高壓直流供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的新型高壓直流供電系統(tǒng)架構(gòu)。新系統(tǒng)架構(gòu)具有如下特點：一、兼容高壓直流在線和離線兩種模式，充分考慮IT設(shè)備受電兼容性，兼容架構(gòu)靈活且更具實用意義；二、優(yōu)化了在線模式中蓄電池核對性放電測試功能，提高檢測精度的同時減少大容量放電對蓄電池的損傷；三、系統(tǒng)增加蓄電池測試母線，以簡單方式解決了高壓直流離線模式下蓄電池定期巡檢的問題；四、使用雙向變換器，使蓄電池充放電控制更加靈活；五、離線模式減少整流模塊的使用，提高系統(tǒng)效率，降低前期投入成本。
【專利說明】高壓直流供電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高壓直流供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心中，通常使用UPS(Uninterruptible Power System,不間斷電源)為主要供電設(shè)備，但該設(shè)備存在轉(zhuǎn)換效率低、輸入電流諧波大、可靠性低、成本高等缺點。在此背景下，HVDC (High-Voltage Direct Current,高壓直流輸電)技術(shù)進入人們的視野,并逐漸走向成熟。
[0003]目前，高壓直流輸電技術(shù)主流的供電電壓為240V，該供電技術(shù)的架構(gòu)形式為，使用整流器輸出和蓄電池輸出接到同一直流母線上，通過直流供電控制系統(tǒng)實現(xiàn)對負載功率的供電和對蓄電池組的充放電管理。具體地，現(xiàn)有的高壓直流供電系統(tǒng)中，將三相市電經(jīng)過整流模塊轉(zhuǎn)化為240V直流電，然后供給負載使用，蓄電池組則接在直流供電母線上作為備用。該供電系統(tǒng)整流模塊的效率高，并且單個整流模塊損壞并不會影響直流母線供電，并且蓄電池組直接和負載連接，因此，供電系統(tǒng)的效率和可靠性均高于傳統(tǒng)UPS供電。
[0004]如圖1所示，現(xiàn)有的高壓直流供電系統(tǒng)中，將三相交流電輸入到整流屏中，整流屏中的整流模塊聯(lián)掛接在直流母線上，并通過整流模塊將三相交流電進行轉(zhuǎn)換輸出直流電，然后經(jīng)過直流屏配電后給負載供電。在正常供電時，整流屏的供電控制器提高整流模塊輸出的電壓值至270V，蓄電池組處于浮充狀態(tài)，蓄電池組此時不提供負載輸出功率；在蓄電池組定期放電核容時，供電控制器降低整流模塊輸出的電壓值至240V以下(可以根據(jù)期望的蓄電池放電截止電壓來設(shè)定輸出的電壓值)，此時整流模塊無功率輸出，則全部通過蓄電池組為負載輸出功率。
[0005]然而，現(xiàn)有的高壓直流輸電技術(shù)存在以下問題:
[0006]I)、整流模塊的容量配置通常為負載的最大負荷量和蓄電池組充電所需容量，因此導(dǎo)致需要設(shè)置多個整流模塊，生產(chǎn)成本很高；
[0007]2)、整流模塊存在功率損耗，導(dǎo)致系統(tǒng)整體效率低；
[0008]3)、蓄電池組輸出功率不可控制，導(dǎo)致蓄電池組存在大容量放電的可能，影響蓄電池組的壽命；
[0009]4)、由于蓄電池組會進行定期容量巡檢，即系統(tǒng)對蓄電池功率作積分，完成功率容量的核定，因此，蓄電池組存在核對性放電時存在控制精度不夠和蓄電池組維護標(biāo)準(zhǔn)相偏離等的缺點；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0011]為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種高壓直流供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有實用性聞、可罪性聞、效率聞、生廣投入低的優(yōu)點。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實施例的高壓直流供電系統(tǒng)包括:多個負載；分別為所述多個負載供電的市電直供母線；為所述多個負載供電的多個子供電系統(tǒng)，每個所述子供電系統(tǒng)進一步包括:第一整流屏，所述第一整流屏包括至少一個整流模塊，所述第一整流屏的一端與交流母線相連；第一蓄電池組和一端與所述第一蓄電池組相連的第一開關(guān)；第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端與所述第一整流屏和所述第一開關(guān)的另一端相連；負載用直流母線，所述負載用直流母線與所述第二開關(guān)的另一端相連，所述負載用直流母線為所述子供電系統(tǒng)對應(yīng)的負載供電；第一供電控制器，所述第一供電控制器分別與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)相連，所述第一供電控制器控制所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為所述負載用直流母線供電。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施例的高壓直流供電系統(tǒng)，至少存在以下優(yōu)點:
[0014]I)采用一路市電和一路高壓直流電的方案，高壓直流電無論采用在線模式還是離線模式，供電效率都高于傳統(tǒng)的高壓直流電100%功率輸出的供電方式；
[0015]2 )兼容高壓直流電在線模式和離線模式，充分考慮了負載受電兼容性和當(dāng)前電源產(chǎn)品能滿足的控制邏輯，因此，作為兼容模式的供電系統(tǒng)，其靈活性高且具有實用意義；
[0016]3)在在線模式下，實現(xiàn)了核對性放電測試中的恒功率(或恒電流)放電要求，更加精確、便捷地測試蓄電池組的容量，并且避免了傳統(tǒng)大容量放電對蓄電池組造成的損傷；
[0017]4)在離線模式下，在不降低供電系統(tǒng)可靠性的前提下，大大減少了整流模塊數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本；
[0018]5 )增加了蓄電池組的測試用直流母線，根據(jù)供電系統(tǒng)的模式和運行狀態(tài)自動控制開關(guān)的通斷，解決了高壓直流電離線模式下蓄電池組定期放電測試的問題；
[0019]6)對蓄電池組進行放電測試使用能量回饋負載，將測試時產(chǎn)生的能源二次利用，節(jié)能降耗；
[0020]7)通過交直流雙向變換器使蓄電池組充放電的控制更加靈活；
[0021]8)考慮在線模式到離線模式結(jié)構(gòu)的過度期，在離線模式的應(yīng)用條件成熟之后，在基于上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，將前期在線模式改為離線模式，前期整流屏中的整流模塊可以拔除來支援后期投入，因此降低了高壓直流電供電系統(tǒng)整體建設(shè)的投資。
[0022]綜上所述，本發(fā)明實施例的聞壓直流供電系統(tǒng)具有實用性聞、可罪性聞、效率聞、生產(chǎn)投入低的優(yōu)點。
[0023]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，
[0025]圖1是現(xiàn)有的高壓直流供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高壓直流供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高壓直流供電系統(tǒng)雙模式供電控制的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0028]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在線模式下蓄電池組的放電測試的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0029]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0031]流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實施例所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所理解。
[0032]下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的高壓直流供電系統(tǒng)。
[0033]目前，高壓直流輸電系統(tǒng)的架構(gòu)形式為，使用整流器輸出和蓄電池輸出接到同一直流母線上，通過直流供電控制系統(tǒng)實現(xiàn)對負載功率的供電和對蓄電池組的充放電管理。如果可以在不降低供電系統(tǒng)可靠性的前提下，實現(xiàn)在線和離線的雙線模式，并對在線模式中的蓄電池組巡檢進行優(yōu)化，由此，可進一步提高供電的效率，降低設(shè)備的生產(chǎn)高成本。
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高壓直流供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高壓直流供電系統(tǒng)雙模式供電控制的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在線模式下蓄電池組的放電測試的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]如圖2和圖3所示，高壓直流供電系統(tǒng)包括:多個負載100、市電直供母線200、多個子供電系統(tǒng)300、交流母線400、測試用直流母線500、第一直流母線600、能量回饋模塊700、第二直流母線800、電池測試負載900和交直流雙向變換器1000，其中，多個子供電系統(tǒng)300包括:第一整流屏311、第一蓄電池組312、第一開關(guān)313、負載用直流母線330、第二開關(guān)314、第一供電控制器315、第三開關(guān)316、第二整流屏321、第二蓄電池組322、第四開關(guān)323、第五開關(guān)324、第二供電控制器325和第六開關(guān)326。
[0036]其中，多個負載100可為例如應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心中的刀片式服務(wù)器、多電源服務(wù)器、打印機、掃描儀、傳真機等。
[0037]分別為多個負載供電的市電直供母線200。
[0038]為多個負載供電的多個子供電系統(tǒng)300，其中，每個子供電系統(tǒng)包括第一整流屏311，第一整流屏311包括至少一個整流模塊，第一整流屏311的一端與交流母線400相連；第一蓄電池組312和一端與第一蓄電池組312相連的第一開關(guān)313 ;第二開關(guān)314，第二開關(guān)314的一端與第一整流屏311和第一開關(guān)313的另一端相連；負載用直流母線330，負載用直流母線330與第二開關(guān)314的另一端相連，負載用直流母線330為子供電系統(tǒng)300對應(yīng)的負載100供電；第一供電控制器315，第一供電控制器315分別與第一開關(guān)313和第二開關(guān)314相連，第一供電控制器315控制第一開關(guān)313和第二開關(guān)314為負載用直流母線330供電。
[0039]在本發(fā)明的一個實施例中，子供電系統(tǒng)300還包括第三開關(guān)316，第三開關(guān)316的一端與第一整流屏311相連，第三開關(guān)316的另一端與測試用直流母線500相連，第一供電控制器315控制第三開關(guān)316。
[0040]在本發(fā)明的一個實施例中，子供電系統(tǒng)300還包括第二整流屏321，第二整流屏321包括至少一個整流模塊，第二整流屏321的一端與交流母線400相連；第二蓄電池組322，第二蓄電池組322和一端與第二蓄電池組322相連的第四開關(guān)323 ;第五開關(guān)324，第五開關(guān)324的一端與第二整流屏321和第四開關(guān)323的另一端相連，第五開關(guān)324的另一端與負載用直流母線330相連；第二供電控制器325，第二供電控制器325分別與第四開關(guān)323和第五開關(guān)324相連，第二供電控制器325控制第四開關(guān)323和第五開關(guān)324為負載用直流母線330供電。
[0041]在本發(fā)明的一個實施例中，子供電系統(tǒng)300還包括第六開關(guān)326，第六開關(guān)326的一端與第二整流屏321相連，第六開關(guān)326的另一端與測試用直流母線500相連，第二供電控制器325控制第六開關(guān)326。
[0042]在本發(fā)明的一個實施例中，高壓直流供電系統(tǒng)還包括與測試用直流母線500相連的第一直流母線600 ;能量回饋模塊700，能量回饋模塊700的一端與第一直流母線600相連，能量回饋模塊700的另一端與交流母線400相連。
[0043]在本發(fā)明的一個實施例中，高壓直流供電系統(tǒng)還包括與測試用直流母線500相連的第二直流母線800 ;以及與第二直流母線800相連的電池測試負載900。
[0044]在本發(fā)明的一個.實施例中，高壓直流供電系統(tǒng)還包括連接在測試用直流母線500和交流母線400之間的交直流雙向變換器1000。
[0045]下面結(jié)合圖2和圖3詳細說明一下高壓直流供電系統(tǒng)中各個組成部分的功能和工作原理。如圖2和圖3所示，高壓直流供電系統(tǒng)可具體分為以下五個部分:
[0046]I)供電部分:如圖2所示，高壓直流供電系統(tǒng)可由多個子供電系統(tǒng)300組成，例如如圖2中所示，由子供電系統(tǒng)300 (1#)、子供電系統(tǒng)300 (2#)、子供電系統(tǒng)300 (3#)…子供電系統(tǒng)300 (η#)組成。其中，每個子供電系統(tǒng)300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)均相同，分別給對應(yīng)的負載100供電。子供電系統(tǒng)300可通過第三開關(guān)316和第六開關(guān)326接入到測試用直流母線500上，測試用直流母線500上可連接放電負載，以滿足兩個蓄電池組，即第一蓄電池組312和第二蓄電池組322，定期巡檢的要求。
[0047]2)子供電系統(tǒng)部分:如圖2所示，每個子供電系統(tǒng)300可包括兩個供電組，即供電組I和供電組2，每個供電組主要由一個整流屏和三個開關(guān)組成。每個供電組均配置一組蓄電池組，供電組對該蓄電池組進行充電、放電的管理。以子供電系統(tǒng)300 (1#)為例，子供電系統(tǒng)300中可包括相同的兩組整流屏，即第一整流屏311和第二整流屏321、兩組蓄電池組，即第一蓄電池組312和第二蓄電池組322以及對應(yīng)的三組開關(guān)，即第一開關(guān)313和第四開關(guān)323、第二開關(guān)314和第五開關(guān)324、第三開關(guān)316和第六開關(guān)326。其中，第一整流屏311和第二整流屏321均可包括一個或者多個整流模塊。
[0048]具體地，供電組I和供電組2與負載100連接的方式完全一樣。例如，以供電組I為例，第一整流屏311輸出通過第一開關(guān)313、第二開關(guān)314和第三開關(guān)316分別與負載100、第一蓄電池組312和測試用直流母線500相連接。第一開關(guān)313可控制第一蓄電池組312的連通和斷開，以對第一蓄電池組312進行通斷保護；第三開關(guān)316可實現(xiàn)第一蓄電池組312與測試用直流母線500的連通和隔離；第二開關(guān)314可控制第一整流屏311與負載100之間的連通和隔離，并且通過第二開關(guān)314方便控制供電組I不與負載100連接以及方便控制供電組I退出子供電系統(tǒng)300。負載用直流母線330可為負載100供電，該負載用直流母線330的功率輸出一方面可來自第一整流屏311，另一方面可以來自第一蓄電池組312。此外，應(yīng)理解，子供電系統(tǒng)300中的另外一個供電組，即供電組2，與上述說明的供電組I的構(gòu)造和功能相同，此處不再復(fù)贅。
[0049]3)負載供電部分:如圖2所示，負載供電部分可采用一路市電和一路高壓直流電的模式，即通過市電直供母線200和負載用直流母線330對負載100進行供電。其中，供電的模式可采用在線模式和離線模式兩種，具體地在后續(xù)中詳細說明。在在線模式時，市電直供母線200和負載用直流母線330各自承擔(dān)50%的功率輸出；在離線模式時，市電直供母線200承擔(dān)100%的功率輸出，負載用直流母線330處于空載熱備狀態(tài)不為負載100提供負載電流。由此，無論是在線模式或者離線模式，本發(fā)明實施例中的高壓直流供電系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的高壓直流供電100%的在線模式而言，供電的效率均得到了提高。
[0050]4)放電測試負載部分:如圖2所示，蓄電池組放電測試負載有兩種可選形式，每種形式均通過機械切換開關(guān)實現(xiàn)選擇與連接。例如，優(yōu)選的通過能量回饋模塊700，其中，能量回饋模塊700中可包括一個或者多個逆變模塊，能量回饋模塊700可對能量進行回收再利用。其次，還可使用電池測試負載900作為后備方案，其中，電池測試負載900中可包括一個或者多個電池放電儀，在能量回饋模塊700中的逆變模塊并網(wǎng)失敗而又不影響測試任務(wù)時，可將蓄電池組切換至電池放電儀來完成測試，具體地在后續(xù)中詳細介紹。
[0051]5)雙向變換器部分:如圖2所示，相對于上述放電測試負載部分而言，交直流雙向變換器1000可控制電流的雙向流動，以滿足蓄電池組的充電和放電的需求。例如，當(dāng)?shù)谝恍铍姵亟M312進行放電測試時,交直流雙向變換器1000可實現(xiàn)DC (Direct Current,直流電)/DC和DC/AC (Alternating Current，交流電)的轉(zhuǎn)換，交直流雙向變換器1000輸出的交流電可并入電網(wǎng)進行回收再利用或者通過與交直流雙向變換器1000 —端相連的放電負載消耗掉；當(dāng)?shù)谝恍铍姵亟M312進行充電測試時，交流母線400的能量可通過交直流雙向變換器1000實現(xiàn)AC/DC或者DC/DC的轉(zhuǎn)換，交直流雙向變換器1000可輸出直流電為第一蓄電池組312進行充電。由此，可以讓蓄電池組脫離高壓直流供電系統(tǒng)的控制，為高壓直流供電系統(tǒng)提供了一種可供選擇的工作模式，增強了靈活性。
[0052]下面結(jié)合圖2和圖3詳細說明一下高壓直流供電系統(tǒng)中在線模式和離線模式的工作原理。如圖2和圖3所示，高壓直流供電系統(tǒng)可具體分為在線模式(Online Mode)和離線模式(Offline Mode)兩種:
[0053]I)在線模式:
[0054]在本發(fā)明的一個實施例中，第一供電控制器315與第一整流屏311中的至少一個整流模塊相連，第一供電控制器315控制第一整流屏311的輸出功率。
[0055]在本發(fā)明的一個實施例中，當(dāng)?shù)谝恍铍姵亟M312的電量低于預(yù)設(shè)電量時,第一供電控制器315控制第一開關(guān)313閉合，第二開關(guān)314斷開為第一蓄電池組312充電。
[0056]在本發(fā)明的一個實施例中，在在線模式下，當(dāng)市電直供母線200所連接的市電正常時，第一供電控制器315控制第一整流屏311以第一功率輸出，當(dāng)市電直供母線200所連接的市電故障時，第一供電控制器315控制第一整流屏311以第二功率輸出，其中，第二功率大于第一功率。具體地，如圖3所示，在線模式下，在高壓直流供電系統(tǒng)正常工作時，市電直供母線200和負載用直流母線330各自承擔(dān)50%的功率輸出；在市電發(fā)生故障時，例如，市電停電后，負載用直流母線330承擔(dān)100%的功率輸出，子供電系統(tǒng)300中的第一整流屏311和第二整流屏321需要按照滿負荷功率輸出進行配置。并且分別對第一整流屏311和第二整流屏321對應(yīng)的第一蓄電池組312和第二蓄電池組322進行充放電的管理和電流參數(shù)的檢測。
[0057]更具體地，以供電組I為例，第一整流屏311和第一蓄電池組312可通過三個開關(guān)接入負載用直流母線330，第一整流屏311中的第一供電控制器315可發(fā)送控制信號?？刂频谝婚_關(guān)313和第二開關(guān)314閉合、第三開關(guān)316斷開，并通過第一供電控制器315控制負載用直流母線330輸出的直流電壓為270V。此時第一蓄電池組312處于浮充狀態(tài)，負載用直流母線330在線為負載100提供負載電流。此外，應(yīng)理解供電組2和供電組I的工作原理相同，此處不再復(fù)贅。
[0058]在本發(fā)明的一個實施例中，第一供電控制器315還用于調(diào)整第一整流屏311的輸出功率以使第一蓄電池組312的輸出電流保持恒定，以對第一蓄電池組312進行測試。具體地，如圖4所示，以供電組I為例，如果在在線模式下對第一蓄電池組312進行放電測試，則第一供電控制器315可降低第一整流屏311中的整流模塊輸出的功率,并對第一蓄電池組312和負載100的電流等參數(shù)進行采樣，并通過第一供電控制器315實時調(diào)節(jié)第一整流屏311的輸出的功率，使得第一蓄電池組312的測試電流保持恒定(或者功率保持恒定)。也就是說，當(dāng)?shù)谝恍铍姵亟M312需要在線進行放電測試時，第一供電控制器315控制第五開關(guān)324斷開，第一蓄電池組312可實現(xiàn)放電的功能。由此可與測試標(biāo)準(zhǔn)完全一致，相對于傳統(tǒng)的巡檢方式，提高了測試精度。
[0059]此外，還可通過測試用直流母線500對第一蓄電池組312進行放電測試。具體地，以供電組I為例，第一供電控制器315控制第二開關(guān)314斷開并且控制第一整流屏311前端的開關(guān)斷開，即將第一整流屏311與子供電系統(tǒng)300完全隔離，此時第二整流屏321和市電直供母線200可為負載100供電。第一供電控制器315控制第一開關(guān)313和第三開關(guān)316,第一蓄電池組312輸出的功率通過測試用直流母線500流向測試負載，通過調(diào)節(jié)負載可對第一蓄電池組312進行恒電流或者恒功率的放電。
[0060]應(yīng)理解，對第二蓄電池組322也可以通過上述兩種方式進行放電測試，其原理相同，此處不再復(fù)贅。此外，由于子供電系統(tǒng)300內(nèi)的供電組I和供電組2之間有很密切的配合關(guān)系，因此，在對第一蓄電池組312進行放電測試后，需要將第一蓄電池組312恢復(fù)至充滿電狀態(tài)后，再對第二蓄電池組322進行放電測試，并且當(dāng)供電組I退出子供電系統(tǒng)300后，需要第二整流屏321和市電直供母線200提供滿負荷的功率輸出。由此，可以降低測試中的風(fēng)險，保證測試中負載的用電充足。
[0061]2)離線模式:
[0062]在本發(fā)明的一個實施例中，在離線模式下，當(dāng)市電直供母線200所連接的市電正常時，第一整流屏311和第二整流屏321處于空載熱備狀態(tài)。具體地，如圖3所示，離線模式下，在高壓直流供電系統(tǒng)正常工作時，市電直供母線200承擔(dān)100%的功率輸出，即負載100的電源I提供100%的功率輸出，而負載用直流母線330處于空載熱備狀態(tài)，即第一整流屏311和第二整流屏321處于空載熱備狀態(tài)。此時第一蓄電池組312和第二蓄電池組322接入負載用直流母線330作為后備。由于第一整流屏311和第二整流屏321中的一個或者多個整流模塊在離線模式下不需要向負載100提供功率輸出，因此只需要在第一整流屏311和第二整流屏321中配置少量的整流模塊，以滿足第一蓄電池組312和第二蓄電池組322充電和空載損耗即可。由此，可以大大降低第一整流屏311和第二整流屏321的容量，大幅縮減生產(chǎn)的成本。
[0063]此外，在離線模式下，可通過測試用直流母線500對蓄電池組進行放電測試。具體地，以供電組I為例，當(dāng)?shù)谝恍铍姵亟M312放電時，第一供電控制器315控制第二開關(guān)314斷開、第五開關(guān)324閉合，并將第一整流屏311前端的開關(guān)斷開，即將第一整流屏311與子供電系統(tǒng)300完全隔離。此時，第一供電控制器315控制第三開關(guān)316閉合,第一蓄電池組312通過第一開關(guān)313和第三開關(guān)316接入測試用直流母線500。
[0064]應(yīng)理解，對第二蓄電池組322進行放電測試時也可通過上述測試用直流母線500進行測試，其原理相同，此處不再復(fù)贅。此外，在對第一蓄電池組312進行放電測試時，需要保持第二蓄電池組322在線。第一蓄電池組312進行放電測試后，需要將第一蓄電池組312恢復(fù)至充滿電狀態(tài)后，再對第二蓄電池組322進行放電測試。由此，可以降低測試中的風(fēng)險。
[0065]根據(jù)本發(fā)明實施例的高壓直流供電系統(tǒng)，至少存在以下優(yōu)點:
[0066]I)采用一路市電和一路高壓直流電的方案，高壓直流電無論采用在線模式還是離線模式，供電效率都高于傳統(tǒng)的高壓直流電100%功率輸出的供電方式；
[0067]2 )兼容高壓直流電在線模式和離線模式，充分考慮了負載受電兼容性和當(dāng)前電源產(chǎn)品能滿足的控制邏輯，因此，作為兼容模式的供電系統(tǒng)，其靈活性高且具有實用意義；
[0068]3)在在線模式下，實現(xiàn)了核對性放電測試中的恒功率(或恒電流)放電要求，更加精確、便捷地測試蓄電池組的容量，并且避免了傳統(tǒng)大容量放電對蓄電池組造成的損傷；
[0069]4)在離線模式下，在不降低供電系統(tǒng)可靠性的前提下，大大減少了整流模塊數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本；
[0070]5 )增加了蓄電池組的測試用直流母線，根據(jù)供電系統(tǒng)的模式和運行狀態(tài)自動控制開關(guān)的通斷，解決了高壓直流離線模式下蓄電池組定期放電測試的問題；
[0071]6)對蓄電池組進行放電測試使用能量回饋負載，將測試時產(chǎn)生的能源二次利用，節(jié)能降耗；
[0072]7)通過交直流雙向變換器使蓄電池組充放電的控制更加靈活；
[0073]8)考慮在線模式到離線模式結(jié)構(gòu)的過度期，在離線模式的應(yīng)用條件成熟之后，在基于上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，將前期在線模式改為離線模式，前期整流屏中的整流模塊可以拔除來支援后期投入，因此降低了高壓直流電供電系統(tǒng)整體建設(shè)的投資。
[0074]綜上所述，本發(fā)明實施例的聞壓直流供電系統(tǒng)具有實用性聞、可罪性聞、效率聞、生產(chǎn)投入低的優(yōu)點。
[0075]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0076]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個負載； 分別為所述多個負載供電的市電直供母線； 為所述多個負載供電的多個子供電系統(tǒng)，每個所述子供電系統(tǒng)進一步包括: 第一整流屏，所述第一整流屏包括至少一個整流模塊，所述第一整流屏的一端與交流母線相連； 第一蓄電池組和一端與所述第一蓄電池組相連的第一開關(guān)； 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端與所述第一整流屏和所述第一開關(guān)的另一端相連； 負載用直流母線，所述負載用直流母線與所述第二開關(guān)的另一端相連，所述負載用直流母線為所述子供電系統(tǒng)對應(yīng)的負載供電； 第一供電控制器，所述第一供電控制器分別與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)相連，所述第一供電控制器控制所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為所述負載用直流母線供電。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一供電控制器與所述第一整流屏中的至少一個整流模塊相連，所述第一供電控制器控制所述第一整流屏的輸出功率。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，在在線模式下，當(dāng)所述市電直供母線所連接的市電正常時，所述第一供電控制器控制所述第一整流屏以第一功率輸出，當(dāng)所述市電直供母線所連接的市電故障時，所述第一供電控制器控制所述第一整流屏以第二功率輸出，其中，所述第二功率大于所述第一功率。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述第一蓄電池組的電量低于預(yù)設(shè)電量時，所述第一供電控制器控制所述第一開關(guān)閉合，所述第二開關(guān)斷開以為所述第一蓄電池組充電。
5.如權(quán)利要求2所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一供電控制器還用于調(diào)整所述第一整流屏的輸出功率以使所述第一蓄電池組的輸出電流保持恒定，以對所述第一蓄電池組進行測試。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所述子供電系統(tǒng)還包括: 第三開關(guān)，所述第三開關(guān)的一端與所述第一整流屏相連，所述第三開關(guān)的另一端與測試用直流母線相連，所述第一供電控制器控制所述第三開關(guān)。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所述子供電系統(tǒng)還包括: 第二整流屏，所述第二整流屏包括至少一個整流模塊，所述第二整流屏的一端與交流母線相連； 第二蓄電池組，所述第二蓄電池組和一端與所述第二蓄電池組相連的第四開關(guān)； 第五開關(guān)，所述第五開關(guān)的一端與所述第二整流屏和所述第四開關(guān)的另一端相連，所述第五開關(guān)的另一端與所述負載用直流母線相連； 第二供電控制器，所述第二供電控制器分別與所述第四開關(guān)和第五開關(guān)相連，所述第二供電控制器控制所述第四開關(guān)和第五開關(guān)為所述負載用直流母線供電。
8.如權(quán)利要求7所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所述子供電系統(tǒng)還包括: 第六開關(guān)，所述第六開關(guān)的一端與所述第二整流屏相連，所述第六開關(guān)的另一端與測試用直流母線相連，所述第二供電控制器控制所述第六開關(guān)。
9.如權(quán)利要求7所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，在離線模式下，當(dāng)所述市電直供母線所連接的市電正常時，所述第一供電控制器和第二供電控制器控制所述第一整流屏和第二整流屏處于空載熱備狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求6所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 與所述測試用直流母線相連的第一直流母線； 能量回饋模塊，所述能量回饋模塊的一端與所述第一直流母線相連，所述能量回饋模塊的另一端與所述交流母線相連。
11.如權(quán)利要求6所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 與所述測試用直流母線相連的第二直流母線；以及 與所述第二直流母線相連的電池測試負載。
12.如權(quán)利要求6所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 連接在所述測試用直流.母線和所述交流母線之間的交直流雙向變換器。
【文檔編號】H02J7/34GK103441562SQ201310381623
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】李孝眾, 王俊平, 張企宇, 張世聰 申請人:北京百度網(wǎng)訊科技有限公司