专利名称：用于不间断供电的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于不间断供电的设备，包括:整流器、用于存储电能的蓄能器、逆变器、开关装置和控制装置。所述整流器可借助整流器输入端连接到供电网上。蓄能器连接到整流器的整流器输出端和逆变器的逆变器输入端上。在逆变器的逆变器输出端上可连接待保护的网络或待保护的用电器。整流器输入端或供电网可通过开关装置与逆变器输出端连接并且可借助控制装置控制和/或调节整流器、逆变器和开关装置。
背景技术：
现有技术公开了许多这种用于不间断供电的设备、简称为USV。此外，在此区分为非在线式 USV (Offline-USV)和在线式 USV (Online-USV)0Offline运行的USV、亦称为依赖电压和频率的USV (VFD-USV)或被动的USV在供电网无故障时将电流直接从供电网通过闭合的开关装置导向待保护的网络或待保护的负载。此外，由整流器的输入端供电，该整流器向电蓄能器充电。当电网供应故障时，借助开关装置进行转换并且由整流器或蓄能器馈电的逆变器的输出端与待保护的网络或待保护的负载连接。在Online运行的USV、亦称为不依赖电压和频率的USV (VF1-USV)、持续运行的USV、双转换器USV等中，供电网被导向整流器的输入端，该整流器向蓄能器馈电。待保护的网络或待保护的用电器由逆变器供电，该逆变器在供电网无故障时、即在整流器输入端上存在电网电压时通过整流器获取必要的电能并且在电网故障时由蓄能器供电。通过逆变器由整流器和逆变器之间的所谓的中间电路的直流电压产生逆变器输出端上的交流电压。为了提高供电安全性，在VF1-USV中开关装置使得所谓的旁路电路成为可能，所述开关装置在整流器和逆变器的功能无故障时将供电网通过整流器和逆变器与待保护的网络或待保护的用电器连接，所述旁路电路将供电网和待保护的网络或待保护的用电器通过开关装置绕过整流器和逆变器连接起来。在整流器或逆变器中出现故障时，连接的用电器被转接到旁路上并且因此被继续供电。Offline-USV和Online-USV的拓扑学可彼此相应。原则上它们可在不同的位置上以及开关装置的任务上有所区别。因此，在USV元件以及控制装置被适合设计的情况下，Offline-USV可转换为Online-USV并且可反之进行。在由本申请人制造和销售的Online-USV中，控制装置包括三个通过CAN总线连接的控制部分，其中，一个控制部分用于控制和/或调节整流器，一个控制部分用于控制和/或调节逆变器并且一个控制部分用于控制和/或调节开关装置。每个控制部分具有一个自身集成的辅助供电装置，其向控制部分供应辅助电流。当一个控制部分或供应该控制部分的辅助供电装置故障时，该控制部分不可向连接到USV上的网络或负载供电。此外，在每个控制部分中集成有传感器，借助其可测量整流器或逆变器输入端或输出端或USV其它位置上的各种电气参数。为此，每个控制部分通过测量导线与测量位置连接。在部分测量导线上产生高电压，其有时会受到干扰源影响，如果没有足够的措施来避免测量受到干扰，则可导致受干扰的测量结果。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是改善开头所提类型的用于不间断供电的设备，以提高可靠性并降低易受干扰性。尤其是也应降低电气参数测量的易受干扰性。本发明所基于的任务通过一种设备来解决:所述设备具有至少两个用于辅助供电的器件并且每个用于辅助供电的器件与第一控制部分的用于辅助供电的输入端和第二控制部分的用于辅助供电的输入端连接，以便向控制部分供应电能。根据本发明的设备可具有至少两个用于辅助供电的、设有至少一个、优选两个输出端的器件。在所述输出端上可分接辅助电压。如果每个用于辅助供电的器件设有一个输出端，则用于辅助供电的器件的每个输出端与第一控制部分的用于辅助供电的输入端和第二控制部分的用于辅助供电的输入端连接。如果每个用于辅助供电的器件设有二个输出端，则第一和第二用于辅助供电的器件的两个输出端中的第一输出端可与第一控制部分的用于辅助供电的输入端连接并且第一和第二用于辅助供电的器件的两个输出端中的第二输出端可与第二控制部分的用于辅助供电的输入端连接。用于辅助供电的器件的两个输出端优选这样相互脱耦，使得在一个输出端例如因短路而故障时，同一用于辅助供电的器件的另一输出端保持无损的状态。此外，控制部分的两个输入端也优选这样脱耦，使得一个用于辅助电流的输入端上的故障保持不影响同一控制部分的另一输入端。与现有技术不同，设置多个与控制装置分开的用于辅助供电的器件。与现有技术不同，所述用于辅助供电的器件也不再特别分配给一个控制部分并且也不是控制部分的集成部分。因此，在本发明的控制部分上并不产生相对高的电压，所述高电压产生在辅助供电装置的输入端上并且在传统的具有集成的辅助电流装置的控制部分中也出现在控制部分上。更确切地说，每个用于辅助供电的器件可向第一控制部分和/或第二控制部分供应辅助能量。因此辅助供电装置也冗余地构造。有利的是，在辅助供电装置无故障时，两个用于产生辅助电流的器件这样运行，使得其只需提供所需功率的一半，这降低了用于辅助供电的器件的负荷、尤其是热负荷并且因此提高了用于辅助供电的器件的使用寿命。有利的是，用于辅助供电的器件为相同地构造的电路装置。这尤其简化了根据本发明的设备的制造。每个用于辅助供电的器件可具有第一输入端、第二输入端和第三输入端和(必要时)第四输入端。通过这些输入端该器件可与整流器输入端、逆变器输出端、蓄能器或开关装置的输入端连接。可通过这三个或四个输入端中的每一个向用于辅助供电的器件供电。根据本发明的电路装置的控制装置可以具有两个控制部分，所述两个控制部分至少关于开关装置冗余地构造并且借助第一控制部分可同时控制或调节整流器和开关装置并且借助第二控制部分可同时控制或调节逆变器和开关装置。还可能的是，控制部分之一或两个控制部分也关于整流器和/或逆变器冗余地构造，使得借助关于整流器或逆变器也冗余的控制部分可同时控制或调节整流器、逆变器和开关装置。在根据本发明的设备中可以并非像现有技术中那样设置三个控制部分，而是仅设置两个控制部分。同时优选这样构造所述控制部分，使得至少开关装置可借助每个控制部分被控制和/或调节并且整流器、逆变器和开关装置也可能借助控制部分之一或借助每个控制部分被控制和/或调节。原则上一个唯一的控制部分对于所述设备的运行已经足够。通过根据本发明设置的冗余提高了可靠性，虽然与现有技术相比控制部分的数量减少。有利的是，控制部分由相同地构造的电路装置构成，即使控制部分并不用于控制或调节逆变器、整流器和开关装置。由此确保两个控制部分可执行至少开关装置和可能的逆变器、整流器和开关装置的控制或调节。此外，可通过使用相同的电路装置简化设备的制造。控制部分可被编程，其中控制部分的程序设计可如下加以区分:借助两个控制部分的第一控制部分可在第一控制部分无故障时至少控制和/或调节整流器并且借助控制部分的第二控制部分可在第二控制部分无故障时至少控制和/或调节逆变器。可通过程序设计将整流器或逆变器分配给每个控制部分，控制部分可在控制装置无故障的运行中控制所分配的元件。此外，当例如一个控制部分故障时，也可将开关装置和/或其他的元件分配给另一控制部分。通过在控制装置无故障时将整流器分配给第一控制部分并且将逆变器分配给第二控制部分，在控制装置无故障时确保了控制部分不被满载、尤其是热负荷，这使得控制部分的使用寿命提闻。在第一控制部分故障时可由第二控制部分控制和/或调节逆变器和开关装置和(必要时)整流器，并且在第二控制部分故障时，可由第一控制部分控制和/或调节整流器和开关装置和(必要时)逆变器。根据本发明的设备可具有用于测量电压和/或电流的各传感器，每个传感器通过传感器的传感器输出端可与正好一个控制部分连接并且借助每个传感器可将待测量的参数转换为低电压信号、尤其是保护低电压信号，该信号可通过连接传感器和控制部分的导线被输入给控制部分。至少部分传感器可相互成对地配置，并且用于测量相同电气参数的传感器对的传感器可与设备的触点或导线连接，并且传感器对的一个传感器可与第一控制部分连接并且传感器对的另一传感器可与第二控制部分连接。借助所述传感器可测量整流器输入端、整流器输出端、蓄能器、逆变器输入端、逆变器输出端、开关装置的朝向供电网一侧和/或开关装置的朝向待保护的网络或待保护的负载一侧上的电压。在控制部分中测量信号可用于调节和/或控制整流器、逆变器和/或开关装置。传感器可由相同地构造的电路装置构成。控制部分优选通过通信总线、例如CAN总线相互连接。
下面借助实施例说明来解释本发明的其它特征和优点。附图如下:图1为根据本发明的Online-USV的示意图。
具体实施例方式根据本发明的USV在图1中被单极地示出，即仅示出USV的电力线，而并未示出USV的零线。同样，直流电压被双极地示出。根据本发明的USV具有整流器1、蓄能器2、逆变器3和开关装置4。整流器I的输入端与供电网ACl连接。整流器I的输出端一方面与蓄能器2并且另一方面与逆变器3的输入端连接。逆变器3的输出端与待保护的网络AC3连接。开关装置4可根据开关位置将供电网AC2和待保护的网络AC3连接。如果整流器I和逆变器3无故障地工作并且供电网ACl也无故障，则通过整流器I和逆变器3向待保护的网络AC3供电。开关装置中断供电网AC2和待保护的网络AC3之间的直接连接。同时，由整流器I向蓄能器2供应来自整流器I输出端的电能。如果待保护的网络AC3通过供电网ACl经由整流器I和逆变器3的供电基于逆变器3的故障而中断且同时供电网AC2无故障，则通过开关装置4在供电网AC2和待保护的网络AC3之间产生直接连接。于是，供电绕过整流器I和逆变器3进行。相反，如果供电网ACl故障并且至少蓄能器2和逆变器3无故障，则开关装置4优选断开并且由蓄能器2通过逆变器3向待保护的网络供电。最后，当供电网AC1、供电网AC2以及蓄能器2或逆变器3均出故障时，则待保护的网络AC3的供电中断。就这点看,根据本发明的USV相当于传统的Online-USV。如开头对传统USV的说明，根据本发明的USV与传统的USV的区别在于控制装置、辅助供电装置和测量值采集装置的新的架构。新的控制装置由第一控制部分5和第二控制部分6构成。所述控制部分5、6由设置在电路载体上的电路装置构成。电路装置优选相同地构造并且区别仅在于程序设计，并且程序设计也可通过各结构元件的选择、开关位置或跳线来实现。这样构造控制部分5、6，使得其能够控制或调节整流器1、逆变器3和开关装置4。为此，控制部分5、6通过导线与所有三个元件、即整流器1、逆变器3和开关装置4连接。USV的所述三个元件1、3、4或仅两个元件的控制或调节同时进行。也可仅控制或调节元件1、3、4中的唯--个元件。通过控制部分5、6的程序设计可实现例如第一控制部分5在第一控制部分5无故障的状态下至少控制和/或调节整流器1，同样也可实现第二控制部分6在第二控制部分6无故障的状态下至少控制和/或调节逆变器3。一旦两个控制部分5、6之一出故障，则另一控制部分6、5可完全承担故障的控制部分5、6的功能。为了使一个控制部分5与另一控制部分6通信，两个控制部分5、6通过总线、优选通过CAN总线7相互连接。两个控制部分5、6由辅助供电装置为其运行供应电能。辅助供电装置包括两个用于辅助供电的器件8、9。这两个用于辅助供电的器件8、9相同地构造。它们各具有一个输出端，在该输出端上提供用于控制部分5、6的运行所需的电能。
用于辅助供电的器件8、9根据可供使用性从供电网AC1、待保护的网络AC3或蓄能器2获取电能，因此这两个用于辅助供电的器件8、9通过输入端和导线与供电网AC1、待保护的网络AC3或蓄能器2连接。这样设计用于辅助供电的器件8、9，使得其可同时向第一控制部分5和第二控制部分6供电。但优选通过程序设计这样构造器件8、9，使得其分别仅提供由两个控制部分
5、6同时接收的功率的一半并且因此在用于辅助供电的器件8、9无故障时只加载直至一半的额定功率，这相对于更大的负荷延长了用于辅助供电的器件8、9的使用寿命。最后，两个控制部分5、6与各传感器10连接，借助这些传感器可测量整流器I和/或逆变器3的输入端和/或输出端、蓄能器2或开关装置4上的电气参数并且将其转换为低电压信号。所述低电压信号通过导线被输入给控制部分5、6。在控制部分5、6中处理这些低电压信号，以控制和/或调节整流器1、逆变器3和/或开关装置4或者检查整流器1、蓄能器2、逆变器3和/或开关装置4的状态并确定故障。传感器10相互成对地配置，并且一个传感器对的传感器10测量相同的电气参数。传感器对的一个传感器10配置给控制部分5，而传感器对的另一传感器10与另一控制部分6连接，由此为两个控制部分5、6提供了相同的电气参数。由此也在传感器中确保了冗余。传感器10优选相同地构造。
权利要求
1.用于不间断供电的设备，包括:整流器(I)、用于存储电能的蓄能器(2)、逆变器(3)、开关装置(4)和控制装置(5、6)，其中所述整流器(I)借助整流器输入端可连接到供电网(ACl)上，蓄能器(2)连接到整流器(I)的整流器输出端和逆变器(3)的逆变器输入端上，在逆变器(3)的逆变器输出端上可连接待保护的网络(AC3)或待保护的用电器，整流器输入端或供电网(AC2)能够通过开关装置(4)与逆变器输出端连接并且借助控制装置(5、6)能够控制和/或调节整流器(I )、逆变器(2)和开关装置(4)，其特征在于，所述设备具有至少两个用于辅助供电的器件(8、9)并且每个用于辅助供电的器件(8、9)与第一控制部分(5)的用于辅助供电的输入端和第二控制部分(6)的用于辅助供电的输入端连接，以便向控制部分供应电能。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述用于辅助供电的器件(8、9)各具有一个输出端，在所述输出端上可分接辅助电压，其中每个输出端与第一控制部分(5)的用于辅助供电的输入端和第二控制部分(6 )的用于辅助供电的输入端连接。
3.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述用于辅助供电的器件(8、9)各具有二个输出端，在所述输出端上可分接辅助电压，其中用于辅助供电的器件(8、9)的两个输出端中的第一输出端与第一控制部分(5)的用于辅助供电的输入端连接并且两个输出端中的第二输出端与第二控制部分(6)的用于辅助供电的输入端连接。
4.根据权利要求1至3之一的设备，其特征在于，所述用于辅助供电的器件(8、9)为相同地构造的电路装置。
5.根据权利要求1至4之 一的设备，其特征在于，每个用于辅助供电的器件(8、9)具有第一输入端、第二输入端和第三输入端，通过第一输入端该器件与整流器输入端连接，通过第二输入端该器件与逆变器输出端连接，并且通过第三输入端该器件与蓄能器(2)连接。
6.根据权利要求1至5之一的设备，其特征在于，所述控制装置(5、6)具有两个控制部分(5、6)，所述控制部分冗余地构造并且借助所述控制部分(5、6)能够同时控制或调节整流器(I)和开关装置(4 )或者逆变器(3 )和开关装置(4 )。
7.根据权利要求6的设备，其特征在于，所述控制部分(5、6)是相同地构造的电路装置。
8.根据权利要求6或7的设备，其特征在于，所述控制部分(5、6)被编程、设置或通过输出端与其余的设备连接，其中控制部分(5、6)的第一控制部分(5)这样被编程、设置或通过输出端与其余的设备连接，使得在第一控制部分(5)无故障时能够由第一控制部分(5)至少控制和/或调节整流器(1)，并且控制部分(5、6)的第二控制部分(6)这样被编程、设置或通过输出端与其余的设备连接，使得在第二控制部分(6)无故障时能够由第二控制部分(6)至少控制和/或调节逆变器(3)。
9.根据权利要求6至8之一的设备，其特征在于，所述控制部分(5、6)被编程、设置或通过输出端与其余的设备连接，使得在第一控制部分(5)故障时能够由第二控制部分(6)控制和/或调节逆变器(3)和开关装置(4)，并且在第二控制部分(6)故障时能够由第一控制部分(5 )控制和/或调节整流器(I)和开关装置(4 )。
10.根据权利要求1至9之一的设备，其特征在于，所述设备具有用于测量电压和/或电流的传感器(10)，其中每个传感器(10)通过该传感器(10)的传感器输出端与正好一个控制部分(5、6)连接并且借助每个传感器能够将待测量的参数转换为低电压信号。
11.根据权利要求10的设备，其特征在于，至少部分传感器(10)相互成对地配置，其中用于测量相同电气参数的传感器对的传感器(10)与所述设备的触点或导线连接，并且传感器对的一个传感器(10)与第一控制部分(5)连接并且传感器对的另一传感器(10)与第二控制部分(6)连接。
12.根据权利要求10或11的设备，其特征在于，借助传感器(10)可测量整流器输入端、整流器输出端、蓄能器(2)、逆变器输入端、逆变器输出端、开关装置的朝向供电网(AC2)—侧和/或开关装置(4)的朝向待保护的网络(AC3)或待保护的负载一侧上的电压。
13.根据权利要求10至12之一的设备，其特征在于，所述传感器(10)为相同地构造的电路装置。
14.根据权利要求1至13之一的设备，其特征在于，所述控制部分(5、6)通过通信总线、例如CAN总线(7)相互连接。
15.根据权利要求1至14之一的设备，其特征在于，所述控制部分(5、6)被编程、设置或通过输出端与其余的设备连接，使得在第一控制部分(5)故障时能够由第二控制部分(6 )控制和/或调节逆 变器(3 )、整流器(I)和开关装置(4 )，和/或在第二控制部分(6 )故障时能够由第一控制部分(5)控制和/或调节逆变器(3)、整流器(I)和开关装置(4)。
全文摘要
本发明涉及一种用于不间断供电的设备，包括整流器、用于存储电能的蓄能器、逆变器、开关装置和控制装置，其中所述整流器借助整流器输入端可连接到供电网上，蓄能器连接到整流器的整流器输出端和逆变器的逆变器输入端上，在逆变器的逆变器输出端上可连接待保护的网络或待保护的用电器，整流器输入端或供电网能够通过开关装置与逆变器输出端连接并且借助控制装置能够控制和/或调节整流器、逆变器和开关装置，其中，所述设备具有至少两个用于辅助供电的器件并且每个用于辅助供电的器件与第一控制部分的用于辅助供电的输入端和第二控制部分的用于辅助供电的输入端连接，以便向控制部分供应电能。
文档编号H02J7/00GK103138339SQ20121050422
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月30日 优先权日2011年12月1日
发明者X·马丁 申请人:安奕极电源系统有限责任公司