專利名稱：改善供電品質的供電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)，尤其是一種可改善供電品質的供電系統(tǒng)。
背景技術：
隨著大電流、高電壓半導體電力元器件的廣泛應用，半導體工業(yè)等高新技術產(chǎn)業(yè)對于供電系統(tǒng)的供電品質要求日漸嚴格，一旦發(fā)生電壓波動(例如當電源電壓波動幅值超過±10％，持續(xù)時間超過20毫秒以上)或停電，生產(chǎn)設備就會因自動保護而停機，使得處于加工過程的產(chǎn)品不是重新制作，就是面臨報廢，并且生產(chǎn)設備的突然停機還會造成設備死機或是設備受損，由此造成的損失非常巨大。然而，用傳統(tǒng)的電容補償器、三相低壓電源穩(wěn)壓器等電源裝置來抵抗電壓波動已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)設備的需求，之后，又逐步形成了使用大容量集中式不間斷電源裝置(UPS)和備自投裝置(BZT)來抵抗電壓波動。
1.靜態(tài)不間斷電源裝置(以下簡稱“靜態(tài)UPS”)如圖1所示，靜態(tài)UPS主要由整流器、逆變器、電池組、靜態(tài)旁路開關和手動維修旁路組成，是目前普遍使用的雙轉換在線式標準UPS類型。因其可以提供高可靠性電源保護、純凈電力，以及針對不同需求的多方案配置，已廣泛應用在大容量、集中式、N+1并列運行方式中。但是很明顯，靜態(tài)UPS有個致命的弱點就是其電源保護能力受到所配置電池組的容量以及實際負載的限制，當電源波動演變成電力中斷時僅能夠維持一定時限的電源供應。
2.動態(tài)不間斷電源裝置(以下簡稱“動態(tài)UPS”)鑒于靜態(tài)UPS的時限性，又研發(fā)了動態(tài)UPS。如圖2所示，動態(tài)UPS也稱旋轉式UPS，主要由燃油發(fā)動機、飛輪和感應發(fā)電機、整流器和逆變器組成，它利用飛輪存儲的能量抵消傳統(tǒng)燃油發(fā)電機組啟動時的帶載時間，使得在沒有后備電池組支持的情況下，就可以提供連續(xù)不斷的電源，而且在系統(tǒng)配置時，應急電源和不間斷電源得到有效綜合利用。當然，動態(tài)UPS也給我們的實際應用帶來新的應用問題，由于并機方式多為1+1方式(而且還需同步裝置)而不是N+1方式，對于高可靠、不間斷供電要求下的維護保養(yǎng)可能會導致投資成本上的增加。而且動態(tài)UPS的電源保護能力也受到所配置的發(fā)電機組的容量以及實際負載的限制。
3.備自投裝置(以下簡稱“BZT裝置”)BZT裝置利用高壓開關柜本身的接點和繼電保護裝置I/O接點，以及專門的邏輯控制單元，通過高壓開關柜實現(xiàn)電源的切換，使得當供電品質發(fā)生惡化時(發(fā)生電壓波動或停電)，負載的供電電源可以由發(fā)生惡化的電源切換至供電品質正常的電源上。雖然帶載能力基本不受限制，但是整個切換時間需要1秒左右，還是不能滿足很多先進生產(chǎn)設備對于正常供電品質的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的上述不足，提出一種能夠應對電網(wǎng)上的電壓波動和停電(無論長時間還是短時間)，使得對于供電品質敏感的設備，能夠在其可以承受的時間內(nèi)，快速從供電品質不健全的電源切換至供電品質健全的電源上的改善供電品質的供電系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的一種改善供電品質的供電系統(tǒng)，包括有二路電源及若干負載，且該二路電源的任一路都可以滿足二路電源下所有負載的供電需求，另在電源與負載之間接入靜態(tài)高速電源切換裝置，該靜態(tài)高速電源切換裝置由二個或三個切換單元串聯(lián)而成，各切換單元均至少有一組反相可控硅。
和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果在供電系統(tǒng)中接入了靜態(tài)高速電源切換裝置，使得生產(chǎn)設備在電源發(fā)生電壓波動或停電時不會停機而影響制品生產(chǎn)，提高供電品質。


圖1是現(xiàn)有技術中靜態(tài)不間斷電源裝置的電路圖；圖2是現(xiàn)有技術中動態(tài)不間斷電源裝置的電路圖；圖3是本發(fā)明供電系統(tǒng)中靜態(tài)高速電源切換裝置切換單元的結構示意圖；圖4是本發(fā)明供電系統(tǒng)在雙負載方式下對于二路獨立電源的切換步驟；圖5是本發(fā)明供電系統(tǒng)改善供電品質過程所需時間的示意圖；圖6是本發(fā)明供電系統(tǒng)中靜態(tài)高速電源切換裝置自變壓器初級段接入的電路圖；圖7是本發(fā)明供電系統(tǒng)中靜態(tài)高速電源切換裝置自變壓器次級段接入的電路圖；圖8是本發(fā)明供電系統(tǒng)中靜態(tài)高速電源切換裝置自母段配電段接入的電路圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
本發(fā)明利用靜態(tài)高速電源切換裝置，采用“開關法”，即利用這類特殊開關裝置的ON和OFF的時間，對于二路同時使用的獨立電源，進行選擇性的切換，使得面向負載的供電系統(tǒng)能夠在20ms內(nèi)按照設定的切換條件完成從電壓波動的電源到品質健全的電源的切換全過程。
下面說明靜態(tài)高速電源切換裝置切換單元(以下簡稱“SU”)的結構。
如圖3所示，SU單元至少有一組反相可控硅(Thristor Switch，以下簡稱“TS”)，當TS收到門觸發(fā)信號時，反相可控硅組可以使交流電源的正半波和負半波分別通過。靜態(tài)高速電源切換裝置在進行電源切換時，同時有二組切換單元參與電源的切換。并聯(lián)在TS兩端的并行開關(ParallelSwitch，以下簡稱“PS”)是一個專門設計的高速開關，在長時運行時旁通TS，起到導通負載電流的作用，但PS并不是必須設置的。另外還可在TS兩端并聯(lián)一個氧化鋅避雷器AR，用來保護TS瞬時過電壓現(xiàn)象。
下面說明本發(fā)明供電系統(tǒng)中靜態(tài)高速電源切換裝置的切換原理和切換時序。
如圖4所示，本發(fā)明改善供電品質的供電系統(tǒng)由電源1、電源2、負載1、負載2組成，且電源1、電源2中的任一路都可以滿足負載1與負載2全體的供電需求，在電源與負載之間接入靜態(tài)高速電源切換裝置，該靜態(tài)高速電源切換裝置由三個切換單元SU1、SU2、SU3串聯(lián)而成，負載1接于SU1與SU2之間，負載2接于SU2與SU3之間。
鑒于本發(fā)明改善供電品質的供電系統(tǒng)由三個切換單元組成的靜態(tài)高速電源切換裝置和雙負載構成的供電系統(tǒng)，與由二個切換單元組成的靜態(tài)高速電源切換裝置和單負載構成的供電系統(tǒng)，其構成原理相同，但經(jīng)濟效益前者優(yōu)于后者，因此在本說明書中僅以前者供電系統(tǒng)進行舉例說明，后者供電系統(tǒng)不再另作贅述。
圖4是靜態(tài)高速電源切換裝置在雙負載方式下對于二路獨立電源的切換步驟步驟1，電源1和電源2分別通過PS1和PS3向負載1和負載2供電；步驟2，當電源1由品質健全的電源變?yōu)殡妷翰▌拥碾娫磿r，PS1迅速地改為TS1向負載1供電(1ms內(nèi))；步驟3，在門觸發(fā)信號的控制下，完成TS1和TS2的高速切換，至此負載1就和負載2一起由電壓波動的電源1改為品質健全的電源2供電了；步驟4，系統(tǒng)判斷新電源已穩(wěn)定運行30秒后，最終改為PS2向負載1供電。
如圖5所示，是當電壓波動發(fā)生后，靜態(tài)高速電源切換裝置從電壓波動檢出到完成切換電壓波動電源整個過程所需時間的示意圖。
下面說明本發(fā)明改善供電品質的供電系統(tǒng)的構成。
根據(jù)負載容量和靜態(tài)高速電源切換裝置性能參數(shù)的匹配，靜態(tài)高速電源切換裝置可以在本發(fā)明供電系統(tǒng)的不同位置進行應用。如圖6所示，是自變壓器初級段接入靜態(tài)高速電源切換裝置，作為變壓器的上級電源設備，向負載提供可靠性高的電源。如圖7所示，也可以選擇額定工作電壓等級相當?shù)撵o態(tài)高速電源切換裝置自變壓器次級段接入，作為母段進線開關的上級電源設備，向負載提供可靠性高的電源。如圖8所示，是自母段配電段接入靜態(tài)高速電源切換裝置，直接向負載提供可靠性高的電源。
另外，本發(fā)明供電系統(tǒng)中的靜態(tài)高速電源切換裝置不僅可作為電壓波動的對策，在供電線路發(fā)生故障停電時，同樣也可以在20ms內(nèi)將敏感負載從供電品質不健全的電源切換至供電品質健全的電源上。
權利要求
1.一種改善供電品質的供電系統(tǒng)，包括有二路電源及若干負載，且該二路電源的任一路都可以滿足二路電源下所有負載的供電需求，其特征在于在電源與負載之間接入靜態(tài)高速電源切換裝置，該靜態(tài)高速電源切換裝置由二個或三個切換單元串聯(lián)而成，各切換單元均至少有一組反相可控硅。
2.根據(jù)權利要求1所述的改善供電品質的供電系統(tǒng)，其特征在于上述電源與負載之間連接有變壓器，靜態(tài)高速電源切換裝置自變壓器初級段接入。
3.根據(jù)權利要求1所述的改善供電品質的供電系統(tǒng)，其特征在于上述電源與負載之間連接有變壓器，靜態(tài)高速電源切換裝置自變壓器次級段接入。
4.根據(jù)權利要求1所述的改善供電品質的供電系統(tǒng)，其特征在于靜態(tài)高速電源切換裝置自母段配電段接入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善供電品質的供電系統(tǒng)，旨在提供一種能夠應對電網(wǎng)上的電壓波動和停電，使得對于供電品質敏感的設備，能夠在其可以承受的時間內(nèi)，快速從供電品質不健全的電源切換至供電品質健全的電源上的改善供電品質的供電系統(tǒng)。其包括有二路電源及若干負載，且該二路電源的任一路都可以滿足二路電源下所有負載的供電需求，另在電源與負載之間接入靜態(tài)高速電源切換裝置，該靜態(tài)高速電源切換裝置由二個或三個切換單元串聯(lián)而成，各切換單元均至少有一組反相可控硅。
文檔編號H02J9/06GK1641968SQ200410015920
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月17日 優(yōu)先權日2004年1月17日
發(fā)明者張悅, 陸還明 申請人:上海華虹Nec電子有限公司