[发明专利]基于可调速驱动装置的不间断电源

说明书

技术领域

本发明涉及不间断电源，尤其涉及基于可调速驱动装置的不间断电源。

背景技术

近年来，工厂企业、商业建筑的供电质量日益引起关注和重视，因为工业过程设备对电压暂降都特别敏感，尤其是石油化工、化纤、钢铁、制药等要求连续作业的产业。这些产业目前大部分使用变频调速器控制驱动设备，而变频调速器对供电电压波动很敏感，即使是采取很多保护措施的变频器抗电压波动的能力都比较差，几乎无法容忍供电中断，因此供电系统常见的电压短时暂降或中断都会导致设备停机，而造成极大的经济损失，甚至会损坏设备。

目前为了应对电网波动，能源、动力等工业领域大多采用传统不间断电源（UPS），以蓄电池组作为后备电源。传统UPS的一个问题是不具备调速功能，因此很难直接应用到常见的电动机负载上。传统UPS的另一个问题是蓄电池组使用寿命短、维护成本高。

目前有一种针对电动机负载开发的动力UPS方案，由变频器和储能模块组成，电网电压正常时由变频器驱动电动机，同时为储能模块充电。在该方案中，当电网电压暂降或中断时，由储能模块提供能量。该方案中的储能模块采用多个超级电容串联组成的高压超级电容模组或蓄电池单体串联组成的高压蓄电池。超级电容不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。超级电容在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽。尤其是，可以采用超级电容作为储能元件，其瞬间释放功率的能力是蓄电池的十倍，不存在单体不均衡充电问题和过充问题，充电器简单可靠。另外其寿命长、维护成本低，属于绿色无污染能源。虽然超级电容相对蓄电池而言寿命长、维护成本低，但市面上的超级电容单体或蓄电池单体都是低压大容量。因此，该方案必须将若干个超级电容单体或蓄电池单体串联来实现高压。然而，串联方案限制了系统的可靠性。

可调速驱动装置（ASD）由整流电路和脉宽调制（PWM）逆变电路组成。由于PWM逆变电路为电动机（例如，感应电动机）提供频率几乎为零到几百Hz可调的交流电源，因此电动机的转速在几乎为零到两倍额定转速范围内可调。但是，ASD作为工业领域应用最为广泛的三相负载的代表之一，既对供电系统造成扰动，又受到供电系统电压扰动的影响。传统的ASD通常通过在直流母线并联升压换流器来实现相应的保护。在系统电压暂降时，由升压换流器将暂降的电压升高，以给ASD的直流母线提供能量。而且，所能容忍的电压暂降的持续时间取决于升压换流器的额定容量与ASD容量的相对大小。尽管如此，传统的ASD在应对电压暂降方面依然不够理想，尤其在供电中断的情况下完全不起作用。

发明内容

由于采用传统UPS、动力UPS以及传统的ASD方案等均存在一定的问题，因此本发明的技术方案通过在ASD装置中增加后备电源以组成不间断电源来驱动电动机，从而解决现有技术中的各种问题。

因此，本发明提出了一种基于ASD的不间断电源，其能够增强诸如电动机之类的负载应对供电电压暂降的能力并且能够克服电压短时中断对设备的影响。

根据本发明的第一方面，本发明实施方式提供了一种基于可调速驱动装置的不间断电源，其包括：三相整流电路，其具有输入端口和输出端口，该三相整流电路从所述输入端口接收输入三相电，将所述输入三相电转换成直流电并经所述输出端口输出所述直流电；脉宽调制逆变电路，其连接到所述三相整流电路的输出端口，并将从该输出端口输出的直流电转换为交流电；以及后备电源装置，其连接在所述三相整流电路的输入端口和输出端口之间并且与所述三相整流电路并联，用于接收所述输入三相电、储存电力并向所述脉宽调制逆变电路输出直流电。

根据本发明的第二方面，在基于可调速驱动装置的不间断电源中，所述后备电源装置包括：至少一个AC/DC充电电路，其连接到所述三相整流电路的输入端口并接收所述输入三相电，所述AC/DC充电电路将所述输入三相电转换成直流电并输出；至少一个电容模组，每个电容模组均包括至少一个电容，用于储存从所述至少一个AC/DC充电电路输出的直流电的电力并输出所储存的直流电的电力；以及至少一个升压换流器，其用于将从所述至少一个电容模组输出的直流电的电压升高到设定值，并将电压升高到所述设定值的直流电输出到所述脉宽调制逆变电路。

根据本发明的第三方面，在基于可调速驱动装置的不间断电源中，当所述后备电源装置包括多个电容模组时，所述多个电容模组以串联和/或并联的方式彼此连接。