一種無間斷供電方法及電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無間斷供電方法及電源系統(tǒng)，主要包括一個超級電容儲能單元、一個液氮動力單元、以及監(jiān)測與控制單元。當(dāng)市電正常供電時，電力儲存于超級電容以及液氮動力單元中。當(dāng)電力中斷時，超級電容迅速反應(yīng)，為用電設(shè)備供電，并啟動液氮動力單元，實現(xiàn)持續(xù)長時間供電。當(dāng)市電恢復(fù)正常時，利用電網(wǎng)電力實現(xiàn)儲能過程，同時，低溫儲液罐中的液氮將根據(jù)需要給予補給。本發(fā)明所述的無間斷電源系統(tǒng)采用超級電容以及液氮動力單元，具有反應(yīng)迅速、低碳環(huán)保、使用壽命長、維護成本低、適應(yīng)能力強等特點。
【專利說明】一種無間斷供電方法及電源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無間斷供電方法及電源系統(tǒng)，特別是一種耦合市電、超級電容與液氮動力單元的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無間斷電源(Uninterruptible Power Supply, UPS)是一種包含整流、儲能、逆變以及開關(guān)等部件的電源設(shè)備，作為應(yīng)急電源或者備用電源接入電網(wǎng)或者局域電網(wǎng)中，當(dāng)電網(wǎng)供電系統(tǒng)中斷時，該設(shè)備釋放儲存的電能實現(xiàn)持續(xù)供電，維持用電設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。無間斷電源在工業(yè)、商業(yè)以及住宅等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，主要包括通訊、信息技術(shù)、計算機數(shù)據(jù)中心、工業(yè)控制、醫(yī)療、能源以及各種建筑供電系統(tǒng)等。
[0003]無間斷電源主要包括兩部分:主機和電力儲存設(shè)備。主機包括整流、逆變、開關(guān)以及其他的感應(yīng)和控制模塊。電力儲存設(shè)備分為靜態(tài)和動態(tài)儲存設(shè)備。靜態(tài)儲存設(shè)備是目前廣泛應(yīng)用的一種電力儲存方案，其主體是化學(xué)蓄電池；動態(tài)儲存設(shè)備指供電輸出是靠動能維持(如飛輪、內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C等)的無間斷電源方案。蓄電池具有使用壽命較短、充電時間長、要求不完全放電、維護周期短、對環(huán)境條件要求高等缺點，更重要的是，蓄電池的生產(chǎn)過程以及廢舊電池的處理過程都伴有污染產(chǎn)生。飛輪蓄能可以實現(xiàn)快速反應(yīng)，效率較高，但需要與內(nèi)燃機配合使用。內(nèi)燃機工作消耗化石燃料，其排放物將對環(huán)境產(chǎn)生污染。
[0004]超級電容是一種先進的高能量儲存元件,具有反應(yīng)迅速、容量大、體積小、壽命長、串并聯(lián)組合方便等。本發(fā)明提出了一種耦合超級電容的液氮動力單元，它具有無污染、能量密度高的特點，可以相對較長時間發(fā)電，而且與超級電容相耦合，具有反應(yīng)速度快等特點，從而形成一種新型的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明旨在提供一種新型的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)，該無間斷供電方法及電源系統(tǒng)具有功率密度高、充電時間短、反應(yīng)迅速、低碳環(huán)保、使用壽命長、維護成本低、適應(yīng)能力強等優(yōu)點。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種無間斷供電方法，使用超級電容單元耦合液氮動力單元的方式配合市電對外輸出電力，其特征在于，使用始終處于工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制單元動態(tài)實時監(jiān)測市電、超級電容單元以及液氮動力單元的工作狀態(tài)，其中，
[0007]當(dāng)監(jiān)測到市電處于正常供電的工作狀態(tài)時，監(jiān)測與控制單元控制僅使市電對用電設(shè)備進行供電，同時關(guān)閉所述液氮動力單元，其中，
[0008]一根據(jù)監(jiān)測到的超級電容單元的電量情況判斷是否需要對所述超級電容單元進行供電，當(dāng)所述超級電容單元的電量小于預(yù)設(shè)值時，則使市電同時對超級電容單元進行供電，如果所述超級電容單元的電量不小于所述預(yù)設(shè)值時，則斷開對超級電容單元的供電；
[0009]-根據(jù)監(jiān)測到的液氮動力單元中的蓄熱換熱單元的溫度信息判斷是否需要對所述蓄熱換熱單元進行供電，當(dāng)所述蓄熱換熱單元的溫度信息小于預(yù)定值時，則使市電同時對所述蓄熱換熱單元進行供電，以加熱所述蓄熱換熱單元中的蓄熱材料，如果所述蓄熱換熱單元的溫度信息不小于所述預(yù)定值時，則斷開對蓄熱換熱單元的供電；
[0010]當(dāng)監(jiān)測到市電處于斷電的工作狀態(tài)時，斷開市電和用電設(shè)備之間的連接開關(guān)，啟動所述超級電容單元和液氮動力單元，所述超級電容單元輸出的電力一部分為用電設(shè)備供電，另一部分為所述液氮動力單元中的啟動電機供電，所述液氮動力單元啟動后帶動電機單元對外輸出電力。
[0011]進一步地，所述液氮動力單元包括通過液氮管路依次順序連接的液氮罐、低溫液泵、風(fēng)冷器、蓄熱換熱單元、膨脹機組，所述膨脹機組驅(qū)動電機單元；在超級電容驅(qū)動下，液氮罐中的液氮被低溫液泵加壓，經(jīng)風(fēng)冷器吸收環(huán)境熱量后進入蓄熱換熱單元進一步吸收熱量后轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏旱獨?，高壓氮氣推動膨脹機組做功。
[0012]進一步地，所述液氮動力單元還包括低溫?fù)Q熱器、壓縮機組，其中，所述低溫?fù)Q熱器設(shè)置在所述低溫液泵和風(fēng)冷器之間，低溫液泵加壓后的高壓低溫液氮經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)進入風(fēng)冷器，膨脹機組排出的氮氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)進入所述壓縮機組的進口，所述壓縮機組產(chǎn)生的高壓氮氣經(jīng)所述蓄熱換熱單元加熱后重新通入膨脹機組中做功。
[0013]進一步地，所述膨脹機組包括高壓膨脹機和低壓膨脹機，從所述蓄熱換熱單元排出高壓氮氣首先進入高壓膨脹機并推動其做功，從高壓膨脹機排出的氮氣經(jīng)三通閥I與來自所述壓縮機組的部分氮氣匯合后，重新通入所述蓄熱換熱單元吸收熱量，然后驅(qū)動低壓膨脹機做功。
[0014]進一步地，所述低壓膨脹機排出的氮氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)進入所述壓縮機組的進口。
[0015]優(yōu)選地，所述液氮罐和低溫液泵之間的液氮管路上設(shè)有控制閥門。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種實施上述無間斷供電方法的無間斷電源系統(tǒng)，包括超級電容單元、液氮動力單元以及監(jiān)測與控制單元，，其特征在于，所述監(jiān)測與控制單元通過控制線路與超級電容單元、液氮動力單元連接，使用始終處于工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制單元動態(tài)實時監(jiān)測市電、超級電容單元以及液氮動力單元的工作狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到市電處于正常供電的工作狀態(tài)時，監(jiān)測與控制單元控制僅使市電對用電設(shè)備進行供電，同時關(guān)閉所述液氮動力單元，并使市電對超級電容單元充電；當(dāng)監(jiān)測到市電處于斷電的工作狀態(tài)時，斷開市電和用電設(shè)備之間的連接開關(guān)，啟動所述超級電容單元和液氮動力單元，所述超級電容單元輸出的電力一部分為用電設(shè)備供電，另一部分為所述液氮動力單元中的啟動電機供電。
[0016]優(yōu)選地，所述超級電容單元主要包括超級電容以及電力電子單元。
[0017]優(yōu)選地，所述液氮動力單元包括通過管路依次順序連接的液氮罐、低溫液泵、風(fēng)冷器、蓄熱換熱單元、膨脹機組，所述膨脹機組驅(qū)動電機單元。在超級電容驅(qū)動下，液氮罐中的液氮被低溫液泵加壓，高壓低溫液氮經(jīng)風(fēng)冷器吸收環(huán)境熱量后進入蓄熱換熱單元進一步吸收熱量后轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏旱獨?，高壓氮氣推動膨脹機組做功。
[0018]進一步地，所述液氮動力單元還包括低溫?fù)Q熱器、壓縮機組，其中，所述低溫?fù)Q熱器設(shè)置在所述低溫液泵和風(fēng)冷器之間，低溫液泵加壓后的高壓低溫液氮經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)進入風(fēng)冷器，膨脹機組排出的氮氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)進入所述壓縮機組的進口，所述壓縮機組產(chǎn)生的高壓氮氣經(jīng)所述蓄熱換熱單元加熱后重新通入膨脹機組中做功。[0019]進一步地，所述膨脹機組包括高壓膨脹機和低壓膨脹機，從所述蓄熱換熱單元排出高壓氮氣首先進入高壓膨脹機并推動其做功，從高壓膨脹機排出的氮氣經(jīng)三通閥I與來自所述壓縮機組的部分氮氣匯合后，重新通入所述蓄熱換熱單元吸收熱量，然后驅(qū)動低壓膨脹機做功。
[0020]進一步地，所述低壓膨脹機排出的氮氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)進入所述壓縮機組的進口。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述液氮罐和低溫液泵之間的液氮管路上設(shè)有控制閥門。
[0022]本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)，其工作原理在于:監(jiān)測與控制單元始終在工作狀態(tài)，監(jiān)測系統(tǒng)各個部件的工況及相關(guān)參數(shù)，當(dāng)市電正常供電時:(I)用電負(fù)荷消耗來自市電的供電；(2)市電為無間斷電源系統(tǒng)的超級電容單元供電，存儲一定的電量；(3)市電為液氮動力單元的蓄熱/換熱單元供電，產(chǎn)生熱能并存儲；(4)液氮動力單元的低溫儲液罐中存儲有液氮。當(dāng)市電中斷時，無間斷電源系統(tǒng)迅速啟動，為用電設(shè)備供電，具體為:(1)首先超級電容單元快速反應(yīng)，輸出電能，一方面為用電負(fù)荷提供無間斷的電力供應(yīng)，另一方面它為液氮動力單元的電機提供啟動電力，啟動液氮動力單元；(2)液氮動力單元啟動,儲液罐中的液氮通過液泵以及換熱設(shè)備吸收熱量，并進入膨脹機做功，輸出持續(xù)的電能。當(dāng)市電恢復(fù)正常時，液氮動力單元關(guān)閉，市電為超級電容以及蓄熱單元提供電力，完成儲能；低溫儲液罐中的液氮將根據(jù)需要給予補給。
[0023]本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)，監(jiān)測與控制單元實時監(jiān)控各個單元的工作狀況。市電正常工作時，用電設(shè)備消耗市電電力；市電通過電力電子設(shè)備為超級電容充電，另外一部分電力通過電力電子設(shè)備與液氮動力單元中的蓄熱換熱單元相連接，以熱能的形式存儲于蓄熱材料中；當(dāng)?shù)蜏匾汗薜囊旱枯^少時，將提示用戶添加液氮。
[0024]本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)當(dāng)市電中斷時，超級電容迅速反應(yīng)，一方面，通過電力電子設(shè)備為用電設(shè)備供電，另一方面超級電容的部分電力驅(qū)動液氮動力單元中的電機單元，啟動液氮動力單元，實現(xiàn)持續(xù)、長時間的供電，此時市電側(cè)開關(guān)處于斷開狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)當(dāng)市電中斷時，液氮動力單元啟動，液氮罐中的液氮通過閥門，被低溫液泵加壓，高壓低溫流體進入低溫?fù)Q熱器與通過三通閥的部分尾氣換熱，繼續(xù)通過一個風(fēng)冷器吸收環(huán)境熱量，此時這部分流體狀態(tài)為常溫高壓的氮氣；這部分氮氣吸收蓄熱換熱單元中的熱量，進入高壓膨脹機，驅(qū)動膨脹機做功；這部分氣體繼續(xù)進入蓄熱換熱器吸收熱量，然后驅(qū)動低壓膨脹機做功；低壓膨脹機排出的為接近常壓的氮氣，其中一部分氮氣通過三通閥進入低溫?fù)Q熱器，吸收液氮的冷量，被冷卻的氮氣通過壓縮機升壓，然后通過三通閥與高壓膨脹機之后的氮氣混合，一起進入蓄熱換熱單元吸收熱量，然后驅(qū)動低壓膨脹機做功；輸出的軸功驅(qū)動電動/發(fā)電機輸出電力，這部分電力通過電力電子設(shè)備為用電設(shè)備供電。
[0026]本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)蓄熱換熱單元的蓄熱材料可以為顯熱蓄熱材料或者潛熱蓄熱材料。
[0027]本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)液氮動力單元中的膨脹機與壓縮機可以為葉輪式，也可以為活塞式。膨脹機的級數(shù)為兩級或者兩級以上，壓縮機的級數(shù)為一級或者一級以上。
[0028]本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)具有以下有益效果:[0029]本發(fā)明的主要儲能與供能單元包括超級電容與液氮動力單元。采用超級電容作為快速反應(yīng)電力模塊，它具有如下優(yōu)點:(I)功率密度高，放電電流可以達(dá)上百安培；(2)充電時間短，超級電容器可以采用大電流充電，能在幾十秒內(nèi)完成充電過程；(3)使用壽命長，超級電容器的循環(huán)壽命可達(dá)數(shù)萬次以上；(4)環(huán)境適應(yīng)能力強，超級電容器可以在-45?105°C的溫度范圍內(nèi)正常工作；(5)超級電容還具有免維護、環(huán)保的優(yōu)點。本發(fā)明采用一種液氮動力單元作為相對長時間供電單元，與超級電容耦合，液氮動力單元具有下列優(yōu)點:
(I)能量密度高:液氮在常壓下最大可用能可達(dá)768kJ/kg (213Wh/kg);(2)所用設(shè)備易于獲得，系統(tǒng)主要涉及換熱器、膨脹機以及壓縮機，是較為常用的工業(yè)機械裝置；(3)環(huán)境友好，本供電系統(tǒng)沒有燃燒過程，它利用預(yù)存的熱能加熱氮氣，因此整個過程沒有污染物的排放；
(4)維護成本低，本系統(tǒng)的各個部件為相對常用的工業(yè)產(chǎn)品，可適應(yīng)各種工作環(huán)境，不需要對部件進行頻繁的檢修，只需要關(guān)注液氮量的變化；(5)儲能周期不受限制，使用壽命長，目前工業(yè)常用的真空低溫儲罐(杜瓦罐)可以長期存儲液氮，損耗率低，另外，系統(tǒng)的各個部件為工業(yè)機械產(chǎn)品，使用壽命長。
[0030]因此，同現(xiàn)有無間斷電源系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有諸多優(yōu)點，具有巨大的應(yīng)用潛力和經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明的實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]實施例1
[0035]圖1為本發(fā)明的無間斷供電方法及電源系統(tǒng)的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。監(jiān)測與控制單元2實時監(jiān)控各個單元的工作狀況(圖中虛線為監(jiān)控連接線)。監(jiān)測與控制單元2通過控制線路與超級電容單元7、液氮動力單元9連接，使用始終處于工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制單元2動態(tài)實時監(jiān)測市電1、超級電容單元7以及液氮動力單元9的工作狀態(tài)。市電I正常工作時，用電設(shè)備5消耗市電電力；市電I通過電力電子設(shè)備6 —部分為超級電容充電，另外一部分通過電力電子設(shè)備8與液氮動力單元9中的蓄熱換熱單元15相連接，以熱能的形式存儲于蓄熱材料中；當(dāng)?shù)蜏匾汗?0的液氮量較少時，將提示用戶添加液氮。當(dāng)市電I中斷時，靜態(tài)開關(guān)3斷開，超級電容7迅速反應(yīng)，一方面，通過電力電子設(shè)備6為用電設(shè)備5供電，另一方面超級電容7的部分電力通過電力電子設(shè)備8驅(qū)動液氮動力單元9中的電機單元21，啟動液氮動力單元9，實現(xiàn)持續(xù)、長時間的供電，此時開關(guān)3處于斷開狀態(tài)。
[0036]液氮動力單元9啟動過程說明如下，在超級電容7驅(qū)動下，液氮罐10中的液氮被低溫液泵12加壓，高壓低溫流體進入低溫?fù)Q熱器13與通過三通閥19的部分尾氣換熱，繼續(xù)通過風(fēng)冷器14吸收環(huán)境熱量，此時這部分流體狀態(tài)為常溫高壓的氮氣。這部分氮氣吸收蓄熱換熱單元15中的熱量，進入高壓膨脹機16驅(qū)動膨脹機做功；這部分氣體通過三通閥17與來自壓縮機20的部分氣體混合，繼續(xù)進入蓄熱換熱器15吸收熱量，然后驅(qū)動低壓膨脹機18做功；低壓膨脹機18排出的為接近常壓的氮氣，其中一部分通過三通閥19進入低溫?fù)Q熱器13，吸收液氮的冷量，被冷卻的氮氣通過壓縮機20升壓，然后通過三通閥17與高壓膨脹機16之后的氮氣混合，一起進入蓄熱換熱單元15吸收熱量，然后驅(qū)動低壓膨脹機18做功；輸出的軸功驅(qū)動電動/發(fā)電機21輸出電力,這部分電力通過電力電子設(shè)備8與6為用電設(shè)備供電。
[0037]當(dāng)市電I恢復(fù)供應(yīng)后，在監(jiān)控單元的控制下，開關(guān)3聯(lián)通，液氮動力單元9停止供電；市電I為超級電容7以及液氮動力單元9輸入能量，同時檢測低溫儲罐10的液位,提示是否需要添加液氮。
[0038]在本實施例中膨脹機的級數(shù)為兩級或者兩級以上，壓縮機的級數(shù)為一級或者一級以上。
[0039]實施例2
[0040]圖2為本發(fā)明無間斷電源系統(tǒng)的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，其主體結(jié)構(gòu)與實施例1相同，所不同的是液氮動力單元9的工作過程。當(dāng)液氮動力單元9啟動時，低溫儲罐10的液氮經(jīng)過閥門11并在液泵12中加壓，這部分流體通過風(fēng)冷器13，利用環(huán)境空氣加熱高壓液氮，得到高壓氮氣。這部分氮氣通過蓄熱換熱單元14吸收熱量，首先通過高壓膨脹機15做功，這部分氣體再次通過蓄熱換熱單元14吸收熱量，然后進入低壓膨脹機16膨脹做功，最后排出室外。
[0041]本實施例的膨脹機的級數(shù)可以為一級或者多級。
[0042]實施例3
[0043]圖3為本發(fā)明無間斷電源系統(tǒng)的實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例為一種移動動力系統(tǒng)，可以作為車載動力等，其動力源9為液氮動力單元,其中相比于實施例1與實施例2的液氮動力單元,本系統(tǒng)中的動力單元9中具有包含儲熱單元與不包括儲熱單元兩種情況；當(dāng)包括儲熱單元時，這部分熱能來自存儲的電能或者其他形式的熱能；當(dāng)不包括儲熱單元時，膨脹機前及級間包含有風(fēng)冷器，利用環(huán)境能量加熱每級膨脹前的氣體。動力單元9產(chǎn)生的動力主要以軸功的形式輸出，通過旋轉(zhuǎn)輪23提供移動動力，當(dāng)該動力系統(tǒng)需要減速制動時，動力系統(tǒng)單元9的軸功通過驅(qū)動電機部件8來消耗力矩，達(dá)到制動的目的，電機8產(chǎn)生的電能通過電力電子轉(zhuǎn)換部件6為超級電容7充電，這樣可以快速制動并回收制動能量。當(dāng)需要加速時,超級電容7輸出電力，通過電力電子設(shè)備6驅(qū)動電機8，從而可以快速增加力矩，實現(xiàn)快速加速的目的?？刂茊卧?與各個部件連接，實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時控制。
[0044]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種無間斷供電方法，使用超級電容單元耦合液氮動力單元的方式配合市電對外輸出電力，其特征在于，使用始終處于工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制單元動態(tài)實時監(jiān)測市電、超級電容單元以及液氮動力單元的工作狀態(tài)，其中， 當(dāng)監(jiān)測到市電處于正常供電的工作狀態(tài)時，監(jiān)測與控制單元控制僅使市電對用電設(shè)備進行供電，同時關(guān)閉所述液氮動力單元，其中， --根據(jù)監(jiān)測到的超級電容單元的電量情況判斷是否需要對所述超級電容單元進行供電，當(dāng)所述超級電容單元的電量小于預(yù)設(shè)值時，則使市電同時對超級電容單元進行供電，如果所述超級電容單元的電量不小于所述預(yù)設(shè)值時，則斷開對超級電容單元的供電； --根據(jù)監(jiān)測到的液氮動力單元中的蓄熱換熱單元的溫度信息判斷是否需要對所述蓄熱換熱單元進行供電，當(dāng)所述蓄熱換熱單元的溫度信息小于預(yù)定值時，則使市電同時對所述蓄熱換熱單元進行供電，以加熱所述蓄熱換熱單元中的蓄熱材料，如果所述蓄熱換熱單元的溫度信息不小于所述預(yù)定值時，則斷開對蓄熱換熱單元的供電； 當(dāng)監(jiān)測到市電處于斷電的工作狀態(tài)時，斷開市電和用電設(shè)備之間的連接開關(guān)，啟動所述超級電容單元和液氮動力單元，所述超級電容單元輸出的電力一部分為用電設(shè)備供電，另一部分為所述液氮動力單元中的啟動電機供電，所述液氮動力單元啟動后帶動電機單元對外輸出電力。
2.如權(quán)利要求1所述的無間斷供電方法，其特征在于:所述液氮動力單元包括通過液氮管路依次順序連接的液氮罐、低溫液泵、風(fēng)冷器、蓄熱換熱單元、膨脹機組，所述膨脹機組驅(qū)動電機單元；在超級電容驅(qū)動下，液氮罐中的液氮被低溫液泵加壓，經(jīng)風(fēng)冷器吸收環(huán)境熱量后進入蓄熱換熱單元進一步吸收熱量后轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏旱獨?，高壓氮氣推動膨脹機組做功。
3.如權(quán)利要求2所述的無間斷供電方法，其特征在于:所述液氮動力單元還包括低溫?fù)Q熱器、壓縮機組，其中，所 述低溫?fù)Q熱器設(shè)置在所述低溫液泵和風(fēng)冷器之間，低溫液泵加壓后的高壓低溫液氮經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)進入風(fēng)冷器，膨脹機組排出的氮氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)進入所述壓縮機組的進口，所述壓縮機組產(chǎn)生的高壓氮氣經(jīng)所述蓄熱換熱單元加熱后重新通入膨脹機組中做功。
4.如權(quán)利要求3所述的無間斷供電方法，其特征在于:所述膨脹機組/包括高壓膨脹機和低壓膨脹機，從所述蓄熱換熱單元排出高壓氮氣首先進入高壓膨脹機并推動其做功，從高壓膨脹機排出的氮氣經(jīng)三通閥I與來自所述壓縮機組的部分氮氣匯合后，重新通入所述蓄熱換熱單元吸收熱量，然后驅(qū)動低壓膨脹機做功。
5.如權(quán)利要求4所述的無間斷供電方法，其特征在于:所述低壓膨脹機排出的氮氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)進入所述壓縮機組的進口。
6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的無間斷供電方法，其特征在于:所述液氮罐和低溫液泵之間的液氮管路上設(shè)有控制閥門。
7.一種實施上述權(quán)利要求1至6任一項所述的無間斷供電方法的無間斷電源系統(tǒng)，包括超級電容單元、液氮動力單元以及監(jiān)測與控制單元，其特征在于，所述監(jiān)測與控制單元通過控制線路與超級電容單元、液氮動力單元連接，使用始終處于工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制單元動態(tài)實時監(jiān)測市電、超級電容單元以及液氮動力單元的工作狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到市電處于正常供電的工作狀態(tài)時，監(jiān)測與控制單元控制僅使市電對用電設(shè)備進行供電，同時關(guān)閉所述液氮動力單元，并使市電對超級電容單元充電；當(dāng)監(jiān)測到市電處于斷電的工作狀態(tài)時，斷開市電和用電設(shè)備之間的連接開關(guān)，啟動所述超級電容單元和液氮動力單元，所述超級電容單元輸出的電力一部分為用電設(shè)備供電，另一部分為所述液氮動力單元中的啟動電機供電。
8.如權(quán)利要求7所述的無間斷電源系統(tǒng)，其特征在于:所述超級電容單元主要包括超級電容以及電力電子單元。
9.如權(quán)利要求7所述的無間斷電源系統(tǒng)，其特征在于:所述液氮動力單元包括通過管路依次順序連接的液氮罐、低溫液泵、風(fēng)冷器、蓄熱換熱單元、膨脹機組，所述膨脹機組驅(qū)動電機單元。
10.如權(quán)利要求9所述的無間斷電源系統(tǒng)，其特征在于:所述液氮動力單元還包括低溫?fù)Q熱器、壓縮機組，其中，所述低溫?fù)Q熱器設(shè)置在所述低溫液泵和風(fēng)冷器之間，低溫液泵加壓后的高壓低溫液氮經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的冷側(cè)進入風(fēng)冷器，膨脹機組排出的氮氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器的熱側(cè)進入所述壓縮機組的進口，所述壓縮機組產(chǎn)生的高壓氮氣經(jīng)所述蓄熱換熱單元加熱后重新通入膨脹 機組中做功。
【文檔編號】H02J9/08GK103647341SQ201310687337
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月15日
【發(fā)明者】張新敬, 盛勇, 陳海生, 譚春青 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所