[发明专利]使用不间断电源过渡到发电机供电运行的电力系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统和方法，特别涉及使用发电机的电力系统和方法。

背景技术

用于设施的电力系统可能服务于关键性的、生命安全的以及需要高可 用性的其他类型的负载。用于这种设施的典型的电力系统因此可包含辅助 发电机，例如柴油动力发动机-发电机组，其可在例如市电源等的主要电源 故障时向这些负载供电。

参照图1，典型的电力系统可包含输入断路器40a，其被配置为将负载 母线30耦合到市电源10。相应的断路器40d、40e、40f用于将生命安全、 必需的以及非必需的负载80b、80c、80d耦合到负载母线30以及从负载母 线30解除耦合。另一断路器40c被配置为将发电机60耦合到负载母线30 或从负载母线30解除耦合。UPS 50通过另一断路器40b耦合到负载母线 30以及从负载母线30解除耦合，使得其可从市电源10或负载母线30接 收电力，取决于输入断路器40a的状态。在所示出的系统中，UPS 50为在 线式UPS，其包含其输出通过DC链路耦合到输出逆变器54的的输入整流 器52。逆变器54向关键性的负载80a提供AC电力。电池56耦合到DC 链路，并可在传送到整流器52的AC电力故障时向逆变器54供给电力。 旁路开关58可用于对整流器52以及逆变器54进行旁路。控制器电路70 可包含在电力系统的多个部件之间物理分布的电路，控制断路器40a-40f 以及发电机60的运行。

典型地，响应于市电的丧失，系统的负载母线30从市电源10断开， 生命安全、必需和非必需的负载80b、80c、80d从负载母线30断开。发电 机60的发动机被启动和加速，励磁电压被施加到转子励磁绕组，以便调节 输出电压。发电机60典型地保持从负载母线30断开，直到发电机60达到 可接受限制范围内的输出电压和频率。在发电机60对负载母线30进行稳 定化之后，负载可以有选择地连接到负载母线30。

因此，将这样的发电机完全引入在线所需要的时间可包括检测停电需 要的时间、将负载母线从市电源解除耦合需要的时间、将负载从负载母线 断开的时间、将发电机引至可接受的电压和频率的时间、将发电机连接到 负载母线的时间、将负载连接到负载母线的时间。这些操作可以占几秒的 数量级，其可对某些负载的可用性带来负面的影响。

发明内容

本发明的某些实施例提供了运行电力系统的方法。检测母线的电源的 丧失。响应于检测到电源的丧失，使用不间断电源(UPS)在母线上产生 电压。与使用UPS在母线上产生电压同时地，发电机过渡(transition)到 希望的输出状态。响应于发电机达到希望的输出状态，发电机被耦合到母 线。UPS可用于在发电机处于过渡的同时向连接到母线的负载提供电力。 例如，UPS的输入转换器可在过渡过程中支持反向的电力流动，使得母线 由UPS的电池或其他辅助源供电。例如，可在检测电源的丧失之前将耦合 到母线的UPS的转换器运行为整流器，使用UPS在母线上产生电压可包 含将UPS的转换器运行为逆变器。

在某些实施例中，母线包含第一母线，检测电源的丧失后可继以将第 一母线从被配置为连接到发电机的第二母线断开。从UPS向连接到母线的 负载供电可包含从UPS向第一母线上的负载提供电力。响应于发电机达到 希望的输出状态将发电机耦合到母线可包含响应于发电机过渡到希望的输 出状态将发电机耦合到第二母线并接着将第一母线耦合到第二母线。在将 发电机耦合到第二母线之后并在将第一母线耦合到第二母线之前，负载可 被耦合到第二母线。在某些实施例中，UPS的逆变器输出可经由旁路 (bypass)被耦合到母线，以便向母线提供过渡电力。

在某些实施例中，在使用UPS在母线上产生电压的同时将发电机过渡 到希望的输出状态包含使发电机与UPS同步。例如，UPS可用于在母线上 产生稳定的电压，其可用于减小发电机同步需要的时间。

在进一步的实施例中，UPS包含第一UPS，该方法还包含响应于检测 到电源的丧失将负载从母线断开，以及在使用第一UPS在母线上产生电压 的同时用第二UPS对断开的负载供电。第二UPS可包含线路互动式UPS。