CN216016528U - 一种不间断供电接入装置及使用该装置的发电车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种不间断供电接入装置及使用该装置的发电车，该装置包括第一开关转换器、第一静态开关、检测单元、储能电源和控制器；在供电电源异常时，检测单元检测到第一开关转换器的输出端失电，输出第一检测信号，控制器接收第一检测信号，控制储能电源为负载供电，并控制第一静态开关关断。同时在发电电源正常启动后第一开关转换器控制第一开关关断，第二开关导通，检测单元输出第二检测信号，控制器在接收到第二检测信号后，控制储能电源停止输出并控制第一静态开关导通，使发电电源为负载供电，储能电源的快速启动配合第一静态开关的毫秒级的切换速度，能够快速响应以为负载供电，满足负载对供电连续性的要求，并对设备起到保护作用。

Description

一种不间断供电接入装置及使用该装置的发电车

技术领域

本申请涉及电源切换领域，尤其是涉及一种不间断供电接入装置及使用该装置的发电车。

背景技术

随着社会的发展，应急电源车应用越来越广泛，在工业企业、工程抢险、医院、重大政治或经济活动等场所都有所应用，作为理想的照明、动力应急的移动备电站。市面上的应急电源车主要为燃油应急发电车，其结构以柴油发电机组为核心，配备控制与操作***、进出电缆***及车载***，柴油发电机的优点是带载性能较好，但是启动时间较长，而现在很多负载对供电连续性要求越来越高，只允许毫秒级断电，目前柴油发电机的启动时间无法满足一些负载对供电连续性的要求。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种不间断供电接入装置及使用该装置的发电车。

第一方面，本申请提供的一种不间断供电接入装置采用如下的技术方案：

一种不间断供电接入装置，包括：

第一开关转换器，包括第一开关和第二开关，所述第一开关用于接入供电电源，所述第二开关用于接入发电电源；

所述第一开关转换器用于在所述供电电源正常供电时，控制所述第一开关导通并控制所述第二开关关断，在所述供电电源异常且所述发电电源供电时，控制所述第一开关关断并控制所述第二开关导通；

第一静态开关，一端连接至所述第一开关转换器的输出端，另一端用于与负载连接；

检测单元，设置在所述输出端，用于检测所述输出端是否得电，在所述输出端失电时，输出第一检测信号，在所述输出端得电时，输出第二检测信号；

与所述第一静态开关和负载的公共端连接，用于为负载供电；

控制器，分别与所述第一静态开关、检测单元以及储能电源、整流逆变双变换单元连接，用于在接收第一检测信号时，控制所述储能电源为负载供电，并控制所述第一静态开关关断，在接收第二检测信号时，控制所述储能电源停止供电，并控制所述第一静态开关导通，使得所述供电电源为负载供电以及为所述储能电源充电。

通过采用上述技术方案，在供电电源出现异常时，检测单元检测到第一开关转换器的输出端失电，并输出第一检测信号，控制器接收到第一检测信号，控制储能电源为负载供电，并控制第一静态开关关断，以防止储能电源反流向供电电源侧。同时，第一开关转换器延时发送第一启动信号，发电电源在接收到第一启动信号后启动，在发电电源启动后，第一开关转换器控制第一开关关断，第二开关打开，检测单元检测到第一开关转换器的输出端得电，输出第二检测信号，控制器在接收到第二检测信号后，控制储能电源停止供电并控制第一静态开关导通，使得发电电源为负载供电，在本申请中，储能电源的快速启动配合第一静态开关的毫秒级的切换速度，能够快速响应以为负载供电，满足负载对供电连续性的要求，同时对设备起到保护作用。

可选的，还包括第二开关转换器，所述第二开关转换器包括第三开关和第四开关；

所述供电电源包括第一子电源和第二子电源，所述第三开关用于接入第一子电源，所述第四开关用于接入第二子电源，所述第二开关转换器的输出端与所述第一开关连接；

所述第二开关转换器用于在所述第一子电源正常供电时，保持所述第三开关导通，所述第四开关关断，在所述第一子电源异常且所述第二子电源正常时，控制所述第三开关关断并控制所述第四开关导通。

通过采用上述技术方案，第二开关转换器接入第一子电源和第二子电源，在第一子电源异常时，检测电源输出第一检测信号，控制器控制储能电源逆变输出为负载供电并关断第一静态开关，同时，第二开关转换器关断第三开关，并打开第四开关，接入第二子电源，检测电源在第一开关转换器的输出端得电，并输出第二检测信号，控制器接收第二检测信号，控制储能电源停止逆变输出和控制第一静态开关打开，使得第二子电源能够为负载供电，因此在第一子电源故障时，首先有第二子电源响应供电，在第一子电源和第二子电源均故障时，则启动发电电源，为负载供电提供多一重的保障。

可选的，所述储能电源为飞轮储能单元。

通过采用上述技术方案，飞轮储能单元具有快充快放的优点，并且在相同体积的前提下，飞轮储能比一般的蓄电池输出功率大。

可选的，所述储能电源为超级电容。

通过采用上述技术方案，超级电容单元具有快充快放的优点，并且在相同体积的前提下，超级电容比一般的蓄电池输出功率大。

可选的，所述第一开关转换器和所述第二开关转换器均为ATS。

可选的，还包括整流逆变双变换单元，所述整流逆变双变换单元一端连接所述储能电源，另一端连接所述第一静态开关和负载的所述公共端。

通过采用上述技术方案，整流逆变双变换单元能够对第一子电源、第二子电源或发电电源的交流电源进行整流，以为储能电源充电，整流逆变双变换单元还能够在交流电源失电时将储能电源的直流电源逆变输出交流电源，以供负载使用。

可选的，还包括：

输入开关，设置于所述第一开关转换器和所述第一静态开关之间；

第一支路，一端与所述第一开关转换器和输入开关的公共端连接，另一端用于与负载连接，所述第一支路上设置有第二静态开关，所述第一支路用于在所述第一静态开关所在的线路故障时，关断第一静态开关及输入开关，开启第二静态开关。

通过采用上述技术方案，在第一静态开关所在的线路故障时，可以关断第一静态开关、输入开关并开启第二静态开关，将第一支路作为备用电路，以维持对负载的供电。

可选的，还包括输出开关，所述输出开关一端与所述静态开关、所述整流逆变双变换单元和所述第一支路公共端连接，另一端用于与负载连接。

通过采用上述技术方案，输出开关可以作为供电电源、发电电源和储能电源的总开关，方便控制供电电源、发电电源以及储能电源与负载之间的切断和连接。

第二方面，本申请提供一种包括如第一方面所述的不间断供电接入装置的发电车。

通过采用上述技术方案，发电车作为应急发电车，在供电电源供电异常时，能够由储能电源快速反应暂时性为负载供电，并同时启动发电电源，以在供电电源修复之前为负载提供稳定电源，满足负载对于供电连续性的要求。

本申请公开的一种不间断供电接入装置，在供电电源出现异常时，检测单元检测到第一开关转换器的输出端失电，并输出第一检测信号，控制器接收到第一检测信号，控制储能电源为负载供电，并控制第一静态开关关断，以防止储能电源反流向供电电源侧。同时，第一开关转换器在发电电源正常启动后，控制第一开关关断，第二开关打开，检测单元检测到第一开关转换器的输出端得电，输出第二检测信号，控制器在接收到第二检测信号后，控制储能电源停止供电并控制第一静态开关打开，使得发电电源为负载供电，在本申请中，储能电源的快速启动配合第一静态开关的毫秒级的切换速度，能够在供电电源断电至发电电源启动供电的时间间隔内，快速响应以为负载供电，满足负载对供电连续性的要求，同时对设备起到保护作用。

附图说明

图1是本申请实施例一种不间断供电接入装置的电路结构示意图。

图2是本申请实施例一种不间断供电接入装置的***结构示意图。

附图标记说明：1、供电电源；11、第一子电源；12、第二子电源；2、发电电源；3、负载；4、储能电源；5、检测单元；6、控制器；7、整流逆变双变换单元；81、第一支路；82、第二支路。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以柴油发电机组为核心的应急发电车，具有带载性能好的优点，但是柴油发电机的启动时间较长，即使配备有快速启动装置，启动时间也在10s左右，但是很多负载3对供电连续性的要求较高，只允许毫秒级的断电，否则将造成较大影响，目前的柴油发电机启动时间无法满足负载3对于供电连续性的要求。

本申请公开一种不间断供电接入装置，参照图1和图2，包括第一开关转换器ATS-1、第一静态开关S5、检测单元5、储能电源4和控制器6。

第一开关转换器ATS-1包括第一开关S1和第二开关S2，第一开关S1用于接入供电电源1，第二开关S2用于接入发电电源2。在供电电源1正常供电时，第一开关转换器ATS-1控制第一开关S1导通并控制第二开关S2关断，即通过供电电源1为负载3供电。在供电电源1异常时，比如供电电源1断电时，第一开关转换器ATS-1延时控制发出第一启动信号，发电电源2接收第一启动信号后启动供电，第一开关转换器ATS-1检测到发电电源2供电后，关断第一开关S1并导通第二开关S2，使得发电电源2能够为负载3供电。其中，供电电源1为市电，发电电源2可以是柴油发电机。

由于柴油发电机需要一定的启动时间，在由市电切换至柴油发电机之间的时间间隔无法为负载3供电，此时便可以启动储能电源4以在切换的间隔为负载3供电，以满足负载3对供电连续性的要求。

具体地，储能电源4与负载3连接，用于为负载3供电；检测单元5设置于第一开关转换器ATS-1的输出端，用于检测该输出端是否得电，在第一开关转换器ATS-1的输出端失电时，即供电电源1和发电电源2均未正常供电时，检测电源单元输出第一检测信号，在第一开关转换器的输出点得电时，即供电电源1或发电电源2正常供电时，检测单元5输出第二检测信号；第一静态开关S5的一端连接至第一开关转换器ATS-1的输出端，另一端用于与负载3连接。

控制器6分别与储能电源4、检测单元5以及第一静态开关S5连接，在接收到第一检测信号时，控制储能电源4启动以为负载3供电，同时控制第一静态开关S5关断，以防止储能电源4反流向供电电源1侧；控制器6在接收到第二检测信号时，控制储能电源4关闭，同时控制第一静态开关S5导通，使得供电电源1或发电电源2能够为负载3供电。

其中，储能电源4可以是飞轮储能单元，飞轮储能具有储能密度高、快充快放、不限充放次数、使用寿命长等优点，作为本申请中的储能电源4，能够快速响应以为负载3供电，满足负载3对供电连续性的要求。储能电源4也可以是超级电容，超级电容的充电速度快、功率密度好，使用寿命长，同样能够快充快放，满足负载3对于供电连续性的要求。

并且，飞轮储能和超级电容均具有抗大负荷冲击能力，在负荷波动较大时，飞轮储能或超级电容可以平衡大负荷，减小负荷对柴油发电机的冲击，实现柴油发电机柔性启动和加载负荷，降低柴油发电机的选用容量，延长柴油发电机的使用寿命，同时保证输出较好的电能质量。

第一静态开关S5具有毫秒级的切断速度，与飞轮储能或超级电容配合使用，能够快速响应，静态开关与常规在线式UPS相比，具有抗大负荷冲击的能力，降低***整体故障率，并且提高设备的短路电流短时耐受能力，以对设备起到保护作用。

在一些实施例中，为了提高供电的可靠性，还设置有第二开关转换器ATS-2，第二开关转换器ATS-2的输出端与第一开关S1连接，用于在第一开关S1之前引入供电电源1，具体地，供电电源1包括第一子电源11和第二子电源12，第二开关转换器ATS-2包括第三开关S3和第四开关S4，第三开关S3用于接入第一子电源11，第四开关S4用于接入第二子电源12，第一子电源11和第二子电源12可以是两路市电。

其中，第一子电源11作为常用电，在第一子电源11正常供电时，第二开关转换器ATS-2控制第三开关S3导通并控制第四开关S4关断，在第一子电源11异常时，第二开关转换器ATS-2判断第二子电源12正常供电后，第二开关转换器ATS-2控制第三开关S3关断并控制第四开关S4导通，使得第二子电源12能够为负载3供电。

第二子电源12为市电，由第一子电源11切换至第二子电源12的时间小于1.5S,，但是第二开关转换器ATS-2的切换时间仍不足以满足负载3对供电连续性的要求，因此，在由第一子电源11切换至第二子电源12的时间间隔，控制器6控制储能电源4为负载3供电。

具体地，在第一子电源11断电后，检测单元5检测到第一开关转换器ATS-1的输出端失电，输出第一检测信号，控制器6接收第一检测信号，控制储能电源4供电，并控制第一静态开关S5关断，在第二开关转换器ATS-2成功切换至第二子电源12后，检测单元5输出第二检测信号，控制器6控制储能电源4停止供电，并控制第一静态开关S5导通，使得第二子电源12能够为负载3供电。

需要说明的是，在第一子电源11供电、由第一子电源11切换至第二子电源12的过程中以及由第二子电源12供电时，第一开关均S1均保持导通状态，第二开关转换器的转换时间小于1.5S,即1.5S后供电电源1仍异常，说明第一子电源11和第二子电源12均出现异常，即供电电源1整体异常，此时第一开关转换器ATS-1则给发电机发送启动信号，发电电源2启动后，控制第一开关S1关断并控制第二开关S2导通，在由供电电源1切换至发电电源2的时间间隔，由控制器6控制储能电源4为负载3供电，以实现对负载3的不间断供电。

在本申请实施例中，第一开关转换器ATS-1和第二开关转换器ATS-2均可以是ATS。

在本申请实施例中，还包括设置在储能电源4与负载3之间的整流逆变双变换单元7，整流逆变双变换单元7一端与储能电源4连接，另一端连接第一静态开关S5与负载3公共端。整流逆变双变换单元7用于在储能电源4供电时，将储能电源4输出的直流电逆变为可供负载3使用的交流电。并且在储能电源4放电完成后，在供电电源1或发电电源2为负载3供电时，供电电源1或发电电源2能够为储能电源4充电，整流逆变双变换单元7能够将供电电源1或发电电源2输出的交流电整流为直流电，以为储能电源4充电。具体地，整流逆变双变换单元7可以是整流逆变电路。

在一些实施例中，在第一静态开关、整流逆变双变换单元7和负载3之间可以设置有滤波单元，滤波单元用于滤除谐波。

在本申请实施例中，为了在第一静态开关S5所在的电路出现故障时，仍能为负载3供电，在第一开关转换器ATS-1和第一静态开关S5之间还设置有输入开关S7，输入开关S7用于控制第一静态开关S5所在的电路的通断。并且还设置有第一支路81，第一支路81的一端与第一开关转换器ATS-1元和输入开关S7的公共端连接，另一端用于与负载3连接，第一支路81上设置有第二静态开关S6，在常规状态下，第二静态开关S6处于关断状态，在第一静态开关S5所在的电路出现故障时，控制器6可以控制第一静态开关S5、输入开关S7关断，第二静态开关S6导通，以第一支路作为备用电路，来为负载3供电。

在一些实施例中，还包括第二支路82，第二支路82与第一支路81并联，在第二支路82上设置有旁路开关S9，用于在第一静态开关所在电路、第一支路81出现故障时或者设备检修时，作为二级备用电路以实现为负载3供电。第一支路81和第二支路82的设置进一步提高了供电的可靠性。

在本申请实施例中，还包括与控制器6连接的输出开关S8，输出开关S8设置于本申请的总输出端，一端与静态开关、整流逆变双变换单元7、第一支路81以及第二支路82的公共端连接，另一端用于与负载3连接，输出开关S8作为供电电源1、发电电源2以及储能电源4的总开关，方便控制供电电源1、发电电源2以及储能电源4与负载3之间总的切断和连接。

在本申请实施例中，电缆接入采用快速插拔头的型式，可迅速、简单的接入市电或柴油发电机等以为负载3供电。

另一方面，本申请还提供一种包括上述的不间断供电接入装置的发电车。

在一些实施例中，以发电车的应急电源作为发电电源2，第一开关转换器接入供电电源1和发电电源2，在供电电源1供电异常时，能够由储能电源4快速反应暂时性为负载3供电，并同时启动发电电源2，以在供电电源1修复之前为负载3提供稳定电源，满足负载3对于供电连续性的要求。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构 、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种不间断供电接入装置，其特征在于，包括：

第一开关转换器，包括第一开关和第二开关，所述第一开关用于接入供电电源(1)，所述第二开关用于接入发电电源(2)；

所述第一开关转换器用于在所述供电电源(1)正常供电时，控制所述第一开关导通并控制所述第二开关关断，在所述供电电源(1)异常且所述发电电源供电时，控制所述第一开关关断并控制所述第二开关导通；

第一静态开关，一端连接至所述第一开关转换器的输出端，另一端用于与负载(3)连接；

检测单元(5)，设置在所述输出端，用于检测所述输出端是否得电，在所述输出端失电时，输出第一检测信号，在所述输出端得电时，输出第二检测信号；

储能电源(4)，与所述第一静态开关和负载(3)的公共端连接，用于为负载(3)供电；

控制器(6)，分别与所述第一静态开关、检测单元(5)以及储能电源(4)、整流逆变双变换单元连接，用于在接收第一检测信号时，控制所述储能电源(4)为负载(3)供电，并控制所述第一静态开关关断，在接收第二检测信号时，控制所述储能电源(4)停止供电，并控制所述第一静态开关导通，使得所述供电电源(1)为负载(3)供电以及为所述储能电源(4)充电。

2.根据权利要求1所述的不间断供电接入装置，其特征在于，还包括第二开关转换器，所述第二开关转换器包括第三开关和第四开关；

所述供电电源(1)包括第一子电源(11)和第二子电源(12)，所述第三开关用于接入第一子电源(11)，所述第四开关用于接入第二子电源（12），所述第二开关转换器的输出端与所述第一开关连接；

所述第二开关转换器用于在所述第一子电源(11)正常供电时，保持所述第三开关导通，所述第四开关关断，在所述第一子电源(11)异常且所述第二子电源供电时，控制所述第三开关关断并控制所述第四开关导通。

3.根据权利要求1或2所述的不间断供电接入装置，其特征在于，所述储能电源(4)为飞轮储能单元。

4.根据权利要求1或2所述的不间断供电接入装置，其特征在于，所述储能电源(4)为超级电容。

5.根据权利要求1或2所述的不间断供电接入装置，其特征在于，所述第一开关转换器和所述第二开关转换器均为ATS。

6.根据权利要求1或2所述的不间断供电接入装置，其特征在于，还包括整流逆变双变换单元(7)，所述整流逆变双变换单元(7)一端连接所述储能电源(4)，另一端连接所述第一静态开关和负载(3)的所述公共端。

7.根据权利要求6所述的不间断供电接入装置，其特征在于，还包括：

输入开关，设置于所述第一开关转换器和所述第一静态开关之间；

第一支路(81)，一端与所述第一开关转换器和输入开关的公共端连接，另一端用于与负载(3)连接，所述第一支路(81)上设置有第二静态开关，所述第一支路(81)用于在所述第一静态开关所在的线路故障时，关断输入开关，开启第二静态开关。

8.根据权利要求7所述的不间断供电接入装置，其特征在于，还包括输出开关，所述输出开关一端与所述静态开关、所述整流逆变双变换单元(7)和所述第一支路(81)公共端连接，另一端用于与负载(3)连接。

9.一种发电车，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的不间断供电接入装置。

Images