[发明专利]一种双能源不间断电源装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双能源不间断电源装置及其方法，双能源不间断电源装置具有两种独立的公共基础设施。

背景技术

不间断电源装置已经广泛应用在医院、数据中心、交通枢纽等重要负荷，这些系统的中断供电将造成重大的经济损失甚至人员伤亡。传统的不间断电源装置采用电网作为输入能源，蓄电池组作为储能单元。当发生海啸、台风等自然灾害时，电力传输线路可能发生故障，并长时间处于瘫痪状态，此时传统的不间断电源装置由于其输入能源的单一性，只能依靠储能单元短时间为负载供能，无法保证重要负荷、关键部门等的持续高可靠的供电。为了延长后备供电时间，就需要增加储能单元容量，但同时又导致投资和维护成本的提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有不间断电源装置的不足，提供一种双能源不间断电源装置及其方法。

双能源不间断电源装置包括传统不间断电源模块，传统不间断电源模块包括电网接口、网侧整流器、直流母线、静态开关，逆变器、负载、双向直流变换器、储能单元，网侧整流器输入连接到电网接口，网侧整流器输出连接到直流母线，静态开关输入连接到电网接口，静态开关输出连接到负载，逆变器输入连接到直流母线，逆变器输出连接到负载，双向直流变换器输入连接到直流母线，双向直流变换器输出连接到储能单元，储能单元可以选择电池或者超级电容；还包括燃气发电模块，燃气发电模块包括天然气管道接口、燃气发电机、燃气整流器，燃气发电机的输入连接到天然气管道接口，燃气发电机的输出连接到燃气整流器的输入，燃气整流器输出连接到直流母线。

双能源不间断供电方法为：

当电网接口供电正常，同时逆变器故障时，静态开关闭合，装置工作在旁路模式，网侧整流器、双向直流变换器均不工作，燃气发电模块不工作；

当电网接口供电正常，同时逆变器正常工作，静态开关断开，燃气发电模块不工作，网侧整流器工作，控制直流母线电压，当储能单元未充满，双向直流变换器工作，将直流母线电能存储在储能单元中，当储能单元充满时，储能单元工作在浮充模式；

当电网接口供电故障，转由燃气发电模块向负载供电，在燃气发电机启动的过程中，双向直流变换器控制直流母线，储能单元工作在放电模式，为负载提供电能；

当电网接口供电故障时，网侧整流器关闭，由燃气发电模块向负载供电，燃气整流器工作控制直流母线，当储能单元未充满，双向直流变换器工作，将直流母线电能存储在储能单元中，当储能单元充满时，储能单元工作在浮充模式。

本发明采用电网、天然气两种具有独立公共基础设施的能源，这两种公共基础设施相互独立，提高了设备供电的可靠性。当电网正常时，由电网作为主要能源向负载提供电能。电网发生故障时，以另一种独立能源天然气作为输入能源的燃气发电机向负载供电。另外，由于传统不间断电源装置在电网故障条件下仅能依靠储能单元为负载供电，导致为了延长后备供电时间，就需要增加储能单元容量，造成投资和维护成本的大幅提高。而在双能源不间断电源装置中，储能单元仅在燃气发电机启动的间歇短时间为负载供电，从而有效减小储能单元的容量，显著降低成本。由于储能容量较小，可以采用电池或者超级电容。本发明对于装置内电力电子变换器的拓扑没有特殊要求。

附图说明

图1为双能源不间断电源装置结构示意图；

图2为双能源不间断电源装置旁路供电模式；

图3为双能源不间断电源装置电网供电模式；

图4为双能源不间断电源装置储能单元供电模式；

图5为双能源不间断电源装置燃气供电模式。

具体实施方式

参照图1，双能源不间断电源装置包括传统不间断电源模块1，传统不间断电源模块包括电网接口101、网侧整流器102、直流母线103、静态开关104，逆变器105、负载106、双向直流变换器107、储能单元108，网侧整流器102输入连接到电网接口101，网侧整流器输出连接到直流母线103，静态开关104输入连接到电网接口101，静态开关输出连接到负载106，逆变器105输入连接到直流母线103，逆变器输出连接到负载106，双向直流变换器107输入连接到直流母线103，双向直流变换器输出连接到储能单元108，储能单元可以选择电池或者超级电容；还包括燃气发电模块2，燃气发电模块包括天然气管道接口201、燃气发电机202、燃气整流器203，燃气发电机202的输入连接到天然气管道接口201，燃气发电机的输出连接到燃气整流器203的输入，燃气整流器203输出连接到直流母线103。