美國Power公司磁懸浮飛輪.doc

美國Power公司磁懸浮飛輪 Active Power UPS Active Power 2007-5-15 Active Power UPS 磁懸浮飛輪 UPS(CleanSource UPS)由美國 Active Power 公司生產。Active Power 是美國環(huán)保動力科技的領導者，在免蓄電池不間斷電源領域中擁有 42 項技術發(fā)明專利，并且是美國NASDAQ 上市公司。其產品遍布北美、歐洲、南美、亞洲、中東、非洲等40 多個國家和地區(qū)。磁懸浮飛輪UPS 的創(chuàng)新之處在于利用飛輪系統(tǒng)物理儲能代替了傳統(tǒng)蓄電池不可靠的化學儲能方式，來提供市電供電瞬斷或停電時啟動發(fā)電機所需的過渡能源（詳見系統(tǒng)示意圖）。由于磁懸浮飛輪UPS 與生俱來的高能效、高可靠性和環(huán)保特性，注定將要逐步替代傳統(tǒng)型蓄電池UPS 電源。與傳統(tǒng)型蓄電池UPS 電源相比較，磁懸浮飛輪UPS 具有以下特點： - 消除了傳統(tǒng)UPS 中的最不可靠的蓄電池部分，飛輪磁懸浮的可靠性高達 99.99999； - 效率高達98（傳統(tǒng)UPS 最高為93%）； - 維護工作量小、成本低； - 占地面積僅為蓄電池型UPS 的1/4，能量密度高； - 可擴展性強：單系統(tǒng)120KVA3.6 MVA； - 無限次數(shù)充放電，充電速度快（15 秒鐘）； - 工作壽命長： 產品使用壽命超過為20 年； - 對環(huán)境溫度要求低（啟動溫度：-2040/運行溫度：040）； - 抗過載能力強； - 無污染、綠色環(huán)保； 鑒于磁懸浮飛輪UPS 具有以上諸多優(yōu)點，因而已逐漸被應用于大型數(shù)據(jù)中心、電信、銀行、航空航天、軍隊、機場、醫(yī)院以及生產企業(yè)高質量用電設備的重要場所。 1 Active Power ting Powe 24V F F/ /W W Redundant 24 VDC Star r U UP PS S 非關鍵負載 2 Active Power 一、 1 Flywheel 機械部分是堅固的鋼制飛輪（轉子），充電完成后，飛輪通過磁力軸承將其懸浮在真空中以7700 轉/分的速度旋轉，來儲存機械能量。當飛輪放電時，則采用磁路耦合原理和無刷磁勵技術進行發(fā)電。 2 UPS 采用并行在線式設計，效率高達98% a、 過濾市電輸入干擾，得到純凈的電源，保證用電設備的正常工作。 b、 飛輪充電時：UPS 將市電（三相交流電）整流成直流供給磁勵線圈，同時又將直流電逆變成三相交流電供給定子工作線圈使轉子高速運轉儲能。 c、 飛輪放電時：將飛輪的動能轉變成三相交流電，整流成直流電后，又逆變成符合負載要求的交流電供應負載。同時直流又供應勵磁線圈。 3 ATS 自動控制市電和柴油發(fā)電機組的輸入輸出，操作控制工作程序，與監(jiān)控軟件配合改變不同的輸入輸出控制模式。 4 提供應急（備用）電源，自動啟動，自動供電輸出。 5 GenSTART 在市電或在飛輪工作狀態(tài)下，GenSTART 從飛輪獲得能量，向柴油機提供啟動電源（24V/1000A），以保護啟動發(fā)電機所需的大電流放電，大大提高發(fā)電機的啟動成功率。 6 對市電、柴油發(fā)電機組，飛輪UPS，切換柜供電狀況實時進行監(jiān)控，并將工作狀況的重要信息以短信方式發(fā)給相關人員，撥號上網(wǎng)遠程監(jiān)視整個系統(tǒng)的運行狀況。 7 UPS 控制面板為操作員提供與UPS進行人機對話的基本手段。面板向操作者提供有關設備安全運行的重要信息?？刂泼姘逶试S操作者啟動和停 3 Active Power 止UPS，改變運行參數(shù)和操作模式，顯示系統(tǒng)錯誤和遙測數(shù)據(jù)。具體可通過LCD顯示如下信息：輸入輸出電壓，功率因素，輸出電流，飛輪速率，放電數(shù)量等。 鑰匙開關 鑰匙開關 狀態(tài)指示燈 箭頭按鈕 緊急停機按鈕 軟按鈕 LCD 1 接通市電，利用真空泵將飛輪抽成真空狀態(tài)。將開關達打到旁路位置，給飛輪加電加溫，（當飛輪溫度達到正常值時），即給飛輪加電啟動工作，此時市電（三相交流電）經(jīng)整流供給磁勵線圈，同時整流后的直流又經(jīng)過逆變器供給飛輪工作線圈產生旋轉磁場使飛輪轉子工作，直到飛輪轉速達到7700 轉/分（儲能結束）。再將開關從旁路打到在線位置。（在線工作）。 4 Active Power 2 當市電在切換供電過程中（重合閘期間），即市電輸入會出現(xiàn)斷點時，由于飛輪是在線運行，此時高速旋轉的飛輪立刻轉入發(fā)電機工作輸出，因此輸出并沒有出現(xiàn)斷點，完全滿足了不間斷供電。 3、 （首先由飛輪供電，然后轉入柴油發(fā)電機供電） 當市電出現(xiàn)故障時，負載先由飛輪供電，直到飛輪容量下降到85時，監(jiān)控軟件發(fā)出指令自動啟動柴油發(fā)電機組，35 秒鐘立即轉入柴油發(fā)電機組供電，在柴油發(fā)電機組供電的同時，飛輪又儲存了能量，飛輪帶負載的時間要根據(jù)負載的大小來決定。 4 當備用柴油發(fā)電機組正常工作時又遇來市電時，首先有監(jiān)控軟件要確定市電是否正常。當確認市電恢復正常 120 秒鐘后，自動切換到市電供電。柴油發(fā)電機組經(jīng)過300 秒冷卻后自動停機待命。 5 當市電發(fā)生異常波動時，磁懸浮飛輪UPS 將市電輸入自動斷開，立即轉入飛輪供電，以避免電網(wǎng)電壓過高過低而影響用電設備。因此，飛輪UPS 能達到對負載很好的保護作用。 UPS 300 380/400/415V 50Hz UPS 120 UPS 150 UPS 250 UPS250iE UPS500 UPS750 功率 120KVA 150KVA 250KVA 250KVA 500KVA 750KVA 輸入 120KW 120KW 200KW 250KW 400KW 600KW 效率 96.00% 95.00% 96.00% 96.00% 96.00% 96.00% 深度 865mm 865mm 865mm 865mm 寬度 1641mm 3226mm 4318mm 5410mm 高度 1980mm 2438mm 2438mm 2438mm 重量 2194kg 3494kg 5535kg 7577kg 負載 時間 100% 15 秒 75% 20 秒 50% 30 秒 25% 60 秒 5 Active Power UPS CleanSourceUPS是綜合的一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)運用飛輪以旋轉質量的形式來儲存機械能。當市電被斷開時，UPS將儲存在飛輪里的機械能轉化為電能，向外界負載供電，直到下列其中一個情況發(fā)生為止。 61由后備發(fā)電機來承擔負載 61市電恢復 61飛輪沒有能量 一旦市電恢復，系統(tǒng)將負載轉到市電而不會中斷運行。UPS在商業(yè)化電源中得到廣泛的應用。系統(tǒng)提供電壓控制和停電保護，提供良好的穩(wěn)定的電源，能在關鍵負載、電網(wǎng)電壓下降、波動或停電情況下進行保護。 下列（圖一）中標出了系統(tǒng)的主要部件，輸入，輸出和變換器等節(jié)點的位置。 這些節(jié)點決定系統(tǒng)的狀態(tài)。輸入節(jié)點和輸出節(jié)點是對外應用的。使系統(tǒng)與電網(wǎng)和負載相連。變換器節(jié)點應用于系統(tǒng)的內部。直流母線是磁場線圈電流的電源。母線被作為飛輪的電源還是作為市電變換器的電源，決定了系統(tǒng)的模式。 每個部件的說明列于下表： 機械接觸器，用以控制進入UPS的電流。 機械接觸器，用以控制電流從UPS輸出。 電氣操作的接觸器，用作系統(tǒng)的旁路。 半導體器件（閘流管）。當有某一超差情況發(fā)生時，使每一個MMU與市電輸入隔離。 半導體器件，用來將直流母線電壓變換成交流。當市電失效時，飛輪轉換器將飛輪的交流整流到直流母線。 半導體器件，把濾波器節(jié)點處的AC電壓整流成直流電壓。當市電失去時，市電變換器把直流母線中的電壓變換為系統(tǒng)運行所需的電壓和頻率。 能量儲存裝置。 6 Active Power 頂部電纜插口 雙組散熱風扇（一組標準的，一組后備） 靜態(tài)開關 維修旁路開關 輸入隔離開關 輸出隔離開關 雙變換逆變器 主動式的諧波抑制 控制面板 真空泵 自動旁路開關 底部電纜插口 磁懸浮飛輪 嵌入式懸浮磁能軸心 可現(xiàn)場更換的環(huán)形軸承座 磁場線圈 氣隙電樞 懸浮飛輪 磁電供應轉子 真空無摩擦運行電軌 極速非永磁體 （轉速7700RPM） 7 Active Power UPS UPS的功能是自動地向關鍵負載供應交流電。有幾種操作模式來完成這個功能。大多數(shù)運行模式中有幾種狀態(tài)發(fā)生。這些模式和狀態(tài)被顯示在LCD上。 LCD安裝在前面面板上。運行模式被列于下表. 61Online模式 61Bypass模式 UPS不間斷的進行自我檢測和進入到市電電網(wǎng)，由于操作者的參與，在需要的情況下，不同的模式間進行自動的切換。UPS內部的搜索和切換線路，確保運行模式的自動改變和向關鍵負載傳輸電能。 Online在線模式是系統(tǒng)的標準運作模式。當系統(tǒng)用于這個模式時，負載得到保護，為了供應負載系統(tǒng)具有放電能力。 Online 當飛輪轉速達到4000RPM時，系統(tǒng)處于這個狀態(tài)。系統(tǒng)得到充電。系統(tǒng)也能支持放電。 Online Standby當飛輪速度達到7700RPM時，且系統(tǒng)并沒有向負載供電，這時飛輪處于空載待機狀態(tài)。 8 Active Power Online Discharging 當電網(wǎng)一旦斷電，或出現(xiàn)影響供電的其他故障時，則又系統(tǒng)中的飛輪向負載供電，這種狀態(tài)就稱系統(tǒng)處于在線放電狀態(tài)。 Bypass旁路模式將進入的市電直接連接系統(tǒng)負載。當系統(tǒng)處于旁路模式時，負載不被保護的。要受到市電中斷的影響。有下列事件之一者則進入旁路模式： 61啟動 61按鈕開關（手動） 61糾正故障而失敗 9 Active Power 10 2005 年4 月份 北京光纖廠采用 Active Power Inc. 型號 CSUPS750KVA 磁懸浮儲能不間斷電源，一臺 CAT 3512/ 1850KVA 柴油發(fā)電機。 2005 年8 月份珠海民航噴射機A330 機長訓練系統(tǒng) Flight Simulator 安裝 Active