基於光、蓄、市電互補的智能可持續電源系統的製作方法
2023-06-22 20:46:51 1
專利名稱：基於光、蓄、市電互補的智能可持續電源系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電源智能切換控制技術領域，具體涉及基於光、蓄、市電互補的智能可持續電源系統。
背景技術：
社會對於供電系統的要求越來越高，尤其是在一些邊遠地區的信用社、銀行、通信基站等用電場所，一套持續、平穩的供電系統顯得尤為重要。同時在我國的一些偏遠缺電地區，雖然具有太陽能供電系統，但由於受到天氣等原因的影響，造成供電不穩定、斷電現象，帶來了較大的不便和損失。常見的解決問題方法主要有市電互補控制器和不間斷電源 (UPS)0市電互補控制器用於市電與太陽能互補負載系統。當天氣晴好，太陽能工作狀態良好時，蓄電池的電量由光伏電池供電。再輸送給負載供電；當天氣不理想，太陽能無法充滿電池消耗的能量，電池電量消耗到一定程度，為保證光源的供電，控制器切換到市電輸入，通過控制器轉換之後為光源供電。當太陽能為電池充夠能量，控制器切斷市電輸入，再由電池供電。太陽能市電互補控制器雖然利用了太陽能，但存到的一定缺陷。當運用於電力系統不穩定地區或者缺電地區，再遇到陰雨天氣時，光伏裝置勢必不能正常工作，必須使用市電供電，而市電不穩定，或者遇到特殊情況無法正常供電，這樣一來，控制器就失去了作用。UPS是不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)的英文簡稱，是能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備。一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩壓穩頻輸出的電源保護設備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態開關等幾部分組成。UPS 可以在市電出現異常時，有效地淨化市電；還可以在市電突然中斷時持續一定時間給電腦等設備供電，使你能有充裕的時間應付。但是UPS僅僅是在蓄電池與市電兩者之間進行智能切換，解決市電的突發狀況， 緊急供電問題，並沒有涉及太陽能，節能問題。
發明內容
本發明針對現有技術的功能不齊全和各種不足，提出了一種基於光、蓄、市電互補的智能可持續電源系統。本發明包括DSP控制器、光伏電壓電流採集模塊、光伏電池板、市電接口單元、交流電檢測模塊、蓄電池、蓄電池電壓採集模塊、光耦隔離模塊、控制切換模塊電路、繼電器驅動模塊、繼電器組和逆變器。DSP控制器通過光伏電壓電流採集模塊得到光伏電池板的電壓電流信號，並計算光伏電池板提供的功率。交流電檢測模塊獲取市電的電壓信號傳送至DSP控制器，由DSP 控制器經過計算判斷市電是否正常。蓄電池電壓採集模塊獲取蓄電池的電壓電流信號送入
3DSP控制器。DSP控制器經光耦隔離模塊後控制繼電器組，從而控制用戶負載的供電來源。控制切換模塊電路包括DSP控制器、信號隔離驅動晶片、電源模塊、繼電器、接口電路和輸出接口，DSP控制器將控制信號輸出至信號隔離驅動晶片，經隔離放大後的信號輸出至由電源模塊供電的3個繼電器組，3個繼電器組其分別對應控制太陽能供電、市電供電、蓄電池供電三種模式，其中三路供給源由接口電路輸入，並最終選擇其中一路至輸出接口給負載供電。交流電檢測模塊電路包括變壓器Tl、第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體 D3、第四二極體D4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一運算放大器Ul ；
交流電與變壓器Tl的1腳和2腳連接，變壓器Tl的3腳與第一二極體Dl負極和第二二極體D2的正極連接，變壓器Tl的4腳與第三二極體D3負極和第四二極體D4的正極連接，第一二極體Dl正極和第三二極體D3正極接地，第二二極體D2的負極與第四二極體 D4的負極與第一電阻Rl的一端連接，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端和第一運算放大器Ul的正相輸入端連接，第二電阻R2的另一端接地，第一運算放大器Ul的反相輸入端與第一運算放大器Ul的輸出端和DSP控制器內置AD檢測接口連接。蓄電池電壓採集模塊電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二運算放大器U2 ；蓄電池直流電信號與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端和第二運算放大器U2的正相輸入端連接，第二運算放大器U2的反相輸入端與第二運算放大器U2的輸出端和DSP內置AD檢測接口連接。本發明的有益效果本發明實現電源間的無縫切換。切換順序優先選擇光伏進行供電，其次由市電供電，最後由蓄電池供電。雖然初次投入成本較大，但長遠使用成本逐年降低，同時太陽能本身不僅綠色環保而且零成本，代替電網供電將產生巨大的經濟效益。既節約了能源，又極大的提高了供電系統的穩定性，使得設備能夠不間斷、持續的工作，從而避免了因斷電引起的損失。
圖1為本發明結構示意圖2為本發明控制切換模塊電路示意圖； 圖3為本發明交流電檢測模塊電路； 圖4為本發明直流電檢測模塊電路。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明，
如圖1所示，DSP控制器通過光伏電壓電流採集模塊得到光伏電池板的電壓電流信號， 並計算光伏電池板提供的功率。交流電檢測模塊獲取市電的電壓信號傳送至DSP控制器， 由DSP控制器經過計算判斷市電是否正常。蓄電池電壓採集模塊獲取蓄電池的電壓電流信號送入DSP控制器。DSP控制器經光耦隔離模塊後控制繼電器組，從而控制用戶負載的供電來源。如圖2所示，控制切換模塊電路包括DSP控制器、信號隔離驅動晶片、電源模塊、繼電器、接口電路和輸出接口，DSP控制器將控制信號輸出至信號隔離驅動晶片，經隔離放大後的信號輸出至由電源模塊供電的繼電器1、繼電器2、繼電器3，繼電器1、2、3其分別對應控制太陽能供電、市電供電、蓄電池供電三種模式，其中三路供給源由接口電路輸入，並最終選擇其中一路至輸出接口給負載供電。如圖3所示，交流電(市電)檢測模塊電路包括變壓器Tl、第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一運算放大器Ul ；
交流電與變壓器Tl的1腳和2腳連接，變壓器Tl的3腳與第一二極體Dl負極和第二二極體D2的正極連接，變壓器Tl的4腳與第三二極體D3負極和第四二極體D4的正極連接，第一二極體Dl正極和第三二極體D3正極接地，第二二極體D2的負極與第四二極體 D4的負極與第一電阻Rl的一端連接，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端和第一運算放大器Ul的正相輸入端連接，第二電阻R2的另一端接地，第一運算放大器Ul的反相輸入端與第一運算放大器Ul的輸出端和DSP控制器內置AD檢測接口連接。如圖4所示，蓄電池電壓採集模塊電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二運算放大器U2 ；蓄電池直流電信號與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻 R4的一端和第二運算放大器U2的正相輸入端連接，第二運算放大器U2的反相輸入端與第二運算放大器U2的輸出端和DSP內置AD檢測接口連接。基於光、蓄、市電互補的智能可持續電源系統能夠通過AD模塊實時採集數據，檢測太陽光照強度和市電存在與否，實現在光照微弱或出現陰雨天氣以及夜晚的情況下，智能自動切換到由市電供給，若此時市電突然發生意外事件例如斷電或者電壓不穩，智能自動切換到由備用蓄電池供電，及時應對各種突發情況，完成一定智能化切換的操作行為。這就要求該智能控制器在多變的環境下具有一定的自採集、自識別、自切換、自操作和自適應能力。由於該智能可持續電源系統具有自動切換的操作能力，可以將該智能可持續電源系統視為具有採集檢測、自動切換電源系統的原型。為了實現上述目的，本發明採用實時AD採集檢測，帶動繼電器輸出隔離驅動，實現智能選擇的自動切換的工作方式，組成採集檢測模塊、隔離驅動模塊與自動切換模塊三級分布式控制系統。其具體技術方案是根據AD採集模塊的實時採集數據情況，若DSP控制器檢測到光伏部分出現問題無法正常供電，則通過輸出信號驅動外部設備將負載切換給市電供電；若控制器檢測到光伏部分又恢復正常，則切換回光伏供電；若控制器檢測到光伏， 市電環節都不能正常工作時，能快速切換到蓄電池供電。
權利要求
1.基於光、蓄、市電互補的智能可持續電源系統，包括DSP控制器、光伏電壓電流採集模塊、光伏電池板、市電接口單元、交流電檢測模塊、蓄電池、蓄電池電壓採集模塊、光耦隔離模塊、控制切換模塊電路、繼電器驅動模塊、繼電器組和逆變器，其特徵在於DSP控制器通過光伏電壓電流採集模塊得到光伏電池板的電壓電流信號，並計算光伏電池板提供的功率，交流電檢測模塊獲取市電的電壓信號傳送至DSP控制器，由DSP控制器經過計算並判斷市電是否正常，蓄電池電壓採集模塊獲取蓄電池的電壓電流信號送入 DSP控制器，DSP控制器經光耦隔離模塊後控制繼電器組，從而控制用戶負載的供電來源； 控制切換模塊電路包括DSP控制器、信號隔離驅動晶片、電源模塊、繼電器、接口電路和輸出接口，DSP控制器將控制信號輸出至信號隔離驅動晶片，經隔離放大後的信號輸出至由電源模塊供電的3個繼電器，3個繼電器其分別對應控制太陽能供電、市電供電、蓄電池供電三種模式，其中三路供給源由接口電路輸入，並最終選擇其中一路至輸出接口給負載供電；交流電檢測模塊電路包括變壓器Tl、第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一運算放大器Ul ；交流電與變壓器Tl的1腳和2腳連接，變壓器Tl的3腳與第一二極體Dl負極和第二二極體D2的正極連接，變壓器Tl的4腳與第三二極體D3負極和第四二極體D4的正極連接，第一二極體Dl正極和第三二極體D3正極接地，第二二極體D2的負極與第四二極體 D4的負極與第一電阻Rl的一端連接，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端和第一運算放大器Ul的正相輸入端連接，第二電阻R2的另一端接地，第一運算放大器Ul的反相輸入端與第一運算放大器Ul的輸出端和DSP控制器內置AD檢測接口連接；蓄電池電壓採集模塊電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二運算放大器U2 ；蓄電池直流電信號與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端和第二運算放大器U2的正相輸入端連接，第二運算放大器U2的反相輸入端與第二運算放大器U2 的輸出端和DSP內置AD檢測接口連接。
全文摘要
一種基於光、蓄、市電互補的智能可持續電源系統。本發明公布了基於市電互補的可持續智能控制器。現有的控制器功能不全、適應能力不強、能源消耗大。本發明中的DSP單片機與光伏電池板、市電接口、備用蓄電池連接；內置AD採集模塊實時採集檢測；繼電器驅動輸出隔離；自動切換模塊智能選擇供電電源。根據AD採集模塊的實時採集數據情況，若DSP控制器檢測到光伏部分出現問題無法正常供電，則通過輸出信號驅動外部設備將負載切換給市電供電；若控制器檢測到光伏部分又恢復正常，則切換回光伏供電；若控制器檢測到光伏，市電環節都不能正常工作時，能切換到蓄電池供電。本發明既節約了能源，又極大的提高了供電系統的穩定性，使得設備能夠不間斷、持續的工作，從而避免了因斷電引起的損失。
文檔編號H02J9/06GK102364815SQ20111032715
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者俞冬冬, 吳秋軒, 潘錦錚, 王俊偉 申請人:杭州電子科技大學