微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。微電網(wǎng)既可以與外部大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以在大電網(wǎng)斷電時(shí)脫離大電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，確保對(duì)大功率或者超大功率重要負(fù)載的持續(xù)不間斷供電。
[0003]隨著工業(yè)園區(qū)、大規(guī)模工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、高密度數(shù)據(jù)中心等高供電保障單位對(duì)大功率不間斷供電需求的日益增加，傳統(tǒng)的在線(xiàn)式不間斷電源系統(tǒng)(UPS)容量小，供能能力有限，已經(jīng)不能滿(mǎn)足大功率或者超大功率負(fù)載不間斷供電的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]基于此，有必要提供一種能夠滿(mǎn)足大功率負(fù)載的持續(xù)供電需求的微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)。
[0005]—種微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)，包括:光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)、燃料發(fā)電系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)電路、監(jiān)測(cè)電路、比較電路以及控制電路;所述光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)分別與所述監(jiān)測(cè)電路、所述控制電路以及負(fù)載連接;所述開(kāi)關(guān)電路分別與所述控制電路、燃料發(fā)電系統(tǒng)、市電以及負(fù)載連接;所述比較電路分別與所述監(jiān)測(cè)電路、控制電路連接;所述開(kāi)關(guān)電路包括第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)、第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)和第三開(kāi)關(guān)狀態(tài);所述開(kāi)關(guān)電路在第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)控制市電與負(fù)載連接并斷開(kāi)燃料發(fā)電系統(tǒng)與負(fù)載的連接;所述開(kāi)關(guān)電路在第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)控制所述燃料發(fā)電系統(tǒng)與負(fù)載連接并斷開(kāi)市電與負(fù)載的連接;所述開(kāi)關(guān)電路處于第三開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)斷開(kāi)所述燃料發(fā)電系統(tǒng)以及所述市電和所述負(fù)載之間的連接;所述監(jiān)測(cè)電路用于對(duì)市電的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并在市電正常時(shí)輸出第一監(jiān)測(cè)信號(hào)，在市電異常時(shí)輸出第二監(jiān)測(cè)信號(hào);所述監(jiān)測(cè)裝置還用于對(duì)所述光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)的供能進(jìn)行監(jiān)測(cè)并輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果;所述比較電路用于將所述監(jiān)測(cè)結(jié)果與負(fù)載的供電需求量進(jìn)行比較并在監(jiān)測(cè)結(jié)果大于負(fù)載的供電需求量時(shí)輸出第一比較信號(hào)，反之輸出第二比較信號(hào);所述控制電路用于根據(jù)第一監(jiān)測(cè)信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入第一開(kāi)關(guān)狀態(tài);所述控制電路還用于在接收到第二監(jiān)測(cè)信號(hào)且接收到第一比較信號(hào)時(shí)控制所述開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入第三開(kāi)關(guān)狀態(tài);所述控制電路還用于在接收到第二監(jiān)測(cè)信號(hào)且接收到第二比較信號(hào)時(shí)控制所述開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述燃料發(fā)電系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)電路包括切換開(kāi)關(guān)和可控開(kāi)關(guān);所述切換開(kāi)關(guān)分別與市電、燃料發(fā)電系統(tǒng)以及所述可控開(kāi)關(guān)連接;所述可控開(kāi)關(guān)還與負(fù)載、所述光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)連接。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)包括光伏電池組件、逆變器、升壓變壓器、蓄電池以及充電電路;所述光伏電池組件分別與所述充電電路的輸入端、所述逆變器的直流側(cè)輸入端連接;所述蓄電池分別與所述充電電路的輸出端、所述逆變器的直流側(cè)輸入端連接;所述充電電路的輸入端還與開(kāi)關(guān)電路的輸出端以及升壓變壓器的輸出端連接;所述逆變器的輸出端與所述升壓變壓器的輸入端連接。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)還用于在所述開(kāi)關(guān)電路處于第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，由所述光伏電池組件或者市電經(jīng)由充電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)還用于在所述開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，由所述逆變器根據(jù)負(fù)載電流中的無(wú)功和諧波分量經(jīng)升壓變壓器輸出無(wú)功和諧波補(bǔ)償電流以進(jìn)行無(wú)功和諧波補(bǔ)償。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)還包括防反電路;所述防反電路的輸入端與所述蓄電池的輸出端連接;所述防反電路的輸出端與所述逆變器的直流側(cè)輸入端連接。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括旁路開(kāi)關(guān);所述旁路開(kāi)關(guān)分別與市電、負(fù)載連接;所述旁路開(kāi)關(guān)用于在所述微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)需要進(jìn)行維修時(shí)導(dǎo)通從而由市電直接向負(fù)載供電。
[0013]上述微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)，其包括光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)以及燃料發(fā)電系統(tǒng)。因此，當(dāng)市電正常時(shí)，開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)，由市電和光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。當(dāng)市電異常時(shí)且光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)的供能滿(mǎn)足負(fù)載的用電需求時(shí)，開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入第三開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而僅由光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。當(dāng)市電異常且光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)的供能不能滿(mǎn)足負(fù)載的用電需求時(shí)，開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)，由燃料發(fā)電系統(tǒng)向負(fù)載進(jìn)行供電，從而能夠滿(mǎn)足大功率負(fù)載的持續(xù)供電需求。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為一實(shí)施例中的微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為圖1中的逆變器進(jìn)行無(wú)功和諧波補(bǔ)償?shù)碾娐吩韴D。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0017]圖1為一實(shí)施例中的微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該微電網(wǎng)型不間斷電源系統(tǒng)(即UPS)包括光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110、燃料發(fā)電系統(tǒng)120、開(kāi)關(guān)電路130、監(jiān)測(cè)電路(圖中未示)、比較電路(圖中未示)以及控制電路(圖中未示)。
[0018]光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110分別與監(jiān)測(cè)電路、控制電路以及負(fù)載連接。具體地，光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110通過(guò)公共連接點(diǎn)PCC與負(fù)載輸入端連接。光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110用于將光能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行發(fā)電，并在光伏發(fā)電不足時(shí)由儲(chǔ)能蓄電池補(bǔ)充發(fā)電，輸出給負(fù)載以確保負(fù)載持續(xù)供電。在本實(shí)施例中，光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110包括光伏電池組件112、蓄電池114、逆變器116、充電電路118以及升壓變壓器TI。其中，光伏發(fā)電組件112的輸出端與充電電路118的一個(gè)輸入端連接，且光伏發(fā)電組件112的輸出端還與逆變器116的一個(gè)直流側(cè)輸入端連接。逆變器116的另一個(gè)直流側(cè)輸入端還與蓄電池114的輸出端連接。充電電路118的輸出端與蓄電池114的輸入端連接。逆變器116的輸出端與升壓變壓器TI連接后與PCC點(diǎn)連接。充電電路118的另一個(gè)輸入端還與PCC點(diǎn)連接。具體地，光伏電池組件112可以將轉(zhuǎn)換得到的電能通過(guò)逆變器116以及升壓變壓器Tl的處理后輸出電能給負(fù)載，對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，光伏電池組件112還可以將光能轉(zhuǎn)換為電能并通過(guò)充電電路118進(jìn)行電壓變換后對(duì)蓄電池114進(jìn)行充電。蓄電池114同樣可以輸出電能并通過(guò)逆變器116和升壓變壓器Tl的處理后輸出電能給負(fù)載，對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110中逆變器116的直流側(cè)的供電優(yōu)先由光伏電池組件112提供。當(dāng)光伏電池組件112輸出直流電不足以給逆變器116供電時(shí)，才由蓄電池114向逆變器116提供直流電源。并且，蓄電池114也可以由市電經(jīng)由充電電路118進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后進(jìn)行充電，以補(bǔ)充蓄電池114的電能損耗。在本實(shí)施例中，蓄電池114通過(guò)多個(gè)單體蓄電池串聯(lián)形成。光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110還包括防反電路。具體地，防反電路包括防反二極管Dl。防反二極管Dl的輸入端(即正極)與蓄電池114的輸出端連接，防反二極管Dl的輸出端(即負(fù)極)與逆變器116的輸入端連接。防反二極管Dl使得蓄電池114給逆變器116提供直流電源時(shí)只能單方向輸出，避免逆變器116的直流側(cè)反方向倒灌給蓄電池114。
[0019]燃料發(fā)電系統(tǒng)120用于將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為電能后向外供電。燃料發(fā)電系統(tǒng)120中的燃料可以為燃煤、燃?xì)饣蛘呷加偷饶茉?。在本?shí)施例中，燃料發(fā)電系統(tǒng)120為柴油發(fā)電機(jī)。在其他的實(shí)施例中，燃料發(fā)電系統(tǒng)120也可以由采用其他燃料的發(fā)電機(jī)組成。燃料發(fā)電系統(tǒng)120只要提供燃料即可進(jìn)行發(fā)電，因此可以不受電網(wǎng)以及環(huán)境的影響進(jìn)行獨(dú)立發(fā)電，從而可以在市電和光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110不能正常供電時(shí)由燃料發(fā)電系統(tǒng)120作為補(bǔ)充，向負(fù)載進(jìn)行供電，確保負(fù)載持續(xù)不間斷工作。
[0020]開(kāi)關(guān)電路130分別與市電、燃料發(fā)電系統(tǒng)120、光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110、控制電路連接。開(kāi)關(guān)電路130包括第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)、第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)和第三開(kāi)關(guān)狀態(tài)。開(kāi)關(guān)電路130處于第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，控制市電與負(fù)載連接并斷開(kāi)燃料發(fā)電系統(tǒng)120與負(fù)載的連接，從而使得UPS進(jìn)入市電工作模式。開(kāi)關(guān)電路130處于第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，控制燃料發(fā)電系統(tǒng)120與負(fù)載連接并斷開(kāi)市電與負(fù)載的連接，從而使得UPS進(jìn)入燃料發(fā)電系統(tǒng)工作模式。開(kāi)關(guān)電路130處于第三開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，控制斷開(kāi)燃料發(fā)電系統(tǒng)120以及市電和負(fù)載之間的連接，從而使得UPS進(jìn)入光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)離網(wǎng)工作模式。在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路130包括切換開(kāi)關(guān)132和可控開(kāi)關(guān)134。切換開(kāi)關(guān)132分別與市電、燃料發(fā)電系統(tǒng)120以及可控開(kāi)關(guān)134連接?？煽亻_(kāi)關(guān)134則還與負(fù)載、光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110連接。當(dāng)開(kāi)關(guān)電路130處于第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，切換開(kāi)關(guān)132接至市電，可控開(kāi)關(guān)134閉合。當(dāng)開(kāi)關(guān)電路130處于第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，切換開(kāi)關(guān)132接至燃料發(fā)電系統(tǒng)120，可控開(kāi)關(guān)134閉合。當(dāng)開(kāi)關(guān)電路130處于第三開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，可控開(kāi)關(guān)134斷開(kāi)。
[0021]監(jiān)測(cè)電路分別與市電、光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110連接。監(jiān)測(cè)電路用于對(duì)市電是否正常進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在監(jiān)測(cè)到市電正常時(shí)輸出第一監(jiān)測(cè)信號(hào)，在市電異常時(shí)輸出第二監(jiān)測(cè)信號(hào)。具體地，監(jiān)測(cè)電路通過(guò)對(duì)市電的三相電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)判斷市電是否正常。在本實(shí)施例中，市電正常是指市電的電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生急劇變化(短時(shí)間內(nèi)電壓有較大的提升或者下降)且能夠正常輸出給負(fù)載進(jìn)行供電；市電異常則是指市電的電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)或者中斷(即不能正常輸出給負(fù)載供電)狀態(tài)。監(jiān)測(cè)電路還用于對(duì)光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110的供能能力進(jìn)行監(jiān)測(cè)并輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果。具體地，光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110的供能能力包括光伏發(fā)電組件112的發(fā)電能力和蓄電池114的發(fā)電及儲(chǔ)能電量。監(jiān)測(cè)電路將監(jiān)測(cè)到的供能情況輸出給比較電路。
[0022]比較電路分別與監(jiān)測(cè)電路、控制電路連接。比較電路用于將監(jiān)測(cè)結(jié)果與負(fù)載的供電需求量進(jìn)行比較，并在監(jiān)測(cè)結(jié)果即光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)110的供能大于負(fù)載的供電需求量時(shí)輸出第一比較信號(hào)，反之則輸出第二比較信號(hào)。比較電路可以通過(guò)比較器實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，比較電路與控制電路為獨(dú)立設(shè)置