專利名稱：高效照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及領(lǐng)域是低壓直流(DC)高效不間斷照明和DC電源系統(tǒng)，能夠同時(shí)利用多個(gè)交流(AC)和DC電源進(jìn)行工作。
不間斷電源作為輔助設(shè)備是公知的，特別是當(dāng)用于計(jì)算機(jī)裝置時(shí)要經(jīng)受線路功率短暫中斷，以使得數(shù)據(jù)不會(huì)丟失或損害；以及應(yīng)用照明完整性較為重要的緊急照明系統(tǒng)中。由于通常蓄電池存儲(chǔ)量的要求較高和高的蓄電池單位成本的原因，許多電源的蓄電池的存儲(chǔ)能力有限。因此，常規(guī)的不間斷裝置的工作時(shí)間可能對于長時(shí)間的故障斷電，不能維持。還利用AC電源按相似的方式保護(hù)一些專用照明系統(tǒng)，用于關(guān)鍵場合，例如醫(yī)院中的手術(shù)室。這些系統(tǒng)不管是利用蓄電池還是AC輔助電源都勢必復(fù)雜化并相對昂貴，因此，僅限于最為重要的應(yīng)用場合。考慮到成本，很多這類系統(tǒng)還要在輸出性能和耐久性方面作出犧牲。即使不考慮這些問題，僅對一些特定的應(yīng)用場合保證數(shù)量有所降低的輔助緊急照明或其它供電要求，并利用封裝的“添加式的”系統(tǒng)來供電，這些系統(tǒng)僅在電源故障斷電的過程中接入使用而對于正常的一般照明需要?jiǎng)t不啟用，這種封裝件經(jīng)常在樓梯間內(nèi)使用，并由一封裝有電池、主充電器、功率傳感裝置以及一或兩個(gè)光輸出容量有限的簡單的泛光燈的簡單箱體組成。
現(xiàn)有技術(shù)的這些系統(tǒng)，即使在結(jié)構(gòu)上更復(fù)雜和精心設(shè)計(jì)，由于成本在性能上也會(huì)做出犧牲，并且在提高照明質(zhì)量、效率方面未能有所貢獻(xiàn)，或者在關(guān)鍵的供電中斷期間除了使其進(jìn)行有限的不間斷運(yùn)行之外在以其它方式在提高電源使用價(jià)值方面未做工作，不能認(rèn)為是用于常規(guī)照明或其它最終用途的等效的或經(jīng)濟(jì)的替代方案。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不間斷照明系統(tǒng)和/或最終用途電源系統(tǒng)，其可更通用，并可以通過例行替換用于常規(guī)建筑物或辦公室照明以及其它最終用途，在這些場合其好象準(zhǔn)備用于滿足常規(guī)最終用途(end-use)需求，沒有犧牲最終用途的性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行費(fèi)用比常規(guī)白熾燈和熒光燈照明系統(tǒng)更低的高效運(yùn)行。
本發(fā)明的再一目的是利用較小容量的蓄電池保證較長時(shí)間的不間斷供電(3小時(shí)以上)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供對于蓄電池的最佳管理，延長固定式蓄電池的壽命、降低維護(hù)費(fèi)用和實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供到替代性能源設(shè)備例如太陽能光電池(PV)板、燃料電池、以及其它類似的DC電源裝置的可兼容的經(jīng)濟(jì)的連接，并且針對向一或多個(gè)輸出負(fù)載的供電管理這些能源，同時(shí)，將蓄電池維持在優(yōu)選的性能參數(shù)范圍內(nèi)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種提高安全性的系統(tǒng)，通過在室溫下使在電源控制裝置和照明燈具或其它DC最終用途裝置之間的兩個(gè)12伏鉛酸蓄電池系統(tǒng)按標(biāo)稱26.6伏低壓運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。也可以使用其它的蓄電池系統(tǒng)，為了使蓄電池實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行和長壽命，對輸出供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)向一適宜的DC可兼容的負(fù)載供電。
本發(fā)明的再一目的是通過進(jìn)行動(dòng)態(tài)高功率因數(shù)校正保證高的供電質(zhì)量以及按相似方式實(shí)現(xiàn)AC供電線路的低的總諧波畸變。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是通過按照低壓運(yùn)行同時(shí)還利用常規(guī)的建筑物布線和導(dǎo)線尺寸而形成很小的電壓降，來得到更大的總體應(yīng)用價(jià)值和提高供電質(zhì)量。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是保證對于照明和其它最終用途的建筑物總體供電的完整性，通過利用在AC電路斷路器和最終用途之間的模塊式獨(dú)立的在線電源供電裝置，使得這種完整性不受區(qū)域性的和集中的破壞例如轟炸和有限的自然災(zāi)害的影響，這樣利用簡單的標(biāo)準(zhǔn)化元件增加了系統(tǒng)和子系列的完整性。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種通用的電源接口，其接收兩種即AC和DC的多個(gè)電源，并按共用方式將它們輸向照明和/或最終用途場合。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種電源接口，其單一地接收AC或DC的多個(gè)電源，并且沒有其它電源，按照常規(guī)的最終用途的質(zhì)量要求，保證照明和/或最終用途用電。
本發(fā)明的再一目的提供一種方法和一種裝置來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，作為電源接口，其中在按照常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)高壓AC布線和電纜尺寸的建筑物中可以采用低壓DC運(yùn)行。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種模塊結(jié)構(gòu)，使得各電源裝置能串聯(lián)，以便通過增加單個(gè)的電源裝置設(shè)計(jì)電路來滿足更高的DC工作電壓。
按這些目的和其它目的，可以明了，本發(fā)明包含一種高效照明系統(tǒng)應(yīng)用，通過利用通常的照明燈具結(jié)合各種DC電子鎮(zhèn)流器按照本發(fā)明規(guī)定的電壓要求來維持正常的照明水準(zhǔn)和條件，這些鎮(zhèn)流器與要求DC電源的氣體放電燈結(jié)合使用。
該系統(tǒng)包含一電源控制裝置，用于接收來自電源的AC和/或DC電功率，并按所需的低壓DC電功率輸送到照明燈具或DC可兼容的最終用途。當(dāng)連接到AC電源上時(shí)，該電源控制裝置將該電源的AC電功率變換為與固定式可重新充電的蓄電池供電系統(tǒng)的長期“浮動(dòng)(float)”電壓要求相兼容的穩(wěn)壓低DC電壓。
蓄電池在備用基礎(chǔ)上向電源控制裝置按照所需低DC電壓提供電功率。在作為按鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)實(shí)例的蓄電池連接到電源控制裝置，使得在正常由電網(wǎng)或類似AC電源提供AC電功率的過程中，利用電源控制裝置可以將蓄電池維持全充和“浮動(dòng)”狀態(tài)。
電源控制裝置還用于在AC電功率發(fā)生故障中斷的過程中為了不間斷地維持DC工作電源由蓄電池向DC可兼容照明燈具或可兼容的最終用途輸送所需的DC電功率。
電源控制裝置可以為多個(gè)，每個(gè)連接到其自身的蓄電池和/或替代性DC電源，用于維持具有多個(gè)房間和區(qū)域要求的建筑物中的照明或最終用途供電。
一可供選擇的DC電功率的光電池(PV)電源可以連接到電源控制裝置，用于按比例適當(dāng)降低由所述電網(wǎng)或類似交流電源取得的電功率數(shù)量。該控制裝置還能將過剩的PV功率(不是電負(fù)載所需的)輸送到可選擇連接的蓄電池而不會(huì)超過它的安全極限并且滿足穩(wěn)定長期運(yùn)行的要求。如果電源應(yīng)用不包含蓄電池，控制裝置將按類似方式利用AC電源按比例維持負(fù)載運(yùn)行，同時(shí)不超過運(yùn)行極限值。
在控制裝置的高度穩(wěn)壓的DC電壓降至蓄電池電壓以下的情況下，正如在AC電源中斷來自控制裝置的經(jīng)變換的DC電壓的情況，蓄電池在備用的基礎(chǔ)上將低的DC電壓提供給負(fù)載。否則電源控制裝置利用來自AC電網(wǎng)電源的電功率，維持蓄電池在全充和備用“浮動(dòng)”狀態(tài)下。
按照本發(fā)明的一種方案，利用電源控制裝置將AC輸入功率變換為經(jīng)穩(wěn)壓的DC“浮動(dòng)”電壓，沒有利用蓄電池或輔助DC電源，以此滿足低壓DC照明。通過利用電源控制裝置提供的最佳電壓控制和很高的AC向DC變換的效率，利用它的開關(guān)式電壓調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)以及進(jìn)一步通過取消在DC鎮(zhèn)流器中的相似的AC向DC變換元件，正像在常規(guī)的電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)中一樣，可以實(shí)現(xiàn)高效氣體放電燈照明。雖然在本發(fā)明中開關(guān)式電壓調(diào)節(jié)是優(yōu)選的，但本發(fā)明并不局限于這種電壓調(diào)節(jié)方式。
電源控制裝置還可包含防止DC電流超過預(yù)定限值同時(shí)仍輸送功率的線路。電源控制裝置還可以包含其它用于檢測短路的線路，使得電源控制裝置能中斷DC功率輸送，直到短路消除。
這種用于維持向需要直流電功率的照明燈具正常供電的系統(tǒng)包含電源控制裝置，用于接收來自DC電源的DC電功率并將所需的DC電功率輸送到照明燈具，以及一個(gè)將AC電功率變換為DC電功率的電源控制裝置。
在用于偏遠(yuǎn)用戶，例如不能接入常規(guī)AC電源的偏遠(yuǎn)設(shè)施，的另一實(shí)施例中，高效照明系統(tǒng)利用需要DC電功率的照明燈具來維持正常的照明條件。該偏遠(yuǎn)系統(tǒng)包含一電源控制裝置，用于由適當(dāng)?shù)妮o助DC電源例如光電池板來接收DC電功率并將所需的低壓DC電功率輸送到偏遠(yuǎn)設(shè)施照明燈具和/或可兼容的最終用途以及蓄電池。該電源控制裝置還用于控制蓄電池的充電使之達(dá)到最大和最佳充電狀態(tài)。
蓄電池還在備用基礎(chǔ)上向電源控制裝置按所需的低DC電壓提供電功率。蓄電池連接到電源控制裝置，同時(shí)在DC電源可以得到，比如經(jīng)數(shù)小時(shí)的日照之后由該光電池板輸入功率而得到時(shí)，由電源控制裝置維持蓄電池在充電狀態(tài)。
此外，當(dāng)不能由輔助DC電源或一光電池板得到功率時(shí)例如當(dāng)由于特定的原因比如夜間和云層持續(xù)遮蓋期間PV電源沒有能量來源的情況下，在這些時(shí)期控制電源控制裝置將所需的DC電功率由蓄電池輸向照明燈具。
結(jié)合附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是用于照明的基本電源系統(tǒng)的方塊圖，表示電源的主要輸入和輸出連接。
圖2是用作不間斷照明系統(tǒng)的基本電源系統(tǒng)的原理方塊圖，該系統(tǒng)連接有電池系統(tǒng)但沒有輔助DC電源例如光電池(PV)輸入。
圖3是利用稱之為集群的概念設(shè)計(jì)的單純照明電路結(jié)構(gòu)的線路設(shè)計(jì)圖，這種結(jié)構(gòu)避免低壓載流電纜過長，以及來自低壓DC電源模塊的電壓降；圖4是4個(gè)電源模塊的系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)圖，其能適應(yīng)更大照明區(qū)域的要求，避免低壓運(yùn)行電纜過長和電壓下降，同時(shí)由單一AC高壓線路和電路斷路器來承擔(dān)供電。
圖5是圖2中所示的照明系統(tǒng)但另有一PV盤的方塊示意圖；圖6是具有一般的電源輸入和輸出連接部分的電源控制裝置的正視圖；圖7是對于與電源控制裝置相兼容的兩盞燈的低壓DC氣體放電鎮(zhèn)流器的接線圖和技術(shù)要求；圖8是對于與電源控制裝置相兼容的單盞燈的低壓DC氣體放電鎮(zhèn)流器的接線圖和技術(shù)要求；圖9是電池容器封裝的正視圖；圖10是電源控制裝置的方塊圖，表示一般的電源輸入和輸出連接部分，以及電源控制裝置的內(nèi)部功能；以及圖11是利用天然氣廢熱發(fā)電作為另一個(gè)DC電源的另選能源的照明系統(tǒng)的方塊圖。
圖1是由本發(fā)明支持的不間斷照明系統(tǒng)的主要組成部分的方塊圖。這種系統(tǒng)還可用于其它DC可兼容的負(fù)載，這些負(fù)載經(jīng)設(shè)計(jì)以利用本發(fā)明電源的輸出電壓。其可安裝在需要常規(guī)建筑物照明或其它最終用途裝置的各種場合。與緊急照明或其它緊急電源系統(tǒng)不同，這種裝置是一種能提供全面服務(wù)的、高質(zhì)量的最終用途的電源產(chǎn)品。其可為一般的裝置，燈具和一些DC可兼容的裝置發(fā)揮作用，而不會(huì)在常規(guī)的電源故障的過程中以它的輸出性能為代價(jià)。這樣通過蓄電池使正常的保持供電功能能持續(xù)延長若干小時(shí)，而不會(huì)由于失去照明或者可能有其它供電要求而影響各種作業(yè)。將整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)系在一起的關(guān)鍵子系統(tǒng)是電源控制裝置(PCU)1，其通常利用常規(guī)的AC網(wǎng)絡(luò)電源來維持最終用途用電并且將一選用的蓄電池2保持在最佳充電狀態(tài)。當(dāng)用于支持照明時(shí)，該照明燈具3是氣體放電燈如熒光燈管，它們利用需要由電源控制裝置1沿線5提供的DC輸入低壓(通常為26.6伏)的電子鎮(zhèn)流器。其它的燈具類型也可以采用，例如白熾燈。在電源因故障而中斷的過程中，DC線路5由蓄電池2供電。
圖2是表示利用常規(guī)三心線電纜網(wǎng)絡(luò)向PCU1提供120到277伏(AC)電壓的用電盤6的原理方塊圖。蓄電池箱體7正常包含兩組串聯(lián)的24/27尺寸的深度放電鉛酸蓄電池8，并通過30安熔斷器9以及電纜10和11連接到PCU1。至所有的照明燈具和可兼容的最終用途3的連線處于正常的26.6伏(DC)工作電壓之下。在該規(guī)范實(shí)施例中，每個(gè)PCU1可以按照或接近所使用的蓄電池的設(shè)計(jì)運(yùn)行電壓，向10個(gè)雙管48英寸T8熒光燈具或20個(gè)單管燈具3或等效的電流25安的DC負(fù)載供電。
圖3表示利用墻壁16隔開的由單一PCU1維持的典型的辦公室照明設(shè)施15的接線設(shè)計(jì)圖。隔間區(qū)17通常用作放置容量相對小的蓄電池2的小室。AC線4引到PCU1，由于PCU1尺寸小，可以便利地安裝在吊頂暗室。到照明燈具的DC線5也置于吊頂暗室中，由于接近PCU，這種接線提供了到照明燈具3的短的接線路徑。低壓連接的照明載荷的這種配置形成一綜合的集群，可根據(jù)單一支持的高壓AC線路加以多次復(fù)制，如圖4中所示，同時(shí)使載荷維持電壓降最小。
PCU1的電量輸入適合于寬范圍的連續(xù)AC電壓供電，其適應(yīng)范圍為由110到277伏(AC)的輸入電壓。根據(jù)該AC輸入電壓，在交流有效值電流范圍為2.6到6.6安的情況下，向PCU1提供的輸入功率標(biāo)稱值為725瓦。輸入AC電流的等效范圍將視AC輸入電壓的變化而改變。由于PCU1的功率因數(shù)高校正到0.99，可以預(yù)定使用一個(gè)20安的電路斷路器和12號(hào)線來支持許多PCU，并且它們相應(yīng)的照明容量利用120伏線路最大能支持3個(gè)PCU。相似地，對于約4000瓦的總DC功率輸出和4300瓦的AC輸入，利用277伏線路可以承擔(dān)6個(gè)單元裝置。
圖4表示具有墻壁16的辦公室區(qū)19的接線設(shè)計(jì)圖，該區(qū)包含8個(gè)小的辦公室和4個(gè)大的辦公室。其包含使用4個(gè)單獨(dú)的不間斷照明系統(tǒng)，這4個(gè)系統(tǒng)采用位于在4個(gè)中心隔間17內(nèi)的4個(gè)PCU1和4個(gè)蓄電池模塊2。4個(gè)PCU經(jīng)來自配電箱20的AC配電電纜4由在電力盤6中的單個(gè)220伏AC電路斷路器供電。每個(gè)照明系統(tǒng)向10個(gè)雙管燈具3供電。
對于PCU1可有幾種不同的供電方式。圖5表示一不間斷照明系統(tǒng)，其包含AC用電盤6，裝有蓄電池8和熔斷器9的蓄電池箱體7，蓄電池8和熔斷器9經(jīng)電纜10、11連接到PCU1；以及還包含光電池板(PV)25。這種方式使得太陽能成為通向AC線路的輔助供電能源，同時(shí)將裝有蓄電池8的蓄電池盒7作為在交流故障中斷和日照變化的情況下的補(bǔ)充電源。
如圖6中所示的是PCU1的正面圖，其使PV板到PCU1的接線問題簡化，沒有采用像在常規(guī)的PV應(yīng)用場合那樣的復(fù)雜的AC功率調(diào)節(jié)器。PV板只不過連接到在PCU1上的兩個(gè)PV輸入端。這種方式通過利用AV線路、后備的蓄電池以及PV作為重迭的電源，實(shí)現(xiàn)高可靠性照明。
最簡單的電源工作方式是當(dāng)AC是僅有的輸入電源、PCU1支持低壓DC照明系統(tǒng)的時(shí)候。具有單獨(dú)安裝到AC線上的PCU1的這樣一種系統(tǒng)是一種可行的高效照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有極低的連接部分功率損耗，通過降低能耗，該系統(tǒng)可以自行承受這一損耗。通過將蓄電池子系統(tǒng)簡單連接到上述基本系統(tǒng)，用戶實(shí)現(xiàn)附加供電方式，滿足維持照明的不間斷DC供電的工作要求。再一種供電方式是通過利用沒有蓄電池而具有AC輸入和PV板的PCU1實(shí)現(xiàn)的。按照這種方式，PV部分最好由DC負(fù)載吸收，由AC輸入提供補(bǔ)償。
按照再一種供電方式，其中PCV1可以用于孤立電源系統(tǒng)，沒有中央AC發(fā)電廠的電網(wǎng)支持。這樣一種系統(tǒng)在遠(yuǎn)離AC電網(wǎng)的區(qū)域內(nèi)是較理想的。對于這樣一個(gè)系統(tǒng)，利用安裝到一適當(dāng)?shù)腜V板上的PCU1和適當(dāng)?shù)目芍貜?fù)充電的蓄電池，太陽光照明和其它的DC負(fù)載可以通過包含一由DC變?yōu)锳C60赫的功率逆變器來滿足供電要求。
PCU1的優(yōu)異之處在于它能以充分的靈活性支持多種供電方式同時(shí)滿足照明和其它用電要求。其還可以向其它DC負(fù)載例如家用設(shè)備、微波爐，DC制冷裝置等供電。此外，還可以作為替選方案從除光電池(PV)以外的很多其它的各種電源例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)或由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的DC發(fā)電機(jī)來供電。
圖6表示具有帶翼散熱器28和連接端條29的PCU1的正視圖。
圖7和8分別表示關(guān)于兩個(gè)燈具和一個(gè)燈具用DC鎮(zhèn)流器的接線圖和技術(shù)要求。
圖9表示一具有外殼35，鉸式蓋36和鎖37的蓄電池箱體7。它是一為密封型鉛酸蓄電池而設(shè)計(jì)的熱塑性箱體。
圖10表示PCU1的方塊圖。AC輸入由DC整流器例如橋式電路進(jìn)行整流。功率因數(shù)校正裝置用于在AC輸入端處實(shí)現(xiàn)高的功率因數(shù)和低的總諧波畸變?？刂蒲b置和電壓調(diào)節(jié)器通過一些電路例如脈沖寬度調(diào)制和DC到DC切換的電源布局相互配合，以便通過電源結(jié)合裝置向照明鎮(zhèn)流器或其它適當(dāng)?shù)腄C負(fù)載提供標(biāo)稱26.6伏電壓。圖10還表明控制裝置和電壓調(diào)節(jié)器裝置可以進(jìn)一步相互配合，以便對PCU1的上工作電流進(jìn)行限幅，以及在檢測到短路時(shí)關(guān)斷PCU1的直流輸出。這種短路檢測電路持續(xù)地和動(dòng)態(tài)地起作用，因此可在任何時(shí)間重新復(fù)位到正常工作狀態(tài)。包含一些可編程電壓的其它電壓也是可用的，例如13.3、26.6、39.9伏等，用以支持更高電壓串聯(lián)的蓄電池系統(tǒng)和控制要求。
蓄電池欠電壓遮斷裝置在電荷缺乏的情況下斷開蓄電池，以便防止過放電，過放電會(huì)促使蓄電池產(chǎn)生化學(xué)性和物理性的傷害。PV電壓調(diào)節(jié)器和抑制器是一種功率調(diào)節(jié)器/控制器，用于抑制暫態(tài)電壓，以及防止由PV板向蓄電池的過充電。
圖11是一包含天然氣廢熱發(fā)電(Cogeneiation)的照明供電系統(tǒng)的另一實(shí)施例。AC電源50通常由包括DC功率整流器51和控制裝置52在內(nèi)的PCU1整流為DC功率，或在其它情況下按照PCU1的工作指定。然而，以氣體作為燃料的DC發(fā)電機(jī)53形式的廢熱發(fā)電機(jī)由天然氣源54接收天然氣作為基本能源，并將其變換為DC功率，以便維持建筑物照明系統(tǒng)55，例如電子鎮(zhèn)流的熒光燈具。這種系統(tǒng)通過利用建筑物照明系統(tǒng)55改變用戶要求可以形成更平衡更可預(yù)測的功率需求曲線，以氣體能源作為補(bǔ)充，因此，來減輕由公用電站提供的峰值功率。這樣可以降低需求電荷。
廢熱發(fā)電系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行用以向照明負(fù)載55供電，并且不需要高成本的60赫的同步功率逆變器，以便通過AC電力線50返送。
燃?xì)釪C發(fā)電裝置53通過PCU1的輔助DC輸入端連接到建筑物照明系統(tǒng)55，使建筑物照明系統(tǒng)55投入工作。
正如在所提出的權(quán)利要求中所提出的，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，其它的實(shí)施例也可應(yīng)用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種電源系統(tǒng)，適用于照明和其它最終用途應(yīng)用系統(tǒng)，用以利用常規(guī)的照明燈具維持正常的照明用電以及維持需要DC電源的其它最終用途的供電，所述電源系統(tǒng)包含電源控制裝置，用于由一個(gè)電源接收多頻率的AC交流功率或者由一電源接收替代性直流功率，以及用于提供所需的經(jīng)調(diào)節(jié)的低壓DC電功率輸送到在所述照明燈具內(nèi)的電壓適配的一或多個(gè)燈和/或至少一個(gè)DC可兼容的最終用途的負(fù)載裝置；所述電源控制裝置將所述AC電功率變?yōu)镈C調(diào)壓的電功率；所述電源控制裝置將所述由AC轉(zhuǎn)換為DC調(diào)壓的電源與所述替代性DC電源組合，用于向至少一個(gè)DC可兼容負(fù)載供電；所述電源控制裝置改變所述經(jīng)整流變換的DC輸出電壓，作為控制由所述替代DC電源輸送的功率的一種方式；以及所述電源控制裝置向一個(gè)或多個(gè)電負(fù)載供電，無論是否利用替代DC電源向所述至少一個(gè)DC可兼容負(fù)載供電。
2.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于還包含所述電源控制裝置，它將在所述DC輸出側(cè)的電流限制到一由所述電源控制裝置的最大功率容量規(guī)定的明確上限同時(shí)繼續(xù)輸出功率。
3.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于還包含所述電源控制裝置，當(dāng)檢測到在所述電源控制裝置的輸出端之間短路時(shí)，中斷所輸送的輸出功率。
4.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述替代DC電源是一可重新充電的蓄電池，以及所述AC電源有故障時(shí)，所述蓄電池繼續(xù)向所述至少一個(gè)DC可兼容的負(fù)載供電，利用所述電源控制裝置的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓，使處于靜止備用方式的所述可重新充電的蓄電池以最佳方式保持充電狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述的可重新充電蓄電池，在向所述電源控制裝置輸入的所述AC電壓中斷時(shí)，投入工作以便維持所述至少一個(gè)DC可兼容的負(fù)載。
6.如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述電源控制裝置，在沒有后援電源的情況下，在由所述蓄電池的端電壓所測到的蓄電池充電狀態(tài)降低于預(yù)定值時(shí)，將所述可重新充電蓄電池與所述至少一個(gè)DC可兼容的負(fù)載電隔離。
7.如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于倘若所述蓄電池完全充電，所述電源控制裝置中斷由其它所連接的DC電源向所述蓄電池的供電。
8.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述替代DC電源是能量變換器，其將一種能源變換為可電兼容的DC電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述替代DC電源是一太陽能光電池盤。
10.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述替代DC電源是一光電燃料電池。
11.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述替代DC電源是以燃料礦物作為燃料的內(nèi)燃機(jī)械驅(qū)動(dòng)的DC發(fā)電機(jī)。
12.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述替代DC電源是燃?xì)釪C廢熱發(fā)電裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述燃?xì)釪C廢熱發(fā)電裝置是一熱光電式廢熱發(fā)電裝置。
14.如權(quán)利要求12所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述的燃?xì)釪C廢熱發(fā)電裝置是一燃料電池發(fā)電裝置。
15.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述替代DC電源產(chǎn)生所需的DC功率。
16.如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄電池與一能量變換器組合成電源組合，所述能量變換器將一個(gè)能量源轉(zhuǎn)變?yōu)榭呻娂嫒莸闹绷麟妷骸?br> 17.如權(quán)利要求16所述的電源裝置，其特征在于所述電源組合按比例將功率輸送到所述的負(fù)載。
18.如權(quán)利要求16所述的電源裝置，其特征在于所述電源組合作為一種電源負(fù)載調(diào)平器按比例向所述負(fù)載輸送功率。
19.如權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于所述用于由電源接受AC電流的電源控制裝置的功率因數(shù)被校正到幾近于1，使非常低的總諧波畸變被映射(reflect)給所述AC電源。
20.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述電源控制裝置和所述替代性DC電源被配置靠近多DC負(fù)載的照明網(wǎng)絡(luò)且位于其中心，所述多個(gè)DC負(fù)載形成一集群。
21.如權(quán)利要求20所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述集群是將低壓電纜長度以及因此使功率消耗電壓降降至最小的一種裝置。
22.如權(quán)利要求20所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述集群是，即使在所述中心電源不論發(fā)生何種中斷的情況下，保證對于供電區(qū)域當(dāng)?shù)氐墓╇娡暾缘囊环N方式。
23.如權(quán)利要求20所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述集群由常規(guī)高壓AC電纜供電，該電纜相對于所述支持DC的電纜具有成比例的較長長度。
24.如權(quán)利要求20所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述集群使用多個(gè)電源控制裝置，每一所述電源控制裝置具有其自身的集群并且集中由單一常規(guī)高壓AC電纜供電，該電纜相對于所述DC后援電纜具有成比例的較長長度。
25.如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄電池與能量變換器成電源組合形式組合于封裝容器中，用于向所述DC可兼容的一或多個(gè)負(fù)載供電。
26.如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池與一能量變換器成電源組合形式組合，運(yùn)行時(shí)向DC可兼容的一或多個(gè)負(fù)載供電，正像在一非電網(wǎng)孤立維持的電源系統(tǒng)中一樣，沒有中央電網(wǎng)提供的AC電源的支持。
27.如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述電源控制裝置在對于在中央電網(wǎng)電源之外的所有替代電源而言的所述電網(wǎng)中作為一中央電源控制點(diǎn)，以及其中所述電源控制裝置還利用當(dāng)?shù)氐腁C發(fā)電站電源。
全文摘要
一種DC電源系統(tǒng),能夠向所有最終用途供電例如維持需要DC電源的照明燈具的正常照明狀態(tài)以及其它DC可兼容的負(fù)載運(yùn)行。一電源控制和變換裝置由公用電站或類似AC電源接收AC電功率并將AC功率變換為DC功率,并按低DC電壓將DC電功率輸送到照明燈具或其它DC可兼容的最終用途?？梢詫⑻娲囊换蚨鄠€(gè)DC電源連接到該裝置并且在該裝置內(nèi)部與變換電源組合向負(fù)載供電。一種備用可重新充電蓄電池用作另一DC電源并且在線路電源中斷過程中維持供電。另一DC電源例如光電池或DC電源可供選擇連接到電源控制裝置,以便按適當(dāng)比例向DC負(fù)載提供DC電功率。在另一實(shí)施例中,可以將各種電源例如燃?xì)怛?qū)動(dòng)的廢熱發(fā)電裝置連接到該電源裝置上以便提供DC電功率。這種裝置還可以用在沒有AC電網(wǎng)電源的孤立用電場合。
文檔編號(hào)H02J4/00GK1229533SQ98800656
公開日1999年9月22日 申請日期1998年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月19日
發(fā)明者W·G·維爾赫爾姆 申請人:尼克斯特克電力系統(tǒng)公司