微電網型不間斷電源系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電源技術領域，特別是涉及一種微電網型不間斷電源系統。
【背景技術】
[0002]微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統。微電網既可以與外部大電網并網運行，也可以在大電網斷電時脫離大電網獨立運行，確保對大功率或者超大功率重要負載的持續不間斷供電。
[0003]隨著工業園區、大規模工業自動生產線、高密度數據中心等高供電保障單位對大功率不間斷供電需求的日益增加，傳統的在線式不間斷電源系統(UPS)容量小，供能能力有限，已經不能滿足大功率或者超大功率負載不間斷供電的需求。
【實用新型內容】
[0004]基于此，有必要提供一種能夠滿足大功率負載的持續供電需求的微電網型不間斷電源系統。
[0005]—種微電網型不間斷電源系統，包括:光儲逆變系統、燃料發電系統、開關電路、監測電路、比較電路以及控制電路;所述光儲逆變系統分別與所述監測電路、所述控制電路以及負載連接;所述開關電路分別與所述控制電路、燃料發電系統、市電以及負載連接;所述比較電路分別與所述監測電路、控制電路連接;所述開關電路包括第一開關狀態、第二開關狀態和第三開關狀態;所述開關電路在第一開關狀態時控制市電與負載連接并斷開燃料發電系統與負載的連接;所述開關電路在第二開關狀態時控制所述燃料發電系統與負載連接并斷開市電與負載的連接;所述開關電路處于第三開關狀態時斷開所述燃料發電系統以及所述市電和所述負載之間的連接;所述監測電路用于對市電的運行狀態進行監測并在市電正常時輸出第一監測信號，在市電異常時輸出第二監測信號;所述監測裝置還用于對所述光儲逆變系統的供能進行監測并輸出監測結果;所述比較電路用于將所述監測結果與負載的供電需求量進行比較并在監測結果大于負載的供電需求量時輸出第一比較信號，反之輸出第二比較信號;所述控制電路用于根據第一監測信號控制所述開關電路進入第一開關狀態;所述控制電路還用于在接收到第二監測信號且接收到第一比較信號時控制所述開關電路進入第三開關狀態;所述控制電路還用于在接收到第二監測信號且接收到第二比較信號時控制所述開關電路進入第二開關狀態。
[0006]在其中一個實施例中，所述燃料發電系統包括柴油發電機。
[0007]在其中一個實施例中，所述開關電路包括切換開關和可控開關;所述切換開關分別與市電、燃料發電系統以及所述可控開關連接;所述可控開關還與負載、所述光儲逆變系統連接。
[0008]在其中一個實施例中，所述光儲逆變系統包括光伏電池組件、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輸入端連接;所述充電電路的輸入端還與開關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]在其中一個實施例中，所述光儲逆變系統還用于在所述開關電路處于第一開關狀態時，由所述光伏電池組件或者市電經由充電電路對蓄電池進行充電。
[0010]在其中一個實施例中，所述光儲逆變系統還用于在所述開關電路進入第一開關狀態時，由所述逆變器根據負載電流中的無功和諧波分量經升壓變壓器輸出無功和諧波補償電流以進行無功和諧波補償。
[0011]在其中一個實施例中，所述光儲逆變系統還包括防反電路;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輸入端連接。
[0012]在其中一個實施例中，還包括旁路開關;所述旁路開關分別與市電、負載連接;所述旁路開關用于在所述微電網型不間斷電源系統需要進行維修時導通從而由市電直接向負載供電。
[0013]上述微電網型不間斷電源系統，其包括光儲逆變系統以及燃料發電系統。因此，當市電正常時，開關電路進入第一開關狀態，由市電和光儲逆變系統對負載進行供電。當市電異常時且光儲逆變系統的供能滿足負載的用電需求時，開關電路進入第三開關狀態，從而僅由光儲逆變系統對負載進行供電。當市電異常且光儲逆變系統的供能不能滿足負載的用電需求時，開關電路進入第二開關狀態，由燃料發電系統向負載進行供電，從而能夠滿足大功率負載的持續供電需求。
【附圖說明】
[0014]圖1為一實施例中的微電網型不間斷電源系統的結構框圖；
[0015]圖2為圖1中的逆變器進行無功和諧波補償的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]圖1為一實施例中的微電網型不間斷電源系統的結構框圖，該微電網型不間斷電源系統(即UPS)包括光儲逆變系統110、燃料發電系統120、開關電路130、監測電路(圖中未示)、比較電路(圖中未示)以及控制電路(圖中未示)。
[0018]光儲逆變系統110分別與監測電路、控制電路以及負載連接。具體地，光儲逆變系統110通過公共連接點PCC與負載輸入端連接。光儲逆變系統110用于將光能轉換為電能進行發電，并在光伏發電不足時由儲能蓄電池補充發電，輸出給負載以確保負載持續供電。在本實施例中，光儲逆變系統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，光伏發電組件112的輸出端與充電電路118的一個輸入端連接，且光伏發電組件112的輸出端還與逆變器116的一個直流側輸入端連接。逆變器116的另一個直流側輸入端還與蓄電池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點連接。充電電路118的另一個輸入端還與PCC點連接。具體地，光伏電池組件112可以將轉換得到的電能通過逆變器116以及升壓變壓器Tl的處理后輸出電能給負載，對負載進行供電，光伏電池組件112還可以將光能轉換為電能并通過充電電路118進行電壓變換后對蓄電池114進行充電。蓄電池114同樣可以輸出電能并通過逆變器116和升壓變壓器Tl的處理后輸出電能給負載，對負載進行供電。光儲逆變系統110中逆變器116的直流側的供電優先由光伏電池組件112提供。當光伏電池組件112輸出直流電不足以給逆變器116供電時，才由蓄電池114向逆變器116提供直流電源。并且，蓄電池114也可以由市電經由充電電路118進行電壓轉換后進行充電，以補充蓄電池114的電能損耗。在本實施例中，蓄電池114通過多個單體蓄電池串聯形成。光儲逆變系統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提供直流電源時只能單方向輸出，避免逆變器116的直流側反方向倒灌給蓄電池114。
[0019]燃料發電系統120用于將燃料燃燒產生的熱能轉換為電能后向外供電。燃料發電系統120中的燃料可以為燃煤、燃氣或者燃油等能源。在本實施例中，燃料發電系統120為柴油發電機。在其他的實施例中，燃料發電系統120也可以由采用其他燃料的發電機組成。燃料發電系統120只要提供燃料即可進行發電，因此可以不受電網以及環境的影響進行獨立發電，從而可以在市電和光儲逆變系統110不能正常供電時由燃料發電系統120作為補充，向負載進行供電，確保負載持續不間斷工作。
[0020]開關電路130分別與市電、燃料發電系統120、光儲逆變系統110、控制電路連接。開關電路130包括第一開關狀態、第二開關狀態和第三開關狀態。開關電路130處于第一開關狀態時，控制市電與負載連接并斷開燃料發電系統120與負載的連接，從而使得UPS進入市電工作模式。開關電路130處于第二開關狀態時，控制燃料發電系統120與負載連接并斷開市電與負載的連接，從而使得UPS進入燃料發電系統工作模式。開關電路130處于第三開關狀態時，控制斷開燃料發電系統120以及市電和負載之間的連接，從而使得UPS進入光儲逆變系統離網工作模式。在本實施例中，開關電路130包括切換開關132和可控開關134。切換開關132分別與市電、燃料發電系統120以及可控開關134連接。可控開關134則還與負載、光儲逆變系統110連接。當開關電路130處于第一開關狀態時，切換開關132接至市電，可控開關134閉合。當開關電路130處于第二開關狀態時，切換開關132接至燃料發電系統120，可控開關134閉合。當開關電路130處于第三開關狀態時，可控開關134斷開。
[0021]監測電路分別與市電、光儲逆變系統110連接。監測電路用于對市電是否正常進行監測，并在監測到市電正常時輸出第一監測信號，在市電異常時輸出第二監測信號。具體地，監測電路通過對市電的三相電壓進行監測來判斷市電是否正常。在本實施例中，市電正常是指市電的電壓處于穩定狀態，不會發生急劇變化(短時間內電壓有較大的提升或者下降)且能夠正常輸出給負載進行供電；市電異常則是指市電的電壓處于不穩定狀態或者中斷(即不能正常輸出給負載供電)狀態。監測電路還用于對光儲逆變系統110的供能能力進行監測并輸出監測結果。具體地，光儲逆變系統110的供能能力包括光伏發電組件112的發電能力和蓄電池114的發電及儲能電量。監測電路將監測到的供能情況輸出給比較電路。
[0022]比較電路分別與監測電路、控制電路連接。比較電路用于將監測結果與負載的供電需求量進行比較，并在監測結果即光儲逆變系統110的供能大于負載的供電需求量時輸出第一比較信號，反之則輸出第二比較信號。比較電路可以通過比較器實現。在本實施例中，比較電路與控制電路為獨立設置