一種穩壓穩頻不間斷電源設備及實現不間斷電源穩壓穩頻的電力供應方法與流程

2023-06-22 03:40:41

本發明涉及穩壓穩頻電源技術領域，尤其是涉及一種穩壓穩頻電力供應技術，具體的涉及一種穩壓穩頻不間斷電源設備及實現不間斷電源穩壓穩頻的電力供應方法。

背景技術：

穩壓穩頻設備在電力發電領域對電網的安全及穩定起著決定性的作用，隨著可再生能源的發展對於穩壓穩頻設備的容量及效率要求越來越高，現有的技術大多以電子調頻穩壓為主，但其容量比較有限，對不穩定電源的波動範圍及電力負載波動承載力比較有限。特別是海浪能發電領域，尤其是機械傳動式的波浪能發電領域，其周期變化很不穩定，而且力度時大時小發電隨著海浪來回波動而不穩定的變化，對於電力併網極其不利，如果在每一臺發電機之間安裝慣性飛輪會增加整個發電系統的造價成本，另外在慣性飛輪的作用下也不能更好的吸收不穩定波浪能來回擺動中的薄弱動力。如應用其它液壓蓄能穩頻發電技術對整個系統的效率及造價成本都比較不利，而且使用壽命也極其有限。

技術實現要素：

為了克服現有產品技術的諸多不足，本發明提供了一種穩壓穩頻的不間斷電源設備，其目的在於提供一種可適應於發電系統中較高的功率波動變化範圍給予穩定控制在一定的電壓及電頻率波動變化較小的範圍內，可用於直接或間接性的電力併網或電力供給。同時本發明還可提高電網電力供應的穩定性及發電輸出容量、提高發電效率，同時確保發電系統電力電壓與頻率輸出的穩定性，並在不穩定電源電力控制轉換裝置與慣性飛輪蓄能裝置的組合下提高電力吸收與轉換效率，最大限度的提高整個發電系統的發電效率。根據本發明提供的一種穩壓穩頻的不間斷電源設備及實現不間斷電源的穩壓穩頻的電力供應方法，其產品負載承載適應範圍大、對發電系統不穩定性適應能力強，而且轉換效率高、電力輸出供應容量大，以及可適應發電系統功率波動變化範圍大，可廣泛應用於多種綠色能源發電領域且不限於發電領域，還可以用於不間斷電源的電力供應或不間斷電源電力供應的輔助控制系統。

本發明一方面提供了一種穩壓穩頻的不間斷電源設備，其包括不穩定電源電力控制轉換裝置，其吸收接入至少一個不穩定電源；慣性飛輪蓄能裝置，其在不穩定電源電力轉換裝置的驅動下做旋轉運動，同時在自身的慣性作用力下驅動不穩定電源電力轉換裝置做不間斷電力輸出；所述不穩定電源電力轉換裝置包括至少一組電機總成，其吸收接入不穩定電源，並把這種不穩定電源在電機的作用下驅動所述慣性飛輪蓄能裝置，同時在慣性飛輪的作用下轉換為勻速旋轉運動的動能，同時在不穩定電源電力跌落或失效的情況下利用慣性飛輪的慣性力驅動電機發電，保持穩定且不間斷的電力輸出。

進一步地，所述的不穩定電源電力控制轉換裝置，包括：穩頻控制器；電機總成；所述穩頻控制器吸收接入不穩定電源並轉換為可控的穩頻交流電驅動所述電機旋轉從而驅動所述慣性飛輪蓄能裝置，同時慣性飛輪蓄能裝置驅動所述電機發電，保持穩定的不間斷電力輸出。

進一步地，所述的電機總成為具有霍爾磁極感應裝置的永磁電動機和發電機為一體的永磁電機，所述的霍爾磁極感應裝置把永磁電機的磁極位置信號傳送至所述穩頻控制器，穩頻控制器控制永磁電機的最高轉速頻率同時實現穩頻交流電力的輸出，同時在不穩定電源電力跌落或失效的情況下利用慣性飛輪的慣性力驅動永磁電機發電，保持穩定的不間斷的電力輸出。

進一步地，所述的穩頻控制器為雙路調頻智能控制器，其中一路調頻控制器根據不穩定電源電力的供應情況調整電機的轉速，以達到更高效率的穩壓蓄能效果，另一路調頻控制器在接收不穩定電源電力的同時給予首先優選的消耗並轉換不穩定電源的最低輸送功率，同時吸收慣性飛輪蓄能裝置的動能反充電機發電的電力，且保持穩定的供電電壓及供電頻率並保持不間斷的電力輸出。

可選地，所述的不穩定電源電力控制轉換裝置包括有刷永磁直流電機和穩頻控制器，其外部不穩定電源經整流後驅動有刷永磁直流電機同時驅動慣性飛輪蓄能裝置，同時在不穩定電源電力跌落或失效的情況下利用慣性飛輪的慣性力驅動有刷永磁直流電機發電，經穩頻控制器調頻穩壓後保持不間斷的電力輸出。

可選地，所述的不穩定電源電力控制轉換裝置包括至少一組備用電源，其連接所述穩頻控制器。

進一步地，所述的備用電源為電池和/或油電動力系統，所述當不穩定電源電力供應跌落或失效時穩壓控制器的電力由所述電池提供，或經慣性飛輪蓄能裝置驅動電機發電保持穩定的電力供應的同時，起動油電動力系統繼續供電。

本發明另一方面提供了一種實現不間斷電源的穩壓穩頻的電力供應方法，其特徵在於所述的方法包括：不穩定電源電力控制轉換裝置，其吸收連接至少一個不穩定電源，並把這種電源在電動機的作用下驅動慣性飛輪蓄能裝置同時在慣性飛輪的作用下轉換為勻速旋轉運動的動能，同時把這種動能驅動電機發電並保持穩定的電力輸出。

進一步地，所述的不穩定電力控制轉換裝置包括穩頻控制器，所述的穩頻控制器為雙路調頻智能控制器，其中一路調頻控制器根據不穩定電源電力的供應情況調整電機的轉速，以達到更高效率的穩壓蓄能效果，另一路調頻控制器在接收不穩定電源電力的同時給予首先優選的消耗並轉換不穩定電源的最低輸送功率，同時吸收慣性飛輪蓄能裝置的動能反充電機發電的電力，且保持穩定的供電電壓及供電頻率並保持不間斷的電力輸出。

可選地，所述的不穩定電力控制轉換裝置包括至少一組備用電源，其連接所述穩頻控制器。

進一步地，所述的備用電源為電池和/或油電動力系統，當不穩定電源電力供應跌落或失效時所述穩壓控制器的電力由所述電池提供，或經慣性飛輪蓄能裝置驅動電機發電保持穩定的電力供應，同時起動油電動力系統繼續供電。

本發明提供的穩壓穩頻設備還可應用於用電場所作為不間斷備用電源供應輔助配套設備，其可根據用電設備的功率大小配置慣性飛輪及電機的參數數據，其具有反映靈敏、功率損耗小等特點。

根據本發明提供的一種穩壓穩頻不間斷電源設備及實現不間斷電源的穩壓穩頻的電力供應方法，能夠帶來至少以下有益效果：

1、電力轉換效率高、應對發電系統穩壓穩頻功率適應範圍大。由於本發明提供的電機與慣性飛輪在發電系統供電功率突然加大的情況下，可以吸收並存儲發電系統中的多餘電力，並在發電系統電力供應跌落或失效時保持穩定的電力供應，而且電動機和發電機可以為一體永磁發電機，具有電力轉換效率高的特點。

2、負載承載力大、設備供電容量大。由於本發明的慣性飛輪具有一定的蓄能能力，但在負載突然加大時，慣性飛輪和不穩定電源在不穩定電源電力控制轉換裝置的作用下保持比較穩定的電力供應能力。

3、發電系統功率波動範圍大適應力強，可提高發電系統的電力吸收及轉換效率同時降低系統的穩壓穩流的造價成本。本發明可對發電系統中的多個發電機多個相互集成為共用一個穩壓穩頻電源，特別是對海浪能發電系統中的多個發電設備經整流後多路並聯或串聯組合形式共用一個穩壓穩頻設備，且可適應於較大的功率波動並給予相應的控制達到穩壓穩頻的效果，具有對整個發電系統起到節省穩壓穩流的造價成本，並最大限度的提高電力的供應效率。

4、作為不間斷電源，電力供應平穩。在電力供應過程中，如遇突然停電對用電設備不存在突然間接性的電力切換停頓反映，可以更好的保護用電設備。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施方式中具有電機、穩頻控制器、慣性飛輪組合的一種穩頻穩壓設備組合示意圖；

圖2是本發明實施方式中具有電機、穩頻控制器、油電動力系統備用電源、慣性飛輪組合的一種穩頻穩壓設備組合示意圖；

圖3是本發明實施方式中具有電機、穩頻控制器、油電動力系統備用電源、電池備用電源、慣性飛輪組合的一種穩頻穩壓設備組合示意圖。

附圖標記：

1-不穩定電源電力輸入端；2-不穩定電源電力控制轉換裝置；3-穩頻控制器；4-電機；5-備用電源；6-電池；7-油電動力系統；8-慣性飛輪；9-霍爾磁極感應裝置；10-穩壓穩頻電力輸出端。

具體實施方式

參照圖1-3，本發明一方面提供了一種穩壓穩頻不間斷電源設備，其包括穩頻控制器3；電機4；電池6；油電動力系統7；慣性飛輪8；所述的電池6、油電動力7為備用電源5的選用組成部分，所述穩頻控制器3和電機4已經備用電源5為不穩定電源電力控制裝換裝置2的選用組成部分。

參照圖1，所述的電機4為有刷永磁直流電機，不穩定電源電力輸入端1電力經整流後輸入連接穩頻控制器3的同時輸入電機4並驅動慣性飛輪8旋轉，當不穩定電源電力輸入端1電力輸入過高時點擊驅動慣性飛輪旋轉蓄能且具有一定的穩壓穩流作用，當不穩定電源電力輸入端1電力輸入過低時，慣性飛輪8驅動電機4發電與不穩定電源電力輸入端1輸送電力共同供電至穩頻控制器3，同時經穩頻控制器3調頻穩壓後連接至穩頻穩壓電力輸出端10並輸送電力。

參照圖2和圖3，所述電機4為具有霍爾磁極感應裝置9的永磁電動機和發電機為一體的永磁電機，所述霍爾磁極感應裝置9把電機磁極的位置信號傳送至所述穩頻控制器3，所述穩頻控制器3根據電機4的磁極位置信號驅動電機旋轉。所述不穩定電源電力輸入端1電力輸入連接穩頻控制器3，經穩壓穩頻後連接驅動電機4從而驅動慣性飛輪8，當不穩定電源電力輸入端1輸入電壓過高時電機4驅動慣性飛輪8蓄能並穩住電壓，當不穩定電源電力輸入端1輸入電壓過低時慣性飛輪8驅動電機4發電，同時與穩頻控制器3共同供電輸送至穩頻穩壓電力輸出端10並保持不間斷穩頻穩穩壓的電力輸送。另外穩頻控制器同時可以增加連接備用電源5，所述備用電源5為單獨的以數組電池6組合配套供電，確保在不穩定電源電力輸入端1電力輸送跌落或失效時繼續保持穩定的電力供應，或者同時可增加配備油電動力系統7，當不穩定電源電力輸入端1電力輸送跌落或失效時起到油電動力系統7繼續保持穩定的電力供應。

其它實施例：結合上述實施例，所述的穩頻控制器3為雙路調頻智能控制器，其中一路調頻控制器根據不穩定電源電力輸入端1的電力供應情況調整電機4的轉速，以達到更高效率的穩壓蓄能效果，另一路調頻控制器在接收不穩定電源電力輸入端1的電力的同時，給予首先優選的消耗並轉換不穩定電源電力輸入端1電力的最低輸送功率，同時吸收慣性飛輪4的動能反充電機4發電的電力，且保持穩定的供電電壓及供電頻率傳送至穩頻穩壓電力輸出端10並保持不間斷的電力輸出。

上述實施例對本發明的工作原理及結構組合方式做了相應描述，但本發明並不限定於以上實施方式。例如在本發明的基礎上增加相應的電機或多個電機與發電機分體共軸串聯組合，或者電機磁極可以是電勵磁方式或者是雙饋電機。還有上述實施例中的電機與慣性飛輪可多組多個相互組合，以確保在不穩定電源供應超容量時起到其它穩壓蓄能組，以確保可承載更大功率容量。另外本發明的電機4和慣性飛輪8可根據需要設置為真空式磁懸浮組合方式。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的原理基礎之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。