[实用新型]一种具备能量回收功能的UPS系统

说明书

本实用新型涉及一种UPS系统，更具体地说，是涉及一种具备能量回收功能的UPS系统。

高铁和地铁已经成为人们日常出行方便的交通工具，其优势显而易见。电车尤其是地铁的运行特点是频繁的启动与制动，制动过程时会产生大量电能，这些能量的回收具有重大节能意义。

从目前发展情况来看，对电车制动所产生能量主要有三种处理方式：第一种方式是电阻吸收，例如上海地铁一号线，这种技术将地铁制动产生的能量通过电阻转化为热能消耗掉。第二种方式是能量回馈，主要被欧洲许多国家采用，它利用逆变器回路将列车再生制动电能由直流电转换为与系统等电压、同频率、同相位的交流电供给变电站其它负荷。第三种方式是能量存储，它在直流母线上接一个能量存储电源，存储列车再生制动时产生的能量，主要包括超级电容技术、飞轮技术等。

然而，上述方式都各自存在着缺陷。第一种方式显然是没有对能量进行有效的回收利用，这样不仅巨大的制动能量被白白浪费掉，并且给地铁站内的空调系统造成巨大的负担。第二种方式虽然实现了对能量的回收，但应用功能不十分可靠。由于制动产生的电能是不恒定的电能，有可能对电网造成影响，严重的甚至会造成站内电网瘫痪。所以很多电力公司都拒绝这种回馈电能直接接入市电电网。第三种方式由于受到能量存储设备本身能量密度低、回收效率不高等技术的限制，想完全回收容量很大的电车系统制动能量，其成本较高，体积很大。且回收效率不高，应用也极为不成熟。另一方面，由于地铁等电车站内有很多重要负载，站内一般都配备UPS/EPS系统，对这些负载不间断的提供高质量电源供电。

本实用新型的目的在于提供一种在不对电网造成任何影响的同时，在地铁或高铁制动过程中高效回收能量、提高电能的利用效率的UPS系统。

本实用新型的技术方案为：一种具备能量回收功能的UPS系统，包括交流母线输入端、直流母线输入端、交流母线输出端和电池柜，其中，在交流母线上从输入端至输出端依次连接有整流器、逆变器和开关，直流母线的输入端经单向DC‑DC变换器与整流器的输出端连接，电池柜的一端接地、另一端经双向DC‑DC变换器与整流器的输出端连接，整流器上设有控制端，整流器的控制端与单向DC‑DC变换器的输出端相连、它们之间设有功率分配控制器。

本实用新型的技术方案为：一种具备能量回收功能的UPS系统，包括交流母线输入端、直流母线输入端、交流母线输出端和电池柜，其中，在交流母线上从输入端至输出端依次连接有整流器、逆变器和开关，直流母线的输入端经单向DC‑DC变换器与整流器的输出端连接，电池柜的一端接地、另一端经双向DC‑DC变换器与整流器的输出端连接，整流器上设有控制端，整流器的控制端与单向DC‑DC变换器的输出端相连、它们之间设有功率分配控制器。

上述的一种具备能量回收功能的UPS系统，在交流母线上连接有旁通路，该通路上设有静态切换开关，以确保供电的可靠性。

上述的一种具备能量回收功能的UPS系统，所述的功率分配控制器的输出端与整流器的控制端连接、其输入端与单向DC‑DC变换器的输出端连接。

本实用新型采用上述的连接方式，将电车系统的直流母线直接连接至该UPS系统的直流母线输入端，再通过UPS的逆变器向负载供电，使其与市电电网系统完全隔离，在对电网电能质量不造成任何影响的同时实现了在电车制动过程所产生能量的高效回收利用；单向DC‑DC变换器的输出端通过功率分配控制器连接至整流器的控制端，检测单向DC‑DC变换器的输出功率，并通过功率分配器的输出控制整流器，使整流器的输出功率相应减少，以实现对UPS供电系统中回收的能量充分利用；此系统的设计理念为改变原有的电阻耗能式的电车铁制动过程的能量回收方式，通过对现有成熟的UPS供电系统的部分改进来实现电车制动过程中的能量回收，实现电车制动能量高效回收，提高能源利用率，同时保证能量回收系统与电网可靠隔离，能量回收不会对电网产生任何影响。

图1为本实用新型的总体结构图；

图2为本实用新型的内部连接原理图。

图中：1为交流母线输入端 ，2为交流母线输入端 ，3为交流母线输出端 ，4为电池柜 ，5为整流器 ，51为整流器的输出端 ，52为整流器的控制端 ，6为逆变器 ，7为开关 ，8为单向DC‑DC变换器 ，81为单向DC‑DC变换器的输出端 ，9为双向DC‑DC变换器 ，10为功率分配控制器 ，11为旁通路 ，12为静态切换开关 。