[实用新型]一种新型无间断电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无间断电源系统，特别是一种耦合市电、超级电容与压缩空气动力单元的无间断电源系统。

背景技术

无间断电源（Uninterruptible Power Supply,UPS）是一种包含整流、储能、逆变以及开关等部件的电源设备，作为应急电源或者备用电源接入电网或者局域电网中，当电网供电系统中断时，该设备释放储存的电能实现持续供电，维持用电设备的正常运转。无间断电源在工业、商业以及住宅等领域具有广泛的应用，主要包括通讯、信息技术、计算机数据中心、工业控制、医疗、能源以及各种建筑供电系统等。

无间断电源主要包括两部分：主机和电力储存设备。主机包括整流、逆变、开关以及其他的感应和控制模块。电力储存设备分为静态和动态储存设备。静态储存设备是目前广泛应用的一种电力储存方案，其主体是化学蓄电池；动态储存设备指供电输出是靠动能维持（如飞轮、内燃机、燃气轮机等）的无间断电源方案。蓄电池具有使用寿命较短、充电时间长、要求不完全放电、维护周期短、对环境条件要求高等缺点，更重要的是，蓄电池的生产过程以及废旧电池的处理过程都伴有污染产生。飞轮蓄能可以实现快速反应，效率较高，但需要与内燃机配合使用。内燃机工作消耗化石燃料，其排放物将对环境产生污染。

超级电容是一种先进的高能量储存元件，具有反应迅速、容量大、体积小、寿命长、串并联组合方便等。本实用新型提出了一种耦合超级电容的压缩空气动力单元，它具有无污染、能量密度高的特点，可以相对较长时间发电，而且与超级电容相耦合，具有反应速度快等特点，从而形成一种新型的无间断电源系统。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺点和不足，本实用新型旨在提供一种新型的无间断电源系统，该无间断电源系统具有功率密度高、充电时间短、反应迅速、低碳环保、使用寿命长、维护成本低、适应能力强等优点。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种新型无间断电源系统，包括超级电容单元、压缩空气动力单元以及监测与控制单元，其特征在于，所述监测与控制单元通过控制线路与超级电容单元、压缩空气动力单元连接，使用始终处于工作状态的监测与控制单元动态实时监测市电、超级电容单元以及压缩空气动力单元的工作状态，当监测到市电处于正常供电的工作状态时，监测与控制单元控制仅使市电对用电设备进行供电，同时关闭所述压缩空气动力单元，并使市电对超级电容单元充电；当监测到市电处于断电的工作状态时，断开市电和用电设备之间的连接开关，启动所述超级电容单元和压缩空气动力单元，所述超级电容单元输出的电力一部分为用电设备供电，另一部分为所述压缩空气动力单元中的膨胀机组提供启动动力。

优选地，所述超级电容单元主要包括超级电容以及电力电子单元。

进一步地，所述压缩空气动力单元包括电动机、压缩机组、压缩空气储罐、风冷器、蓄热换热单元、膨胀机组、发电机，所述电动机在超级电容驱动下，带动所述压缩机组运转，将空气压缩后输送至所述压缩空气储罐；所述压缩空气储罐和风冷器之间的管路上设置有控制阀门，控制阀门打开后，压缩空气储罐中的高压空气经风冷器吸收环境热量后进入蓄热换热单元进一步吸收热量后转变为高温高压空气，所述高温高压空气推动膨胀机组做功，所述膨胀机组带动所述发电机。

进一步地，所述膨胀机组包括高压膨胀机和低压膨胀机，从所述蓄热换热单元排出的所述高温高压空气首先进入高压膨胀机并推动其做功，从高压膨胀机排出的高压空气重新通入所述蓄热换热单元吸收热量，然后驱动低压膨胀机做功。

进一步地，所述压缩机组包括级间与级后空气冷却器。

监测与控制单元主要由于监测此无间断电源系统中的各个部件的状态及其参数，并根据需要实施控制。