專利名稱：保供電電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及供電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種保供電電源裝置。
背景技術(shù)：
用電設(shè)備在運行時功率不是恒定的，而是大幅波動的。例如，大型電動機啟動時電流可達正常運行電流的5倍以上。電弧電焊、軋機等設(shè)備的短時最大電流也是其平均運行電流的數(shù)倍或數(shù)十倍，這類負荷被統(tǒng)稱為沖擊負荷。在現(xiàn)有技術(shù)中，不間斷保供電電源裝置要么采用鉛酸蓄電池、鋰電池柜等蓄電池儲能，要么采用磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)儲能。蓄電池雖然儲能密度較大，但功率密度低，在需要滿足大功率放電的場合，采用蓄電池儲能就面臨電池體積大，重量重，投資大，車載困難等問題。磁懸浮飛輪方案雖然體積較小，功率密度較大，但在使用時，每換一個使用場地，都需要較長的時間來對磁懸浮飛輪做平衡調(diào)節(jié)，不僅需要配備專門的技術(shù)人員，而且難以滿足緊急場合快速保障電力供應(yīng)的要求。

實用新型內(nèi)容基于此，有必要針對以上問題，提供一種既能大功率放電、調(diào)試和維護工量小、重量又較小的保供電電源裝置。一種保供電電源裝置，包括UPS主機、鋰電池柜、沖放電柜和超級電容柜；所述UPS主機的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子，所述UPS主機的輸出端連接用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子，所述鋰電池柜連接于所述UPS主機內(nèi)的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的高壓側(cè)連接于所述UPS主機的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的低壓側(cè)連接所述超級電容柜，所述超級電容柜連接在所述充放電柜的低壓側(cè)正極和所述UPS 主機的直流母線的負極之間。所述UPS主機為隔離外部輸入電力和對用戶設(shè)備輸出電力的UPS主機，所述超級電容柜為在外部輸入電力中斷時為沖擊負荷供電，且接收所述鋰電池柜的充電能量，所述鋰電池柜為在外部輸入電力中斷時提供用戶基本負荷的供電，并為所述超級電容柜提供充電能量的鋰電池柜，所述沖放電柜為將所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓和將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓的沖放電柜。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置中所述沖放電柜包括降壓充電器和升壓放電器。所述降壓充電器和所述升壓放電器并聯(lián)連接，所述降壓充電器為將所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓的降壓充電器，所述升壓放電器為將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓的升壓放電器。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置中所述UPS主機包括整流器和逆變器；所述整流器與所述逆變器通過所述UPS主機直流母線并聯(lián)連接。在其中一個實施例中，所述超級電容柜的容量按照負荷最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值來進行設(shè)計和配置。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置安裝于車輛車廂。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置，還包括輸入電纜和輸出電纜，所述輸入電纜連接所述用戶配電變壓器的出線端子和所述整流器，所述輸出電纜連接所述逆變器和所述用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子。上述保供電電源裝置，所述UPS主機的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子，所述UPS主機的輸出端連接用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子，所述鋰電池柜連接于所述UPS主機內(nèi)的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的高壓側(cè)連接于所述UPS主機的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的低壓側(cè)連接所述超級電容柜，所述超級電容柜連接在所述沖放電柜的低壓側(cè)正極和所述UPS主機的直流母線的負極之間。所述保供電電源裝置有效利用了超級電容柜快速充電和大功率放電的特性，來解決鋰電池柜放電倍率低，難以適用于沖擊負荷供電的不足。同時，利用鋰電池柜比能量高的特性也彌補了超級電容柜能量密度低的不足。UPS主機確保在外部主供電源斷電時通過鋰電池柜和超級電容柜的彼此配合對用戶實現(xiàn)不間斷的供電，保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。鋰電池柜保持相對穩(wěn)定的負載電流輸出，主要提供用戶的平均負荷功率。鋰電池柜能量密度高的優(yōu)點保障了整個電源車的儲能容量。超級電容柜通過降壓型的充電電路和升壓型的放電電路與UPS主機的直流母線相連。超級電容柜的快速充電和大電流放電能力，保障了電源車的短時大電流輸出能力。

圖1為本實用新型保供電電源裝置其中一種實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型保供電電源裝置其中另一種實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型保供電電源裝置其中一種實施例的電路模塊連接圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種保供電電源裝置，包括UPS主機110、鋰電池柜120、沖放電柜130和超級電容柜140。所述UPS主機110的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子，所述UPS主機110的輸出端連接用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子，所述鋰電池柜120連接于所述UPS主機110內(nèi)的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜130的高壓側(cè)連接所述UPS主機110的直流母線的的正負極之間，所述沖放電柜130的低壓側(cè)連接所述超級電容柜140，所述超級電容柜連接在所述充放電柜的低壓側(cè)正極和所述UPS主機的直流母線的負極之間。斷開用戶配電變壓器低壓側(cè)出線與低壓開關(guān)之間的連接電纜，如圖2所示，將UPS主機110的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子，將UPS主機110的輸出端連接用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子。最終形成圖示2所示的連接關(guān)系，UPS主機110串接在用戶配電變壓器和低壓母線之間，外部電源正常時由UPS主機110改善電能質(zhì)量后對用戶供電。外部電源短時間中斷或電壓跌落時，由超級電容柜140和鋰電池柜120釋放存儲電能，經(jīng)UPS主機110轉(zhuǎn)換后共同對用戶供電。其中鋰電池柜120為用戶提供穩(wěn)態(tài)功率，超級電容柜140提供電器啟動所需的短時沖擊功率。所述UPS主機110為隔離外部輸入電力和對用戶輸出電力的UPS主機110，可以保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作，所述超級電容柜140為在外部輸入電力中斷時為沖擊負荷供電，且接收所述鋰電池柜120的充電能量的超級電容柜140，所述鋰電池柜120為在外部輸入電力中斷時提供用戶基本負荷的供電，并為所述超級電容柜140提供充電能量的鋰電池柜120，所述沖放電柜130為將UPS主機110直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜140充電要求的電壓和將所述超級電容柜140的放電電壓提升為UPS主機110直流母線的正負極之間的電壓的沖放電柜130，通過所述沖放電柜130可以保障用戶供電電壓。當外部輸入電力中斷時，所述保供電電源裝置為用戶提供供電電壓，沖放電柜130將所述超級電容柜140的放電電壓提升到UPS主機110直流母線的正負極之間的電壓。當外部電力正常時，所述沖放電柜130將UPS主機110直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化到符合所述超級電容柜140充電要求的電壓，確保所述保供電電源裝置正常充電。上述保供電電源裝置，所述UPS主機的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子，所述UPS主機的輸出端連接用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子，所述鋰電池柜連接于所述UPS主機內(nèi)的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的高壓側(cè)連接在所述UPS主機的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的低壓側(cè)連接所述超級電容柜，所述超級電容柜連接在所述沖放電柜的低壓側(cè)的正極和所述UPS主機的直流母線的負極之間。所述保供電電源裝置有效利用了超級電容柜快速充電和大功率放電的特性，來解決鋰電池柜放電倍率低，難以適用于沖擊負荷供電的不足。同時，利用鋰電池柜比能量高的特性也彌補了超級電容柜能量密度低的不足。UPS主機確保外部主供電源斷電時通過鋰電池柜和超級電容柜的彼此配合對用戶實現(xiàn)不間斷的供電，保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。鋰電池柜保持相對穩(wěn)定的負載電流輸出，主要提供用戶的平均負荷功率。鋰電池柜能量密度高的優(yōu)點保障了整個電源車的儲能容量。超級電容柜通過降壓型的充電電路和升壓型的放電電路與UPS主機的直流母線相連。超級電容柜的快速充電和大電流放電能力，保障了電源車的短時大電流輸出能力。在其中一個實施例中，如圖3所述，所述的保供電電源裝置，所述沖放電柜包括降壓充電器和升壓放電器。所述降壓充電器和所述升壓放電器并聯(lián)連接，所述降壓充電器為將UPS主機直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓的降壓充電器，所述升壓放電器為將所述超級電容柜的放電電壓提升到UPS主機直流母線的正負極之間的電壓的升壓放電器。當保供電電源裝置需要短時間大功率放電時，升壓放電器將所述超級電容柜的放電電壓提升到UPS主機直流母線的正負極之間的電壓，以利用超級電容柜的大電流充放電能力，其它情況下，由鋰電池柜提供電能。在負載較小時，采用大電流給超級電容柜充電，以充分利用整流器的容量以及超級電容柜的短時大功率充放電能力；在負載較大時，采用較小的電流給超級電容柜充電，以便在短時大功率放電時超級電容柜有足夠的能量可以大電流放電。當外部電力正常時，所述降壓充電器將UPS主機直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置，所述UPS主機包括整流器和逆變器；所述整流器與所述逆變器通過所述UPS主機直流母線并聯(lián)連接。所述UPS主機實現(xiàn)外部輸入電力和對用戶輸出電力之間的有效隔離。在外部電源斷電或電壓跌落時，由直流母線并聯(lián)的超級電容柜和鋰電池柜經(jīng)逆變器對用戶實現(xiàn)不間斷的供電。此外，UPS主機的整流-逆變環(huán)節(jié)也消除了外部輸入的諧波，保障了電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置，所述超級電容柜的容量按照負荷的短時最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值來進行設(shè)計和配置。根據(jù)負荷的短時最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值，再按照功率和電容的關(guān)系可以得到超級電容柜的容量。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置，采用車輛裝載本保供電電源裝置。為了增加保供電電源裝置的機動性，本實施例將保供電裝置采用車輛裝載。在其中一個實施例中，所述的保供電電源裝置，還包括輸入電纜和輸出電纜，所述輸入電纜連接所述用戶配電變壓器的出線端子和所述整流器，所述輸出電纜連接所述逆變器和所述用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子。在本實施例中所述輸入電纜和所述輸出電纜均為380V電纜，將保供電電源裝置的輸入電纜的一端連接用戶配電變壓器的出線端子，輸入電纜的另一端連接UPS主機的整流器輸入端。將保供電電源裝置的輸出電纜一端連接用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子，輸出電纜的另一端連接UPS主機的逆變器輸出端。由于在實際操作過程中電纜線的拆裝比較麻煩，所述輸入電纜的一端可固定連接UPS主機的整流器輸入端，所述輸出電纜的另一端可固定連接UPS主機的逆變器輸出端。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求1.一種保供電電源裝置，其特征在于，包括UPS主機、鋰電池柜、沖放電柜和超級電容柜； 所述UPS主機的輸入端連接用戶配電變壓器的出線端子，所述UPS主機的輸出端連接用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子，所述鋰電池柜連接于所述UPS主機內(nèi)的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的高壓側(cè)連接于所述UPS主機的直流母線的正負極之間，所述沖放電柜的低壓側(cè)連接所述超級電容柜，所述超級電容柜連接在所述充放電柜的低壓側(cè)正極和所述UPS主機的直流母線的負極之間； 所述UPS主機為隔離外部輸入電力和對用戶設(shè)備輸出電力的UPS主機，所述超級電容柜為在外部輸入電力中斷時為沖擊負荷供電，且接收所述鋰電池柜的充電能量的超級電容柜，所述鋰電池柜為在外部輸入電力中斷時提供用戶基本負荷的供電，并為所述超級電容柜提供充電能量的鋰電池柜，所述沖放電柜為將所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓和將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓的所述UPS主機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保供電電源裝置，其特征在于，所述沖放電柜包括降壓充電器和升壓放電器； 所述降壓充電器和所述升壓放電器并聯(lián)連接，所述降壓充電器為將所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓轉(zhuǎn)化為符合所述超級電容柜充電要求的電壓的降壓充電器，所述升壓放電器為將所述超級電容柜的放電電壓提升為所述UPS主機直流母線的正負極之間的電壓的升壓放電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保供電電源裝置，其特征在于，所述UPS主機包括整流器和逆變器；所述整流器與所述逆變器通過所述UPS主機直流母線并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保供電電源裝置，其特征在于，所述超級電容柜的容量按照負荷的最大功率減去鋰電池柜的平均輸出功率得到的功率值來進行設(shè)計和配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保供電電源裝置，其特征在于，本保供電電源裝置安裝于車輛車廂。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保供電電源裝置，其特征在于，還包括輸入電纜和輸出電纜，所述輸入電纜連接所述用戶配電變壓器的出線端子和所述整流器，所述輸出電纜連接所述逆變器和所述用戶配電房低壓母線進線開關(guān)的電源側(cè)端子。
專利摘要本實用新型公開了一種保供電電源裝置，包括UPS主機、鋰電池柜、沖放電柜和超級電容柜；UPS主機確保在外部主供電源斷電時通過鋰電池柜和超級電容柜的彼此配合對用戶實現(xiàn)不間斷的供電，保障電能質(zhì)量敏感型用電設(shè)備的持續(xù)正常工作。鋰電池柜保持相對穩(wěn)定的負載電流輸出，主要提供用戶的平均負荷功率。鋰電池柜能量密度高的優(yōu)點保障了整個電源車的儲能容量。超級電容柜通過降壓型的充電電路和升壓型的放電電路與UPS主機的直流母線相連。超級電容柜的快速充電和大電流放電能力，保障了電源車的短時大電流輸出能力。
文檔編號H02J9/04GK202978368SQ20122073002
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者吳國沛, 管霖, 吳瓊, 顧軍, 關(guān)天云, 辛平野, 尹華杰, 伍衡, 寧宇 申請人:廣州供電局有限公司, 華南理工大學(xué)