多電源並聯供電系統的製作方法

2023-06-10 06:54:41

專利名稱：多電源並聯供電系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多電源並聯供電系統。
背景技術：
在現有多個直流電源並聯供電系統中的各個獨立電源，如風電電源、光伏電源、模 塊電源、蓄電池組等，的輸出功率與其電源電壓的高低有關。只有電壓高的電源才有較大的 輸出功率，電壓低的電源在該系統迴路中功率輸出小或成為負載(如蓄電池組)吸收功率 或被反向截止。因此多電源並聯繫統中通常利用均壓原理跟蹤並聯母線的總電壓，通過精 確的動態調整各支路的輸出電壓，而使各支路電源實現均流以提高電源系統的供電容量， 並使各並聯電源共同承擔負載所需供電電流。由於現有技術是對多電源實行簡單並聯加均流的供電方案或主備切換(電器切 換)的供電方案，所以不同電源在執行主供電任務時，電流間的切換就無法實現無間隙地 切換供電，而且在多電源並聯繫統中無法實現各電源按認為指定的順序進行程序供電，也 就無法實現某電源優先供電，充分利用某些優勢能源，如綠色能源。現有的並聯供電技術存在如下不足(1)無法滿足應用場景，如基站的通信供電，對供電系統的高穩定性、高安全性和 最小維護工作量的需求。(2)無法實現各個供電電源供電順序的設定。
實用新型內容本實用新型的第一目的是提出一種高穩定性的多電源並聯供電系統。為實現上述第一目的，本實用新型提供了一種多電源並聯供電系統，包括直流配 電單元，用於為負載供電；至少兩個電源並聯至直流配電單元以形成至少兩個並聯支路； 至少一個功率跟蹤控制單元，每一功率跟蹤控制單元連接至少兩個並聯支路中的一被控並 聯支路及直流配電單元，用於在被控並聯支路的電源輸出電壓、電源輸出電流或電源輸出 功率對應低於直流配電單元的電壓、電流或功率時，增大被控並聯支路的輸出電壓至第一 電壓，第一電壓小於直流配電單元的最大工作電壓且大於被控並聯支路之外的並聯支路的 供電電壓。本實用新型各個實施例中，通過功率跟蹤控制單元，在被控並聯支路中的電源輸 出電壓、電源輸出電流或電源輸出功率對應低於直流配電單元的電壓、電流或功率時，增大 被控並聯支路的輸出電壓以使各並聯支路以電壓差的方式進行輸出電流的轉換，實現多電 源並聯供電系統中電流的無間隙軟切換。

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本實用 新型的實施例一併用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的限制。在附圖中[0011]圖1為本實用新型的多電源並聯供電系統的實施例-一結構圖；[0012]圖2為本實用新型的多電源並聯供電系統的實施例一二結構圖。[0013]附圖標記說明[0014]10-功率跟蹤控制單元12-第一併聯支路14-第二並聯支路[0015]16-直流配電單元210-風力發電機212--整流電路[0016]240-信號採樣電路242-功率運算電路244--升壓控制電路[0017]246-降壓控制電路220-市電配電電路222--開關電源[0018]224-整流模塊230-蓄電池組260--負載
具體實施方式
系統實施例圖1為本實用新型的多電源並聯供電系統的實施例一結構圖。如圖1所示，本實 施例中多電源並聯供電系統包括並聯至直流配電單元16的多個電源(第一併聯支路12 及第二並聯支路14)，形成多個並聯支路；至少一個功率跟蹤控制單元，每一功率跟蹤控制 單元10連接至少兩個並聯支路中的一被控並聯支路及直流配電單元16，用於在被控並聯 支路的電源輸出電壓、電源電流或電源輸出功率對應低於直流配電單元16的電壓、電流或 功率時，增大被控並聯支路的輸出電壓至第一電壓，第一電壓小於直流配電單元16的最大 工作電壓且大於被控並聯支路之外的並聯支路的供電電壓。本領域技術人員可以理解，本 實用新型多電源並聯供電系統中的直流配電單元16可以為理解為並聯母線。本實施例通過功率跟蹤控制單元10在被控並聯支路中的電源輸出電壓、電源輸 出電流或電源輸出功率對應低於直流配電單元16的電壓、電流或功率時，增大被控並聯支 路的輸出電壓，以使各並聯支路以電壓差的方式進行輸出電流的轉換，因此實現多電源並 聯供電系統中電流的無間隙軟切換。圖2為本實用新型的多電源並聯供電系統的實施例二結構圖。如圖2所示，本實 施例包括電源優先級控制單元(圖未示)，連接多個並聯支路，用於根據通過各個並聯支路 的輸出電壓來確定各個並聯支路的供電優先級；如，具體操作時，可以設置輸出電壓高低的 電源供電優先級高，這樣可以在功率運算電路242(其具體解釋詳見以下解釋說明)設置綠 色能源的輸出電壓最高，則實現了綠色能源優先供電；也可以設置按照輸出功率的高低決 定電源供電的優先次序，還可以設置在所有能源不能滿足負載要求時，及時給出應急電源 啟動信號，如應急電源可以是油機；功率跟蹤控制單元10，其可以包括信號採樣電路240，用於採樣被控並聯支路中的電源輸出電壓和直流配電單元16 的電壓，或採樣被控並聯支路的電源輸出電流及直流配電單元16的電流，或採樣被控並聯 支路的電源輸出電流、電源輸出電壓及直流配電單元16的電流、電壓；具體操作時，信號採 樣電路240還可以採集風力發電機210的電壓輸出信號U0，其為模擬電壓信號，主要用於功 率運算電路242進行風機的轉速檢測和對應風電機輸出功率的換算；還可以將風力發電機 210供電支路的輸出電壓與直流配電單元16的電壓或電流進行比較處理後，將比較結果送 至功率運算電路242 ；[0026]功率運算電路242，連接信號採樣電路240，用於根據被控並聯支路的電源輸出電 壓和直流配電單元16的電壓，或者被控並聯支路的電源輸出電流及直流配電單元16的電 流；或者被控並聯支路的電源輸出電流、電源輸出電壓及直流配電單元16的電流、電壓確 定功率控制信息；具體操作時，功率運算電路242可以是微處理器或者以軟體的形式存在， 其根據信號採樣電路240採集到的電壓或/和電流信號確定功率控制信息，上述信號採樣 電路240中比較的動作也可以由功率運算電路242來完成；升壓控制電路244，用於在被控並聯支路中的電源輸出電壓、電源輸出電流或電源 輸出功率對應低於直流配電單元16的電壓、電流或功率時，根據功率控制信息增大被控並 聯支路的輸出電壓至第一電壓；具體操作時，首先根據功率控制信息判斷被控並聯支路中 的電源輸出電壓、電源輸出電流或電源輸出功率對應是否低於直流配電單元16的電壓、電 流或功率；其次，在被控並聯支路中的電源輸出電壓、電源輸出電流或電源輸出功率對應低 於直流配電單元16的電壓、電流或功率時，根據預設的U0&P關係曲線跟蹤風機實時最大功 率，將自動跟蹤電壓(跟U)進行提升，給負載和蓄電池組7提供補充電能；降壓控制電路246，用於在被控並聯支路中的電源輸出電壓、輸出電流或功率對應 高於直流配電單元16的電壓、電流或功率時，根據功率控制信息，降低被控並聯支路的輸 出電壓；具體操作時，如將信號採樣電路輸出電壓調整信號進行降壓控制將高於直流配電 單元的電壓下降至高於直流配電單元16的電壓(但低與負載要求的限制電壓範圍內)優 先給負載供電能輸出。需要說明的是，功率運算電路242還可以根據信號採樣電路240採樣得到的信號 及功率相等的原則，直接確定通過升壓控制電路244將輸出電壓U2提升及升壓的幅度，或 通過降壓控制電路246將輸出電壓U2降低及降低的幅度；此外，降壓控制電路246的設置 是為了合理的利用被控並聯支路的能源，沒有此電路也能保證無縫軟切換，其為一種優選 方式，可以根據實際需要而設置；並聯支路還可以包括光伏供電支路，該光伏供電支路包括 光伏發電機(圖未示)及連接光伏發電機與直流配電單元16的第二整流電路(圖未示)。上述並聯支路可以包括風力供電支路、市電供電支路、蓄電池供電支路及油機供 電支路，其中，風力供電支路包括風力發電機210及連接風力發電機210與直流配電單元16 的整流電路212 (即第一整流電路)；市電供電支路包括市電配電電路220、連接市電配電電 路220的開關電源222及連接開關電源222與直流配電單元16的整流電路212 (即第三整 流電路)；蓄電池供電支路包括連接直流配電單元16的蓄電池組230。以下以風力供電支 路的優先級最高，市電及蓄電池供電支路依次次之為例進行解釋說明。其中，主要工作原理為當風源良好時，風機電源能量充足，負載260由風力發電 機210供電，風力發電機210輸出的交流電源通過整流電路212整流為直流電後，送至升壓 控制電路244，再通過降壓控制電路246，送至直流配電單元16以送至負載260和蓄電池組 230，為負載260供電和蓄電池組230補充能量；當風源小且風機電源能量不足時，市電將經 市電配電電路220、開關電源222及整流模塊224 (即第三整流電路)送至直流配電單元16 以送至負載260和蓄電池組230，以補充風電能量的不足部分，為負載260供電和蓄電池組 230補充能量。風源不足時的詳細工作原理為風力發電機210輸出的交流電，經整流電路212整 流後輸出的電壓U1被信號採樣電路240偵測到低於直流配電單元16的電壓U3時，經U1與U3比較後得到的信號U4(圖未示)經功率運算電路242通過軟體運算後(具體操作時， 運算過程可根據風力發電機的轉速_功率關係曲線進行)由升壓控制電路244按照對應的 U0&P關係曲線跟蹤風機實時最大功率，將自動跟蹤電壓U2進行提升，給負載和蓄電池組7 提供補充電能；由於市電供電支路與風電供電支路並聯，並市電支路輸出的直流電壓(即 整流模塊224的輸出電壓)低於自動跟蹤電壓U2，故處於備份補充地位(對應於上述電壓 最高供電優先級最高的原則)，當風力發電機供電能量不足時則由市電經整流模塊224或 蓄電池組230送至直流配電單元16補充風電不足部分的能量給負載供電，以實現當風力不 足時，通過提高跟蹤電壓U2無縫切換至市電或蓄電池組供電。風源充足時的詳細工作原理為風力發電機210的輸出電壓U0經整流電路212整 流後輸出直流電壓U1，當信號採樣電路240偵測到直流電壓U1高於直流配電單元的電壓 U3時，經U1與U3比較後得到的信號U4(圖未示)送至功率運算電路242通過軟體運算由 降壓控制電路246，自動跟蹤直流配電單元母排的(均、浮充)電壓U3和風機的實時最大功 率，按照U0&P功率曲線關係進行綜合調整(此時升壓控制電路244的作用相當於一個緩衝 和功率調整電路)，給負載260和蓄電池組230補充能量；當風源充足時，全部設備及蓄電 池組7的補充電能均由風力發電機提供，市電處於熱備份狀態。風電供電支路不工作時的原理為當無風、風電設備故障、風力發電機210超速被 保護等原因出現風力發電機210無電輸出時，由於自動跟蹤電壓U2源於風力發電機210輸 出的電能，故自動跟蹤電壓U2按照U0&P功率曲線關係下降；風力發電機210無電輸出時， 自動跟蹤電壓此時，蓄電池組230補充能量或由市電供電支路執行自動彌補能量的不足或 自動承擔全部供電任務，以保證不間斷地給負載6提供電源和蓄電池組7補充能量。本領域技術人員可以理解，本實用新型採取的技術方案可適用於多個不同性質電 源，如風電、光伏、蓄電池組、市電、油機等，可根據設計需要設定各個電源的供電順序，並 實現電流的無間隙軟切換供電，上述方案在設置電源供電優先級的情況下，無間隙的軟切 換可以保證優先級最高的綠色能源在功率不足的時候仍能繼續供電，其他支路補充供電， 即可以最大限度地有效利用綠色能源，市電為補充電源、油機為應急電源程序供電方式。本實施例中，通過升壓控制電路244和降壓控制電路246根據信號採樣電路240 採樣的被跟蹤並聯支路中的電源輸出電壓、電流或功率對應提升或降壓該並聯支路的輸出 電壓，以使其他並聯支路供電，各並聯支路以電壓差的方式進行輸出電流的轉換，實現多電 源並聯供電系統中電流的無間隙軟切換，避免了現有技術的硬切換(電器切換)，實現了供 電系統的穩定性、安全性和最小的維護工作量等問題；由於使用了能源功率跟蹤技術，故可 對多電源並聯繫統中的相對獨立電源進行功率跟蹤和電源電位編程排序為實現為負載供 電，即在多電源直流並聯繫統中，實現被跟蹤的電源按約定程序進行供電和最大化利用某 一能源，便於綠色能源優先和充分利用。最後應說明的是以上僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用 新型，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說， 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等 同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種多電源並聯供電系統，其特徵在於，包括直流配電單元，用於為負載供電；至少兩個電源並聯至所述直流配電單元以形成至少兩個並聯支路；至少一個功率跟蹤控制單元，每一功率跟蹤控制單元連接所述至少兩個並聯支路中的一被控並聯支路及所述直流配電單元，用於在所述被控並聯支路的電源輸出電壓、電源輸出電流或電源輸出功率對應低於所述直流配電單元的電壓、電流或功率時，增大所述被控並聯支路的輸出電壓至第一電壓，所述第一電壓小於所述直流配電單元的最大工作電壓且大於所述被控並聯支路之外的並聯支路的供電電壓。
2.根據權利要求1所述的多電源並聯供電系統，其特徵在於，還包括電源優先級控制 單元，連接所述至少兩個並聯支路，用於通過預設所述至少兩個並聯支路的輸出電壓或功 率來確定所述至少兩個並聯支路的供電優先級。
3.根據權利要求1或2所述的多電源並聯供電系統，其特徵在於，所述功率跟蹤控制單 元包括信號採樣電路，用於採樣所述被控並聯支路的電源輸出電壓和所述直流配電單元的電 壓，或採樣所述被控並聯支路的電源輸出電流及所述直流配電單元的電流，或採樣所述被 控並聯支路的電源輸出電流、電源輸出電壓及所述直流配電單元的電流、電壓；功率運算電路，連接所述信號採樣電路，用於根據所述被控並聯支路的電源輸出電壓 和所述直流配電單元的電壓，或者所述被控並聯支路的電源輸出電流及所述直流配電單元 的電流；或者所述被控並聯支路的電源輸出電流、電源輸出電壓及所述直流配電單元的電 流、電壓確定功率控制信息；升壓控制電路，連接所述功率運算電路，用於在所述被控並聯支路中的電源輸出電壓、 電源輸出電流或電源輸出功率對應低於所述直流配電單元的電壓、電流或功率時，根據所 述功率控制信息增大所述被控並聯支路的輸出電壓至所述第一電壓。
4.根據權利要求3所述的多電源並聯供電系統，其特徵在於，所述功率跟蹤控制單元 還包括降壓控制電路，連接所述功率運算電路，用於在所述被控並聯支路中的電源輸出電壓、 電源輸出電流或電源輸出功率對應高於所述直流配電單元的電壓、電流或功率時，根據所 述功率控制信息降低所述被控並聯支路的輸出電壓。
5.根據權利要求1或2所述的多電源並聯供電系統，其特徵在於，所述至少兩個並聯支 路包括風力供電支路或光伏供電支路，所述風力供電支路包括風力發電機及連接所述風力 發電機與所述直流配電單元的第一整流電路，所述光伏供電支路包括光伏發電機及連接所 述光伏發電機與所述直流配電單元的第二整流電路。
6.根據權利要求5所述的多電源並聯供電系統，其特徵在於，所述至少兩個並聯支路 還包括市電供電支路，所述市電供電支路包括市電配電電路、連接所述市電配電電路的開 關電源及連接所述開關電源與所述直流配電單元的第三整流電路。
7.根據權利要求6所述的多電源並聯供電系統，其特徵在於，所述至少兩個並聯支路 還包括蓄電池供電支路，所述蓄電池供電支路包括連接所述直流配電單元的蓄電池組。
8.根據權利要求7所述的多電源並聯供電系統，其特徵在於，所述至少兩個並聯支路 還包括油機供電支路。
專利摘要本實用新型提供了一種多電源並聯供電系統，包括直流配電單元，用於為負載供電；至少兩個電源並聯至直流配電單元以形成至少兩個並聯支路；至少一個功率跟蹤控制單元，每一功率跟蹤控制單元連接至少兩個並聯支路中的一被控並聯支路及直流配電單元，用於在被控並聯支路的電源輸出電壓、電源輸出電流或電源輸出功率對應低於直流配電單元的電壓、電流或功率時，增大被控並聯支路的輸出電壓至第一電壓，第一電壓小於直流配電單元的最大工作電壓且大於被控並聯支路之外的並聯支路的供電電壓。本實用新型使各並聯支路以電壓差的方式進行輸出電流的轉換，實現多電源並聯供電系統中電流的無間隙軟切換。
文檔編號H02J7/00GK201656474SQ20102017320
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者尹建國, 張大鵬, 石峰 申請人:中國移動通信集團江西有限公司