[发明专利]工业无扰供电系统及其控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明创造涉及大功率、多种输入能源的工业无扰供电系统，还涉及其控制方法，控制方法中的步骤可以通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成。

背景技术

工业自动化是现代工业发展的脊梁。伴随我国经济建设的飞速发展，诸多行业自动化设备被广泛应用，出现供不应求的局面。然而，鉴于国内大部分地区供电保障能力远达不到许多高端自动化设备的用电标准（电压、频率、谐波成分、噪音等、负荷容量），导致许多自动化设备没能充分发挥出其应有的工作效能，严重情况下出现产品品质故障、因不能满足交货周期被动接受罚款、设备故障频繁，维修费用高。迫切需求一种大功率、多种输入能源的无扰供电系统。

目前，许多工业环境采用普通UPS作为关键自动化设备的配套工作电源，如图1，其存在一系列问题例如单机功率小，运行效率低，无环境管理功能，带综合负载能力差，谐波干扰大，与大型工业系统所采用的工业直流电源系统不兼容，其中特别地，普通UPS系统是针对IT负载特性设计的，其带有逆变器，带混合负载特别是机电负载能力差。另，UPS作为独立的部件存在于供电系统中，系统缺乏能量状态综合管理功能。

发明内容

本发明创造将给出工业无扰供电系统，其对负载的高品质供电不间断，不受UPS的逆变器带混合负载特别是机电负载能力差这一缺点的制约，保证对负载高品质供电。

本发明创造给出工业无扰供电系统，其特征是，包括并列供电给第一馈线的内燃机发电直供支路、市电直供支路和市电储能逆变支路，在这三条支路与第一馈线之间接有切换装置但不接有UPS，在市电储能逆变支路中，市电经充电机给储能器件充电，储能器件经逆变器供电给第一馈线。

本发明创造还给出对此工业无扰供电系统的控制方法，其使得工业无扰供电系统可以采用容量较小的储能器件，降低成本。

对所给出的工业无扰供电系统的控制方法，其特征是，在由市电供电给第一馈线的状态下，一旦市电断电，就立即启动内燃机并切换为由储能器件经逆变器供电给第一馈线，直至内燃机发电输出正常则切换为由内燃机发电直供支路供电给第一馈线。

本发明创造具有以下优点：

(1) 在市电断电后，内燃气启动完成之前，工业无扰供电系统运行于储能逆变供电模式，市电储能逆变支路能够供电给第一馈线，确保对负载的高品质供电不间断；

(2) 内燃机不经过逆变器，直接供电给第一馈线，不受UPS的逆变器带混合负载特别是机电负载能力差这一缺点的制约，保证对负载高品质供电；

(3) 一旦市电断电，就立即启动内燃机，让内燃机发电直供支路可以尽快供电给第一馈线，对市电储能逆变支路供电时间需求短，可以采用容量较小的储能器件，降低了成本。

附图说明

图1是现有的工业供电系统架构图。

图2是本发明创造工业无扰供电系统架构图。

图3是图2中的A的架构图。

具体实施方式

工业无扰供电系统如图2，内燃机和发电机构成内燃机发电直供支路，图2中的A和逆变器构成市电储能逆变支路，市电储能逆变支路下方的支路是市电直供支路，这三条支路并列供电给第一馈线，在这三条支路与第一馈线之间接有切换装置但不接有UPS。最下方的支路是可间断供电支路，其不经所述的切换装置，直接从市电取电给第二馈线。第一馈线对供电品质要求高的负载供电，可以通过逆变供电、市电直接供电、逆变补偿供电等模式供电；第二馈线对可切断的负载供电，这种负载对供电品质要求不高。第一馈线和第二馈线的数量可根据需要调整。

图2中的A具体见图3，在市电储能逆变支路中，市电经充电机给储能器件充电，储能器件经逆变器供电给第一馈线。储能器件包括并列的电池和超级电容，电池和超级电容经工作模式切换开关实现与逆变器的连接。利用超级电容的瞬间放电能力，减小电池的工作频率，延长电池寿命；利用电池的储能容量，减少超级电容的配置容量，从而节约系统成本。通过切换控制模块，实现超级电容和电池取长补短、融为一体。既配置超级电容组作为储能器件，提供供电瞬变波动保护；同时配置电池，提高储能容量，实现较长时间供电。

如图2，市电还依次经所述的整流器和逆变器后供电给第一馈线，构成市电整流逆变支路。在市电供电质量正常的条件下，市电可以通过市电直供支路直接给第一馈线供电；如果市电质量不够稳定，就需要通过市电整流逆变支路给第一馈线供电。本实施例中，市电整流逆变支路和市电储能逆变支路共用逆变器，简化了系统结构。

工业无扰供电系统的运行由系统监控模块控制，系统监控模块对市电状态、内燃机发电状态进行快速检测和识别，并作出系统工作模式决策，满足供电品质的需求，并使系统工作高效、低成本。在由市电供电给第一馈线(例如通过市电直供支路或市电整流逆变支路)的状态下，一旦市电断电，就立即启动内燃机并切换为由储能器件经逆变器供电给第一馈线，直至内燃机发电输出正常则切换为由内燃机发电直供支路供电给第一馈线。上述控制方法中的步骤可以通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成。这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。