專利名稱：基于光、蓄、市電互補(bǔ)的智能可持續(xù)電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源智能切換控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于光、蓄、市電互補(bǔ)的智能可持續(xù)電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
社會(huì)對(duì)于供電系統(tǒng)的要求越來越高，尤其是在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)的信用社、銀行、通信基站等用電場所，一套持續(xù)、平穩(wěn)的供電系統(tǒng)顯得尤為重要。同時(shí)在我國的一些偏遠(yuǎn)缺電地區(qū)，雖然具有太陽能供電系統(tǒng)，但由于受到天氣等原因的影響，造成供電不穩(wěn)定、斷電現(xiàn)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(bǔ)控制器和不間斷電源 (UPS)0市電互補(bǔ)控制器用于市電與太陽能互補(bǔ)負(fù)載系統(tǒng)。當(dāng)天氣晴好，太陽能工作狀態(tài)良好時(shí)，蓄電池的電量由光伏電池供電。再輸送給負(fù)載供電；當(dāng)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(zhuǎn)換之后為光源供電。當(dāng)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(bǔ)控制器雖然利用了太陽能，但存到的一定缺陷。當(dāng)運(yùn)用于電力系統(tǒng)不穩(wěn)定地區(qū)或者缺電地區(qū)，再遇到陰雨天氣時(shí)，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(wěn)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(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護(hù)設(shè)備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態(tài)開關(guān)等幾部分組成。UPS 可以在市電出現(xiàn)異常時(shí)，有效地凈化市電；還可以在市電突然中斷時(shí)持續(xù)一定時(shí)間給電腦等設(shè)備供電，使你能有充裕的時(shí)間應(yīng)付。但是UPS僅僅是在蓄電池與市電兩者之間進(jìn)行智能切換，解決市電的突發(fā)狀況， 緊急供電問題，并沒有涉及太陽能，節(jié)能問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的功能不齊全和各種不足，提出了一種基于光、蓄、市電互補(bǔ)的智能可持續(xù)電源系統(tǒng)。本發(fā)明包括DSP控制器、光伏電壓電流采集模塊、光伏電池板、市電接口單元、交流電檢測模塊、蓄電池、蓄電池電壓采集模塊、光耦隔離模塊、控制切換模塊電路、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器組和逆變器。DSP控制器通過光伏電壓電流采集模塊得到光伏電池板的電壓電流信號(hào)，并計(jì)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(hào)傳送至DSP控制器，由DSP 控制器經(jīng)過計(jì)算判斷市電是否正常。蓄電池電壓采集模塊獲取蓄電池的電壓電流信號(hào)送入
3DSP控制器。DSP控制器經(jīng)光耦隔離模塊后控制繼電器組，從而控制用戶負(fù)載的供電來源?？刂魄袚Q模塊電路包括DSP控制器、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片、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(hào)輸出至信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片，經(jīng)隔離放大后的信號(hào)輸出至由電源模塊供電的3個(gè)繼電器組，3個(gè)繼電器組其分別對(duì)應(yīng)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，并最終選擇其中一路至輸出接口給負(fù)載供電。交流電檢測模塊電路包括變壓器Tl、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管 D3、第四二極管D4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一運(yùn)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腳與第一二極管Dl負(fù)極和第二二極管D2的正極連接，變壓器Tl的4腳與第三二極管D3負(fù)極和第四二極管D4的正極連接，第一二極管Dl正極和第三二極管D3正極接地，第二二極管D2的負(fù)極與第四二極管 D4的負(fù)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(yùn)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(yùn)算放大器Ul的反相輸入端與第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端和DSP控制器內(nèi)置AD檢測接口連接。蓄電池電壓采集模塊電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二運(yùn)算放大器U2 ；蓄電池直流電信號(hào)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(yùn)算放大器U2的正相輸入端連接，第二運(yùn)算放大器U2的反相輸入端與第二運(yùn)算放大器U2的輸出端和DSP內(nèi)置AD檢測接口連接。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明實(shí)現(xiàn)電源間的無縫切換。切換順序優(yōu)先選擇光伏進(jìn)行供電，其次由市電供電，最后由蓄電池供電。雖然初次投入成本較大，但長遠(yuǎn)使用成本逐年降低，同時(shí)太陽能本身不僅綠色環(huán)保而且零成本，代替電網(wǎng)供電將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。既節(jié)約了能源，又極大的提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得設(shè)備能夠不間斷、持續(xù)的工作，從而避免了因斷電引起的損失。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明控制切換模塊電路示意圖； 圖3為本發(fā)明交流電檢測模塊電路； 圖4為本發(fā)明直流電檢測模塊電路。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，
如圖1所示，DSP控制器通過光伏電壓電流采集模塊得到光伏電池板的電壓電流信號(hào)， 并計(jì)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(hào)傳送至DSP控制器， 由DSP控制器經(jīng)過計(jì)算判斷市電是否正常。蓄電池電壓采集模塊獲取蓄電池的電壓電流信號(hào)送入DSP控制器。DSP控制器經(jīng)光耦隔離模塊后控制繼電器組，從而控制用戶負(fù)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(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片、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(hào)輸出至信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片，經(jīng)隔離放大后的信號(hào)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(duì)應(yīng)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，并最終選擇其中一路至輸出接口給負(fù)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、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一運(yùn)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腳與第一二極管Dl負(fù)極和第二二極管D2的正極連接，變壓器Tl的4腳與第三二極管D3負(fù)極和第四二極管D4的正極連接，第一二極管Dl正極和第三二極管D3正極接地，第二二極管D2的負(fù)極與第四二極管 D4的負(fù)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(yùn)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(yùn)算放大器Ul的反相輸入端與第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端和DSP控制器內(nèi)置AD檢測接口連接。如圖4所示，蓄電池電壓采集模塊電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二運(yùn)算放大器U2 ；蓄電池直流電信號(hào)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(yùn)算放大器U2的正相輸入端連接，第二運(yùn)算放大器U2的反相輸入端與第二運(yùn)算放大器U2的輸出端和DSP內(nèi)置AD檢測接口連接。基于光、蓄、市電互補(bǔ)的智能可持續(xù)電源系統(tǒng)能夠通過AD模塊實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，檢測太陽光照強(qiáng)度和市電存在與否，實(shí)現(xiàn)在光照微弱或出現(xiàn)陰雨天氣以及夜晚的情況下，智能自動(dòng)切換到由市電供給，若此時(shí)市電突然發(fā)生意外事件例如斷電或者電壓不穩(wěn)，智能自動(dòng)切換到由備用蓄電池供電，及時(shí)應(yīng)對(duì)各種突發(fā)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(huán)境下具有一定的自采集、自識(shí)別、自切換、自操作和自適應(yīng)能力。由于該智能可持續(xù)電源系統(tǒng)具有自動(dòng)切換的操作能力，可以將該智能可持續(xù)電源系統(tǒng)視為具有采集檢測、自動(dòng)切換電源系統(tǒng)的原型。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用實(shí)時(shí)AD采集檢測，帶動(dòng)繼電器輸出隔離驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能選擇的自動(dòng)切換的工作方式，組成采集檢測模塊、隔離驅(qū)動(dòng)模塊與自動(dòng)切換模塊三級(jí)分布式控制系統(tǒng)。其具體技術(shù)方案是根據(jù)AD采集模塊的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)情況，若DSP控制器檢測到光伏部分出現(xiàn)問題無法正常供電，則通過輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備將負(fù)載切換給市電供電；若控制器檢測到光伏部分又恢復(fù)正常，則切換回光伏供電；若控制器檢測到光伏， 市電環(huán)節(jié)都不能正常工作時(shí)，能快速切換到蓄電池供電。
權(quán)利要求
1.基于光、蓄、市電互補(bǔ)的智能可持續(xù)電源系統(tǒng)，包括DSP控制器、光伏電壓電流采集模塊、光伏電池板、市電接口單元、交流電檢測模塊、蓄電池、蓄電池電壓采集模塊、光耦隔離模塊、控制切換模塊電路、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器組和逆變器，其特征在于DSP控制器通過光伏電壓電流采集模塊得到光伏電池板的電壓電流信號(hào)，并計(jì)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(hào)傳送至DSP控制器，由DSP控制器經(jīng)過計(jì)算并判斷市電是否正常，蓄電池電壓采集模塊獲取蓄電池的電壓電流信號(hào)送入 DSP控制器，DSP控制器經(jīng)光耦隔離模塊后控制繼電器組，從而控制用戶負(fù)載的供電來源； 控制切換模塊電路包括DSP控制器、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片、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(hào)輸出至信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片，經(jīng)隔離放大后的信號(hào)輸出至由電源模塊供電的3個(gè)繼電器，3個(gè)繼電器其分別對(duì)應(yīng)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，并最終選擇其中一路至輸出接口給負(fù)載供電；交流電檢測模塊電路包括變壓器Tl、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一運(yùn)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腳與第一二極管Dl負(fù)極和第二二極管D2的正極連接，變壓器Tl的4腳與第三二極管D3負(fù)極和第四二極管D4的正極連接，第一二極管Dl正極和第三二極管D3正極接地，第二二極管D2的負(fù)極與第四二極管 D4的負(fù)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(yùn)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(yùn)算放大器Ul的反相輸入端與第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端和DSP控制器內(nèi)置AD檢測接口連接；蓄電池電壓采集模塊電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二運(yùn)算放大器U2 ；蓄電池直流電信號(hào)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(yùn)算放大器U2的正相輸入端連接，第二運(yùn)算放大器U2的反相輸入端與第二運(yùn)算放大器U2 的輸出端和DSP內(nèi)置AD檢測接口連接。
全文摘要
一種基于光、蓄、市電互補(bǔ)的智能可持續(xù)電源系統(tǒng)。本發(fā)明公布了基于市電互補(bǔ)的可持續(xù)智能控制器?，F(xiàn)有的控制器功能不全、適應(yīng)能力不強(qiáng)、能源消耗大。本發(fā)明中的DSP單片機(jī)與光伏電池板、市電接口、備用蓄電池連接；內(nèi)置AD采集模塊實(shí)時(shí)采集檢測；繼電器驅(qū)動(dòng)輸出隔離；自動(dòng)切換模塊智能選擇供電電源。根據(jù)AD采集模塊的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)情況，若DSP控制器檢測到光伏部分出現(xiàn)問題無法正常供電，則通過輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備將負(fù)載切換給市電供電；若控制器檢測到光伏部分又恢復(fù)正常，則切換回光伏供電；若控制器檢測到光伏，市電環(huán)節(jié)都不能正常工作時(shí)，能切換到蓄電池供電。本發(fā)明既節(jié)約了能源，又極大的提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得設(shè)備能夠不間斷、持續(xù)的工作，從而避免了因斷電引起的損失。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102364815SQ20111032715
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者俞冬冬, 吳秋軒, 潘錦錚, 王俊偉 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)