吳培明 羅曉冬

摘要：本研究主要將純電動(dòng)汽車(chē)的大容量電池和無(wú)源逆變裝置結(jié)合，在保持電動(dòng)汽車(chē)原有性能的前提下，改造為具有一定容量、單相電壓220伏、三相電壓400伏的獨(dú)立交流電源，為用電負(fù)荷需求較小、環(huán)境噪音和尾氣排放要求較高的臨時(shí)重要用戶提供靈活便捷的應(yīng)急電源，現(xiàn)研究?jī)?nèi)容如下。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)不間斷電源;經(jīng)濟(jì)型;綠色環(huán)保;設(shè)計(jì)

在供電系統(tǒng)突發(fā)停電時(shí)，移動(dòng)不間斷電源能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)，向保供電的重要設(shè)備實(shí)現(xiàn)不間斷供電，確保重要設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。與傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)相比，在空車(chē)待機(jī)及發(fā)電的過(guò)程中，具有安靜、無(wú)尾氣體和熱氣排放，發(fā)電能效高等優(yōu)點(diǎn)，有效提升了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)成為新時(shí)期人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源設(shè)計(jì)的必要性

目前各供電局使用的500KV應(yīng)急發(fā)電車(chē)，占地面積在60平方左右。體積龐大的應(yīng)急發(fā)電車(chē)在一些狹小的空間范圍內(nèi)無(wú)法停放，導(dǎo)致無(wú)法有效地開(kāi)展工作。同時(shí)，當(dāng)前存在的應(yīng)急發(fā)電車(chē)主要使用柴油或者是汽油作為能源發(fā)電。這些類(lèi)型的應(yīng)急發(fā)電車(chē)在發(fā)電過(guò)程中噪音遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出用戶的需求標(biāo)注，令用戶無(wú)法接受。

經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)大容量?jī)?chǔ)能電池電及大功率三相無(wú)源逆變裝置，將存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池中的直流電，轉(zhuǎn)換為工頻三相四線交流電，向外提供三相穩(wěn)定的交流電源。上述裝置可作為應(yīng)急發(fā)電設(shè)備，有效提升了系統(tǒng)運(yùn)行效益。本次設(shè)計(jì)中就主要從基于純電動(dòng)汽車(chē)的移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)出發(fā)，設(shè)計(jì)新型移動(dòng)不間斷電源并進(jìn)行優(yōu)化。

2 經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1 系統(tǒng)框架

本次設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)儲(chǔ)能電池的設(shè)置，可以在發(fā)電的過(guò)程中保持靜音且無(wú)排放的狀態(tài);通過(guò)儲(chǔ)能電池與汽車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置相連，行駛時(shí)為純電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力;通過(guò)儲(chǔ)能電池電連接三相無(wú)源逆變裝置，應(yīng)急時(shí)可以將存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池中的直流電轉(zhuǎn)換為工頻三相四線交流電，提供三相穩(wěn)定的交流電壓;通過(guò)雙電源自動(dòng)切換裝置的設(shè)置，在城市供電線路正常時(shí)，由城市供電線路供電;當(dāng)城市供電線路故障時(shí)，啟用雙電源自動(dòng)切換裝置，通過(guò)移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)向重要線路供電，保障城重要用電設(shè)備不受停電影響，其具體包括：

（1）儲(chǔ)能電池與三相無(wú)源逆變裝置之間設(shè)置有電壓溫度檢測(cè)裝置，電壓溫度檢測(cè)裝置設(shè)置有報(bào)警裝置。電壓溫度檢測(cè)裝置的設(shè)置主要用來(lái)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電池的電壓水平及時(shí)掌握儲(chǔ)能電池的續(xù)航能力，以及檢測(cè)三相無(wú)源逆變裝置的發(fā)熱狀況，及時(shí)了解三相無(wú)源逆變器裝置的工作狀態(tài);電壓溫度檢測(cè)裝置連接有報(bào)警裝置，有利于提醒工作人員注意儲(chǔ)能電池以及三相無(wú)源逆變裝置的工作狀態(tài)。

（2）報(bào)警裝置設(shè)置有電壓報(bào)警信號(hào)以及溫度報(bào)警信號(hào)。電壓報(bào)警信號(hào)的設(shè)置可以在儲(chǔ)能電池的電壓低于電壓溫度檢測(cè)裝置中電壓設(shè)置的額定值時(shí)，電壓報(bào)警信號(hào)發(fā)出警報(bào)以及點(diǎn)亮電壓報(bào)警信號(hào)燈;溫度報(bào)警信號(hào)的設(shè)置可以在三相無(wú)源逆變裝置工作溫度高于電壓溫度檢測(cè)裝置中溫度設(shè)置的額定值時(shí)，溫度報(bào)警信號(hào)發(fā)出警報(bào)以及點(diǎn)亮溫度報(bào)警信號(hào)燈，提醒工作人員需要對(duì)三相無(wú)源逆變裝置進(jìn)行冷卻處理。

（3）三相無(wú)源逆變裝置與雙電源自動(dòng)切換裝置之間設(shè)置有第一電壓檢測(cè)裝置。第一電壓檢測(cè)裝置的設(shè)置可以及時(shí)檢測(cè)三相無(wú)源逆變裝置輸出的電壓值，便于對(duì)三相電電壓進(jìn)行有效監(jiān)控。

（4）雙電源自動(dòng)切換裝置還設(shè)有與城市供電線路電連接的第二輸出端。在城市供電線路發(fā)生停電故障時(shí)，可以通過(guò)切換雙電源自動(dòng)切換裝置，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池對(duì)重要線路進(jìn)行供電。

優(yōu)選地，所述的雙電源自動(dòng)切換裝置與城市供電線路之間設(shè)置有第二電壓檢測(cè)裝置。第二電壓檢測(cè)裝置的設(shè)置可以及時(shí)監(jiān)測(cè)城市供電線路的電壓狀況，保障保供電負(fù)荷端的電壓質(zhì)量。

優(yōu)選地，所述車(chē)體上設(shè)置有充電裝置，所述的充電裝置與所述的儲(chǔ)能電池相連。充電裝置與儲(chǔ)能電池相連，可以使用城市線路對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電，為儲(chǔ)能電池補(bǔ)充電量，確保電量充足。

2.2 實(shí)例分析

基于純電動(dòng)汽車(chē)的移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)包括車(chē)體以及設(shè)置在車(chē)體上的儲(chǔ)能電池、汽車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置、三相無(wú)源逆變裝置、雙電源自動(dòng)切換裝置等，上述裝置互連后，雙電源自動(dòng)切換裝置有兩組輸入端分別接于市電和無(wú)源逆變裝置，一組輸出端，與負(fù)荷端相連，其具體狀況見(jiàn)圖1。

以上為經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源一種基于純電動(dòng)汽車(chē)的移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)的第一實(shí)施例，包括車(chē)體以及設(shè)置在車(chē)體上的儲(chǔ)能電池1，儲(chǔ)能電池1與汽車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置2相連，儲(chǔ)能電池1電連接有三相無(wú)源逆變裝置3，三相無(wú)源逆變裝置3的輸出端連接有雙電源自動(dòng)切換裝置4，雙電源自動(dòng)切換裝置4的輸出端與負(fù)荷端5相連。

（1）儲(chǔ)能電池1與三相無(wú)源逆變裝置3之間設(shè)置有電壓溫度檢測(cè)裝置6，電壓溫度檢測(cè)裝置6連接有報(bào)警裝置7，報(bào)警裝置7設(shè)置有電壓報(bào)警信號(hào)8以及溫度報(bào)警信號(hào)9。

（2）三相無(wú)源逆變裝置3與雙電源自動(dòng)切換裝置4之間設(shè)置有第一電壓檢測(cè)裝置10。

（3）雙電源自動(dòng)切換裝置4還設(shè)有與城市供電線路11電連接的第二輸出端。

（4）雙電源自動(dòng)切換裝置4與城市供電線路11之間設(shè)置有第二電壓檢測(cè)裝置13。

（5）車(chē)體上設(shè)置有充電裝置，充電裝置與儲(chǔ)能電池1相連。

（6）充電裝置中設(shè)置有換流裝置12，換流裝置12的輸入端與城市供電線路11相連，換流裝置12的輸出端與儲(chǔ)能電池1的輸入端相連。

上述設(shè)計(jì)系統(tǒng)中相同或相似的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同或相似的部件，在土質(zhì)描述中“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源設(shè)計(jì)層次，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作。

3 經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源的應(yīng)用效益

隨著綠色環(huán)保需求的不斷深入，移動(dòng)不間斷電源設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保效益等進(jìn)行綜合考慮，在上述基礎(chǔ)上做好裝置的設(shè)置和優(yōu)化，依照實(shí)際使用要求不斷調(diào)整和完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這樣才能夠從根本上提升移動(dòng)不間斷電源的使用效果，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)不間斷電源應(yīng)用效益的最大化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源的有益效果是：

經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源為一種基于純電動(dòng)汽車(chē)的移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)，通過(guò)儲(chǔ)能電池的設(shè)置，可以在發(fā)電的過(guò)程中保持安靜無(wú)排放的狀態(tài);通過(guò)儲(chǔ)能電池與汽車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置相連，可以為純電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力;通過(guò)儲(chǔ)能電池電連接三相無(wú)源逆變裝置，可以將存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池中的直流電轉(zhuǎn)換為工頻三相四線交流電，保供電時(shí)，移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)處于工作狀態(tài)時(shí)，提供三相穩(wěn)定的交流電壓;通過(guò)雙電源自動(dòng)切換裝置的設(shè)置，在城市供電線路正常時(shí)，由城市供電線路供電;當(dāng)城市供電線路故障時(shí)，啟用雙電源自動(dòng)切換裝置，通過(guò)移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)向重要線路供電，保障重要用電單位供電正常;通過(guò)溫度電壓檢測(cè)裝置的設(shè)置可以及時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)能電池的電壓以及三相無(wú)源逆變裝置的發(fā)熱情況，便于工作人員及時(shí)了解移動(dòng)應(yīng)急電源車(chē)的工作狀況。

在該經(jīng)濟(jì)型移動(dòng)不間斷電源運(yùn)用過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，其用電量較低，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，符合新時(shí)期綠色環(huán)保建設(shè)需求，尤其是在設(shè)備通用性、環(huán)保性、可靠性、靈活性等方面，取得長(zhǎng)足進(jìn)步，其具體如下：

（1）設(shè)備的通用性強(qiáng)，平時(shí)作為交通工具，任務(wù)時(shí)便是專(zhuān)用的靜態(tài)移動(dòng)電源;

（2）無(wú)需配置專(zhuān)用的充放電設(shè)備，由通用充電樁進(jìn)行充電，專(zhuān)業(yè)、靈活、安全、可靠;

（3）續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，按一般可行駛300公里的純電動(dòng)小車(chē)，其電池儲(chǔ)存的可用電量為50kWh，相當(dāng)于100個(gè)普通轎車(chē)電池的電量，供電功率基本可滿足用電容量為5-20kW臨時(shí)重要負(fù)荷，續(xù)航時(shí)間可在3小時(shí)以上;

（4）能對(duì)重要負(fù)荷提供熱備用，在保供電期間，可提供合格電壓的電源（讓逆變器空載運(yùn)行），滿足隨時(shí)接入，隨時(shí)提供電力負(fù)荷，相對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)，省略了接入負(fù)荷前必須有專(zhuān)用人員開(kāi)機(jī)、熱機(jī)、等待建立穩(wěn)定電壓的過(guò)程，可避免了應(yīng)急電源接入前的短時(shí)停電，保供電的質(zhì)量大大提升;

（5）運(yùn)輸移動(dòng)的靈活性好，外觀性能是一部小車(chē)，車(chē)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電池已具有防水防震措施，隨叫隨走，快捷安全，無(wú)需像通用的UPS，需要小心嚴(yán)格的搬運(yùn)裝卸;

（6）無(wú)噪音，無(wú)污染排放，很多保供電場(chǎng)所是允許噪音的，如考場(chǎng)（考試期間還要交通管制），會(huì)場(chǎng)，聽(tīng)力測(cè)試場(chǎng)所等，而目前的移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（車(chē)）都沒(méi)有降噪降排處理。

（7）經(jīng)濟(jì)性好，一套電量為50kWh的通用UPS，其采購(gòu)成本肯定不低于一輛普通轎車(chē)。此外，還需要定期的充放電保養(yǎng)、充放電配套設(shè)備、專(zhuān)人維護(hù)、運(yùn)輸車(chē)、裝卸設(shè)備，而電動(dòng)汽車(chē)改裝的移動(dòng)應(yīng)急電源，完全可以省略這些配置和環(huán)節(jié)過(guò)程。

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