[发明专利]一种输出无间断切换的应急电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及应急电源技术领域，具体涉及一种输出无间断切换的应急电源系统。

背景技术

集中蓄电池式应急电源作为常规电气设备在建筑电气、工业行业中有广泛应用，特别在一些经济发达地区如苏州、厦门等地，已经将集中蓄电池式应急电源作为常规建筑电气，设计在建筑电气设计图纸中，国家为应急电源产品制定了一系列标准，如：GB 16806－2006《消防联动控制系统》、GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》、JG/T371-2012《集中式蓄电池应急电源装置》等，这些产品标准有力的推动应急电源发展与应用。

集中蓄电池式应急电源的基本工作原理是：在电网电压工作正常时，一路到充电模块对应急电源内的蓄电池组进行充电。另一路经过转换开关给负载供电，也就是说，电网电压工作正常时，负载直接使用电网电源。当电网电压异常或掉电时系统自动切换为电池后备供电模式，保证负载的应急供电，这种原理形式也被称为后备式应急电源。

后备式应急电源和电网之间的切换存在一个切换断电过程，由于受到CPU运算速度、检测方式、切换器件和控制方法等条件得限制，普通集中蓄电池式应急电源与和电网在切换过程中，一般负载端产生2次断电过程，第一次是电网断电后，到应急电源正常输出并切换到负载。另一次是电网恢复后，应急电源停止供电，负载切换到电网供电的过程。因为这两次切换过程，应急设备产生两次中断和两次启动，必将对应急设备的应急效果产生影响，如消防泵必须两次启动等，如何减少断电带来的危害，减少切换时间，是后备式应急电源的重要技术方向，另外切换时间也是重要的技术指标。另一方面当市电电源与逆变器电源之间的相位差过大或瞬态电压差过大时，会因环流过大会发生事故，这种故障，轻者会造成出现在负载上的正弦波电源的输出波形严重畸变相引起电源扰动，严重时会因为在上述两种交流电源间出现的环流电流过大而烧毁可控硅或逆变器中的功率模块。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种输出无间断切换的应急电源系统，该应急电源系统采用逆变同步技术，采用先逆变供电与电网供电叠加，后断开逆变供电的方法，实现恢复电网电源供电时与逆变电源间无间断切换，同时切换前先检测市电的相位、频率和幅值，再调整逆变器输出的相位与幅度，当两路交流电的幅度、频率和相位差应控制在一定的范围内，再执行叠加切换操作，避免了过大环流引起的电源扰动，系统控制转换智能灵活，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种输出无间断切换的应急电源系统，包括：

主控模块、市电输入模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块、充放电保护模块、数据采集模块、无间断切换模块；所述主控模块与充放电控制模块、数据采集模块、无间断切换模块电连接；所述市电输入模块与充放电控制模块、无间断切换电路电连接；所述充放电控制模块与充放电保护模块、逆变器模块电连接；所述充放电保护模块和逆变器模块分别与蓄电池模块电连接；所述无间断切换电路与逆变器模块电连接；

所述主控模块用于接收处理数据采集模块检测到的数据，并根据分析处理后的结果对充放电控制模块、无间断切换模块发出相应的指令信号；

所述市电输入模块用于提供在正常情况下的供电电源以及蓄电池模块充电所需的电力来源；

所述逆变器模块用于将蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供负载使用；

所述蓄电池模块用于给系统其他模块提供所需的直流电以及在市电异常情况下向负载供电；

所述充放电控制模块用于根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面可以控制蓄电池模块对外放电输出满足负载要求的合适电压或者将交流电转换为合适电压大小的直流电供蓄电池模块充电使用；

所述充放电保护模块用于防止蓄电池充电过冲中出现过压现象、在放电过程中出现深度放电，同时有效防止电路中的毛刺现象对蓄电池模块的损害；

所述数据采集模块用于采集市电输入模块的交流电压相位、频率和幅值数据以及蓄电池模块的温度、电量、容量等数据；

所述无间断切换电路用于将电源输出从蓄电池模块输出到市电输出间进行平稳转换，同时避免切换过程中断电情况发生。

优选地，所述主控模块为FPGA、ARM、DSP微处理器中的一种。

优选地，所述逆变器模块为正弦波逆变器。

优选地，所述充放电控制模块包括充放电切换模块、交直流变换电路、升压电路、降压电路。