是影響蓄電池使用壽命的典型因素，一般蓄 電池生產(chǎn)廠家要求的環(huán)境溫度是在15 20°C，隨著溫度的升高，蓄電池的放電能力也有所 提高，但環(huán)境溫度一旦超過(guò)25°C，只要溫度每升高10°C，蓄電池的使用壽命就會(huì)減少一半。 例如蓄電池的使用壽命是6年，環(huán)境溫度為35°C，那么其壽命就只有3年了，如果溫度再升 高10°C達(dá)到45°C，其壽命就只有1.5年了。(2)過(guò)度放電蓄電池被過(guò)度放電是影響蓄電池使用壽命的另一重要因素。這種 情況主要發(fā)生在交流停電后，蓄電池組為負(fù)載供電期間。當(dāng)蓄電池被過(guò)度放電到輸出電壓 為零時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸付到電池的陰極表面，形成電池陰極的"硫 酸鹽化"。由于硫酸鉛本身是一種絕緣體，它的形成必將對(duì)電池的充、放電性能產(chǎn)生，不好 的影響。因此，在陰極板上形成的硫酸鹽越多，電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越 差，其使用壽命就越短。(3)板柵的腐蝕與增長(zhǎng)板柵腐蝕是影響蓄電池使用壽命的重要原因。在開路狀 態(tài)下，鉛合金與活性二氧化鉛直接接觸，而且共同浸在硫酸溶液中，它們各自與溶液建立不 同的平衡電極電位。正極柵板不斷溶解，特別是在過(guò)充電狀態(tài)下，正極由于析氧反應(yīng)，水被 消耗，H+增加，從而導(dǎo)致正極附近酸度增高，反柵腐蝕加速，如果電池使用不當(dāng)，長(zhǎng)期處于過(guò) 充電狀態(tài)，那么電池的柵板就會(huì)變薄，容量降低，會(huì)縮短使用壽命。(4)浮充電狀態(tài)對(duì)蓄電池使用壽命的影響目前，蓄電池大多數(shù)都處于長(zhǎng)期的浮 充電狀態(tài)下，只充電，不放電，這種工作狀態(tài)極不合理。大量運(yùn)行統(tǒng)計(jì)資料表明，這樣會(huì)造成 蓄電池的陽(yáng)極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻急劇增大，使蓄電池的實(shí)際容量(A.h)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其 標(biāo)準(zhǔn)容量，從而導(dǎo)致蓄電池所能提供的實(shí)際后備供電時(shí)間大大縮短，減少其使用壽命。(5)失水蓄電池失水也是影響其使用壽命的因素之一，蓄電池失水會(huì)導(dǎo)致電解 液比重增加，電池柵板的腐蝕，使蓄電池的活性物質(zhì)減少，從而使蓄電池的容量降低而導(dǎo)致 其使用壽命減少。國(guó)內(nèi)很多機(jī)房重大火災(zāi)，無(wú)不是因?yàn)樾铍姵氐睦匣勖慕K止、保養(yǎng)不當(dāng)而引起 的，不僅造成了數(shù)據(jù)丟失，而且造成設(shè)備損壞等直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失。另外，一方面，蓄電池是一種化學(xué)能儲(chǔ)存的方式，其儲(chǔ)存的能量是通過(guò)外加的充電 器來(lái)充電，不僅充電時(shí)間長(zhǎng)，而且充電效率低，對(duì)電網(wǎng)的利用率低；另一方面，蓄電池的放電 時(shí)間不易控制，在使用前期時(shí)，蓄電池的容量按照100%來(lái)算的話，在浮充的條件下，一年之后蓄電池的容量只有50%，兩年之后蓄電池的容量就只有30%左右，而且對(duì)蓄電池保養(yǎng)不 好的話，使用壽命會(huì)更短，以此情況分析的話，當(dāng)市電停電時(shí)，就很難準(zhǔn)確估算出蓄電池到 底能支持不間斷電源工作多久。因而，有必要提出一種新的不間斷電源，以克服上述缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種不間斷電源系統(tǒng)，采用其他替代品替 換現(xiàn)有的蓄電池組，克服蓄電池可靠性不高等缺陷。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種不間斷電源系統(tǒng)，包括依次連接的ATS轉(zhuǎn)換單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變 器，所述ATS轉(zhuǎn)換單元的第一輸入端接收市電，所述DC/AC逆變器的輸出端與負(fù)載相連，還包括依次連接的發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)器、飛輪驅(qū)動(dòng)控制器以及飛輪儲(chǔ)能單 元；所述ATS轉(zhuǎn)換單元的第二輸入端與發(fā)電機(jī)組的輸出端相連；所述飛輪驅(qū)動(dòng)控制器同時(shí) 與AC/DC整流器的輸出端相連。其中，所述DC/AC逆變器與負(fù)載之間還連接有第一靜態(tài)開關(guān)。其中，該不間斷電源系統(tǒng)還包括AC/AC變壓器以及第二靜態(tài)開關(guān)，串聯(lián)于ATS轉(zhuǎn)換 單元的輸出端和負(fù)載的輸入端之間。其中，所述不間斷電源系統(tǒng)還包括第三靜態(tài)開關(guān)，連接于ATS轉(zhuǎn)換單元的輸出端 和負(fù)載的輸入端之間。其中，所述AC/DC整流器的輸出端的正負(fù)極之間還連接有電容組。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型利用機(jī)械能/電能轉(zhuǎn)換技術(shù)和電力電子交流技術(shù)并結(jié)合現(xiàn)有的發(fā)電 機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的供電，替代了原有的蓄電池組，不僅從根本上減少了鉛、鎘、鎳等有色 金屬的開采、節(jié)約了地質(zhì)資源，增強(qiáng)了可靠性，延長(zhǎng)了使用壽命，而且能夠?qū)崿F(xiàn)0切換，具有 較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的不間斷電源系統(tǒng)的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的不間斷電源系統(tǒng)的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的不間斷電源系統(tǒng)的電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的不間斷電源系統(tǒng)在市電供電模式下的工作原 理圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的不間斷電源系統(tǒng)在市電停電瞬間的工作原理 圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的不間斷電源系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)供電模式下的工作 原理圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的不間斷電源系統(tǒng)在發(fā)生過(guò)載/故障時(shí)的工作原 理圖；圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的不間斷電源系統(tǒng)在進(jìn)行清潔、保養(yǎng)或者維修時(shí)的工作原理圖；圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例中不間斷電源系統(tǒng)在切換過(guò)程的時(shí)序示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例中不間斷電源系統(tǒng)包括以下組成部分ATS轉(zhuǎn)換單元、AC/DC 整流器、DC/AC逆變器、發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)器、飛輪驅(qū)動(dòng)控制器、飛輪儲(chǔ)能單元、電容 組；其中，ATS轉(zhuǎn)換單元、AC/DC整流器以及DC/AC逆變器依次連接；發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)組啟 動(dòng)器、飛輪驅(qū)動(dòng)控制器以及飛輪儲(chǔ)能單元依次連接；ATS轉(zhuǎn)換單元的第一輸入端與市電連 接，第二輸入端與發(fā)電機(jī)組的輸出端連接；飛輪驅(qū)動(dòng)控制器同時(shí)與AC/DC整流器的輸出端 連接；電容組并聯(lián)于AC/DC整流器的輸出端的正負(fù)極之間。上述電容組用于維持母線電壓 穩(wěn)定，在本實(shí)施例中以及其他實(shí)施例中并非必要部分。實(shí)施例二請(qǐng)參閱圖2，與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例增加了過(guò)旁路部分，即將AC/AC變壓器和 靜態(tài)開關(guān)2串聯(lián)于ATS轉(zhuǎn)換單元的輸出端和負(fù)載的輸入端之間；同時(shí)，在DC/AC逆變器和負(fù) 載之間增加一靜態(tài)開關(guān)1。實(shí)施例三請(qǐng)參閱圖3，與實(shí)施例二相比，本實(shí)施例增加了維修旁路部分，即將靜態(tài)開關(guān)3連 接于ATS轉(zhuǎn)換單元的輸出端和負(fù)載的輸入端之間。由于在上述不同實(shí)施例之間，相同部分的工作原理完全相同，因而下面將僅結(jié)合 實(shí)施例3提供的電路對(duì)本實(shí)用新型的工作原理進(jìn)行詳細(xì)描述本實(shí)施例中，不間斷電源系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下有市電供電工作模式、切換工作 模式、以及發(fā)電機(jī)組供電工作模式，在非正常工作狀態(tài)(包括過(guò)載及故障狀態(tài)、維護(hù)狀態(tài) 等)下僅有市電供電一種工作模式。具體工作原理如下所述(1)請(qǐng)參閱圖4，在正常工作狀態(tài)下，靜態(tài)開關(guān)1閉合，靜態(tài)開關(guān)2斷開，靜態(tài)開關(guān)3 斷開，市電正常時(shí)，不間斷電源系統(tǒng)處于市電供電工作模式，此時(shí)市電經(jīng)過(guò)ATS轉(zhuǎn)換單元輸 出至AC/DC整流器，AC/DC整流器將市電由交流電轉(zhuǎn)換為直流電后輸出，一邊給飛輪驅(qū)動(dòng)控 制器供電以驅(qū)動(dòng)飛輪儲(chǔ)能單元中的電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)飛輪，一邊將直流電輸出至DC/AC逆 變器，由其將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出至負(fù)載使用；(2)請(qǐng)參閱圖5，在正常工作狀態(tài)下，靜態(tài)開關(guān)1閉合，靜態(tài)開關(guān)2斷開，靜態(tài)開關(guān) 3斷開，市電停電瞬間，不間斷電源系統(tǒng)處于切換工作模式，此時(shí)飛輪儲(chǔ)能單元中，飛輪由于 慣性繼續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電，該電機(jī)輸出的交流電經(jīng)飛輪驅(qū)動(dòng)控制器轉(zhuǎn)換為直流電 后輸出到母線上，再經(jīng)DC/AC逆變器逆變后為負(fù)載供電；與此同時(shí)，發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)器檢測(cè)到 飛輪驅(qū)動(dòng)控制器輸出的直流電信號(hào)后，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，完成切換；在上述切換過(guò)程中，切換時(shí)序如圖9所示，具體過(guò)程為當(dāng)市電停電時(shí)，飛輪儲(chǔ)能 單元從電動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到發(fā)電狀態(tài)，電能通過(guò)飛輪控制器反饋給電容組，維持不間斷電源系 統(tǒng)中直流母線的電壓穩(wěn)定；同時(shí)，DSP或者M(jìn)CU在監(jiān)控到?jīng)]有市電信號(hào)時(shí)即開始計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)?達(dá)2S時(shí)，若還沒(méi)有檢測(cè)到市電信號(hào)，則立馬給發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)器發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī) 組，當(dāng)ATS轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)到發(fā)電機(jī)成功啟動(dòng)且輸出電壓穩(wěn)定(發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)到穩(wěn)定通?？?br> 5以在6秒中內(nèi)完成)時(shí)開始使用發(fā)電機(jī)組提供的電能，此時(shí)AC/DC整流器開始對(duì)發(fā)電機(jī)組 提供的能量進(jìn)行變換以維持母線電壓再穩(wěn)定輸出，當(dāng)母線電壓超出預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，完全 切換到發(fā)電機(jī)組供電工作模式，此時(shí)時(shí)間一般在5S，飛輪儲(chǔ)能單元還能預(yù)留5S中的能量供 應(yīng)，至此完成0切換時(shí)間。(3)請(qǐng)參閱圖6，在正常工作狀態(tài)下，靜態(tài)開關(guān)1閉合，靜態(tài)開關(guān)2斷開，靜態(tài)開關(guān) 3斷開，發(fā)電機(jī)組正常啟動(dòng)后，不間斷電源系統(tǒng)處于發(fā)電機(jī)組供電工作模式，此時(shí)，發(fā)電機(jī)組 提供的電能經(jīng)AC/DC整流器提供給電容組，再經(jīng)DC/AC逆變器逆變后輸出給負(fù)載使用；(4)請(qǐng)參閱圖7，在發(fā)生過(guò)載或者故障時(shí)，靜態(tài)開關(guān)1斷開，靜態(tài)開關(guān)2閉合，靜態(tài) 開關(guān)3斷開，不間斷電源系統(tǒng)處于市電供電工作模式，此時(shí)市電經(jīng)過(guò)過(guò)旁路部分(即AC/AC 變壓器和靜態(tài)開關(guān)2、給負(fù)載供電；(5)請(qǐng)參閱圖8，在需要清掃、保養(yǎng)或者維修時(shí)，靜態(tài)開關(guān)1斷開，靜態(tài)開關(guān)2斷開， 靜態(tài)開關(guān)3閉合，不間斷電源系統(tǒng)處于市電供電工作模式，此時(shí)市電經(jīng)過(guò)維護(hù)旁路部分(即 靜態(tài)開關(guān)幻給負(fù)載。以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，僅僅參照較佳實(shí)施例對(duì) 本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù) 方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本 實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種不間斷電源系統(tǒng)，包括依次連接的ATS轉(zhuǎn)換單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變器， 所述ATS轉(zhuǎn)換單元的第一輸入端接收市電，所述DC/AC逆變器的輸出端與負(fù)載相連，其特征 在于，還包括依次連接的發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)器、飛輪驅(qū)動(dòng)控制器以及飛輪儲(chǔ)能單元；所 述ATS轉(zhuǎn)換單元的第二輸入端與發(fā)電機(jī)組的輸出端相連；所述飛輪驅(qū)動(dòng)控制器同時(shí)與AC/ DC整流器的輸出端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/AC逆變器與負(fù)載之間還 連接有第一靜態(tài)開關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，該不間斷電源系統(tǒng)還包括AC/AC 變壓器以及第二靜態(tài)開關(guān)，串聯(lián)于ATS轉(zhuǎn)換單元的輸出端和負(fù)載的輸入端之間。
4.如權(quán)利要求3所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，該不間斷電源系統(tǒng)還包括第三 靜態(tài)開關(guān)，連接于ATS轉(zhuǎn)換單元的輸出端和負(fù)載的輸入端之間。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述AC/DC整流器的輸 出端的正負(fù)極之間還連接有電容組。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種不間斷電源系統(tǒng)，包括依次連接的ATS轉(zhuǎn)換單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變器，所述ATS轉(zhuǎn)換單元的第一輸入端接收市電，所述DC/AC逆變器的輸出端與負(fù)載相連，還包括依次連接的發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)器、飛輪驅(qū)動(dòng)控制器以及飛輪儲(chǔ)能單元；所述ATS轉(zhuǎn)換單元的第二輸入端與發(fā)電機(jī)組的輸出端相連；所述飛輪驅(qū)動(dòng)控制器同時(shí)與AC/DC整流器的輸出端相連。本實(shí)用新型利用機(jī)械能/電能轉(zhuǎn)換技術(shù)和電力電子交流技術(shù)并結(jié)合現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的供電，延長(zhǎng)了使用壽命，提高了穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號(hào)H02J9/06GK201868944SQ20102062456
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉在獻(xiàn) 申請(qǐng)人:深圳飛能能源有限公司