一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，包括：中控模塊（1），通信總線（2），市用交流電源監(jiān)控模塊（3），AC/DC監(jiān)控模塊（4），UPS監(jiān)控模塊（5），DC/AC模塊監(jiān)控模塊（6），DC/DC模塊監(jiān)控模塊（7），直流電源管理模塊（8）。本裝置將分散的模塊進行集中管理，同時實時的監(jiān)視一體化電源的各個模塊的運行情況，通過直流電源管理模塊對各模塊的直流側(cè)進行統(tǒng)一協(xié)同管理，優(yōu)化了電源的運行模式，提高了各個模塊的效率，避免將供電壓力集中在某個模塊上，從而延長了整個系統(tǒng)的使用壽命。
【專利說明】—種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]很多小型風(fēng)力發(fā)電裝置(百瓦級)屬于間歇能源利用，風(fēng)環(huán)境經(jīng)常變化，除部分發(fā)電直接并網(wǎng)情況外，很多場合均需要與之配套蓄電系統(tǒng)。蓄電系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電裝置整套系統(tǒng)中核心部件之一，其壽命直接影響到整套發(fā)電裝置的壽命，小型風(fēng)力發(fā)電裝置及用電設(shè)備往往存在高頻率特性，即經(jīng)常要充電放電，因此蓄電系統(tǒng)必須面臨高頻次的充放電。雖然鉛酸蓄電池容量高，成本低，但其充放電循環(huán)次數(shù)過少，80%D0D (D0D,放電深度)時為400次，通常1-2年必須更換蓄電池組，蓄電池的成本占整套系統(tǒng)的15-25%，因其短壽命帶來的維護成本頗高。
[0003]隨著技術(shù)的發(fā)展，電力一體化智能電源系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電廠，典型的電力一體化電源系統(tǒng)，包括:AC/DC整流模塊，用于將市電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡哂行铍姵亟M的UPS電源，用作風(fēng)力發(fā)電啟動電源或風(fēng)力不足時的輔助電源；DC/DC變換模塊以及DC/AC逆變模塊，用于將整流模塊的直流電轉(zhuǎn)換成設(shè)備所需要直流/交流電。
[0004]隨著一體化智能電源系統(tǒng)的推廣，市場上對一體化智能電源的監(jiān)控系統(tǒng)的需求日益劇烈，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的電源監(jiān)控裝置缺乏對AC/DC模塊、UPS模塊、DC/DC模塊和DC/AC模塊的統(tǒng)一監(jiān)控，尤其是對于UPS的蓄電池組、AC/DC整流模塊以及DC/DC和DC/AC之間的統(tǒng)一調(diào)度和配合方面存在困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，通過該監(jiān)控裝置，可以實時的獲知一體化電源系統(tǒng)的運行狀態(tài)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制好一體化電源系統(tǒng)的各個模塊的工作。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，該監(jiān)控裝置包括:
[0007]市用交流電源監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控輸入到一體化電源系統(tǒng)的使用交流電的電壓、頻率的變化；
[0008]AC/DC監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視AC/DC模塊的直流側(cè)輸出電壓的變化，并控制整流電路的輸入和輸出；
[0009]UPS監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視UPS的運行狀態(tài)，并控制UPS的輸入和輸出；
[0010]DC/AC模塊監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視DC/AC模塊的運行狀態(tài)，并控制逆變電路的輸入和輸出；
[0011]DC/DC模塊監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視DC/DC模塊的運行狀態(tài)，并控制斬波電路的輸入和輸出；
[0012]直流電源管理模塊，用于協(xié)調(diào)UPS蓄電池組的充放電、AC/DC模塊直流輸出、以及DC/DC和DC/AC的直流輸入，以便統(tǒng)一上述四個模塊的直流側(cè)，使得一體化電源系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)；
[0013]中控模塊，包括顯示設(shè)備、輸入設(shè)備和控制設(shè)備，用于顯示上述各個模塊的運行狀態(tài)，設(shè)定和發(fā)出控制指令；
[0014]通信總線，用于連接上述市用交流電源監(jiān)控模塊、AC/DC監(jiān)控模塊、UPS監(jiān)控模塊、DC/AC模塊監(jiān)控模塊、DC/DC模塊監(jiān)控模塊、直流電源管理模塊，將上述模塊的信息傳輸給中控模塊以及將中控模塊的指令發(fā)送給上述各個監(jiān)控模塊，并用于上述各個模塊之間的通?目。
[0015] 優(yōu)選的，所述直流電源管理模塊包括:
[0016]當(dāng)前各模塊直流側(cè)電壓獲知單元，用于從具有直流側(cè)的模塊中獲知實時的電壓數(shù)據(jù)；
[0017]蓄電池組運行監(jiān)管單元，用于從UPS監(jiān)控模塊獲知UPS蓄電池組的運行參數(shù)，并根據(jù)所述運行參數(shù)控制蓄電池的充電和放電；
[0018]直流電壓分配單元，根據(jù)中控模塊的指令，控制各模塊直流側(cè)的輸入或輸出；
[0019]預(yù)警單元，用于在檢測到各模塊直流側(cè)處于不正常運行狀態(tài)時，向中控模塊發(fā)出預(yù)警。
[0020]優(yōu)選的，上述蓄電池運行監(jiān)管單元包括:
[0021]蓄電池組體溫獲知器，用于實時監(jiān)測蓄電池組體溫；
[0022]蓄電池組端電壓獲知器，用于實時監(jiān)測蓄電池組端電壓；
[0023]充電管理器，根據(jù)設(shè)定的充電曲線以及實時的蓄電池電壓及體溫等參數(shù)控制AC/DC模塊對蓄電池組進行充電；
[0024]放電管理器，根據(jù)中控模塊的指令控制對上述各個模塊的直流側(cè)供應(yīng)直流電，并在蓄電池欠壓以及過熱狀態(tài)下向中控模塊發(fā)出預(yù)警。
[0025]本發(fā)明提供的監(jiān)控裝置，將分散的模塊進行集中管理，同時實時的監(jiān)視一體化電源的各個模塊的運行情況，通過直流電源管理模塊對各模塊的直流側(cè)進行統(tǒng)一協(xié)同管理，優(yōu)化了電源的運行模式，提高了各個模塊的效率，避免將供電壓力集中在某個模塊上，從而延長了整個系統(tǒng)的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1示出了本發(fā)明的一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置；
[0027]圖2示出了圖1中裝置中的直流電源管理模塊的組成；
[0028]圖3示出了圖2中直流電源管理模塊的蓄電池運行監(jiān)管單元的具體構(gòu)成。
【具體實施方式】
[0029]參見圖1，本發(fā)明的一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置包括:中控模塊1，該中控模塊可以包括顯示設(shè)備、輸入設(shè)備、存儲設(shè)備和控制設(shè)備等；通信總線2，用于本系統(tǒng)各個部件之間的通信，其可以使用包括使用RS232或RS485或Ethernet等在內(nèi)的通信協(xié)議進行通信，該總線優(yōu)選由光纖組成；市用交流電源監(jiān)控模塊3，用于遠程監(jiān)控220V市用交流電源13，可以替換的，該交流電源也可以為其他電壓等級的市用交流電；AC/DC監(jiān)控模塊4，用于監(jiān)視AC/DC模塊14的直流側(cè)輸出電壓的變化，并控制整流電路的輸入和輸出，該整流電源14可以為半橋整流電源也可以為全橋整流電源，該AC/DC監(jiān)控模塊4包括整流信號發(fā)生單元、直流電流電壓檢測單元、交流電壓檢測單元、通信單元以及功率因素校正單元；UPS監(jiān)控模塊5，用于監(jiān)視UPS15的運行狀態(tài)，并控制UPS15的輸入和輸出，該UPS15包括由鉛酸蓄電池組或鋰電池組或其他任何二次蓄能電池組的蓄電池組；DC/AC模塊監(jiān)控模塊6，用于監(jiān)視DC/AC模塊16的運行狀態(tài)，并控制逆變電路的輸入和輸出，DC/AC模塊16可以為現(xiàn)有技術(shù)中任意拓撲結(jié)構(gòu)的逆變器，該DC/AC模塊監(jiān)控模塊6包括逆變器控制單元、逆變器電壓電流檢測單元以及通信單元；DC/DC模塊監(jiān)控模塊7，用于監(jiān)視DC/DC模塊17的運行狀態(tài)，并控制斬波電路的輸入和輸出，該DC/DC模塊可以為包括boost斬波電路在內(nèi)的任何可以實現(xiàn)直流-直流變換的電路，該直流/直流變換器監(jiān)控裝置7可包括直流-直流變換控制單元、直流電壓電流檢測單元和通信單元；直流電源管理模塊8，用于協(xié)調(diào)UPS15蓄電池組的充放電、AC/DC模塊14直流輸出、以及DC/DC模塊16和DC/AC模塊17的直流輸入，以便統(tǒng)一上述四個模塊的直流側(cè)，使得一體化電源系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。
[0030]上述中控模塊1，用于存儲其他各模塊上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)，顯示上述各個模塊的運行狀態(tài)，并設(shè)定和發(fā)出控制指令。上述通信總線2，用于連接上述市用交流電源監(jiān)控模塊3、AC/DC監(jiān)控模塊4、UPS監(jiān)控模塊5、DC/AC模塊監(jiān)控模塊6、DC/DC模塊監(jiān)控模塊7、直流電源管理模塊8，將上述模塊的信息傳輸給中控模塊以及將中控模塊的指令發(fā)送給上述各個監(jiān)控模塊，并用于上述各個模塊之間的通信。
[0031]參見圖2，所述直流電源管理模塊8包括:當(dāng)前各模塊直流側(cè)電壓獲知單元81，用于從具有直流側(cè)的模塊中獲知實時的電壓數(shù)據(jù)，這些具有直流側(cè)的模塊包括AC/DC模塊14，UPS15、DC/DC模塊16和DC/AC模塊17，直流側(cè)電壓獲知單元分別從AC/DC監(jiān)控模塊4，UPS監(jiān)控模塊5、DC/DC模塊監(jiān)控模塊6和DC/AC監(jiān)控模塊7的直流電壓檢測單元中獲知AC/DC模塊14，UPS15、DC/DC模塊16和DC/AC模塊17的直流電壓的實時數(shù)據(jù)。
[0032]所述直流電源管理模塊8還包括蓄電池運行監(jiān)管單元82，用從UPS監(jiān)控模塊5獲知UPS蓄電池組的運行參數(shù)，這些運行參數(shù)可以包括但不限于:電池組端電壓，電池組運行溫度，電池組容量等，并根據(jù)所述運行參數(shù)控制蓄電池組的充電和放電。
[0033]所述直流電源管理模塊8進一步包括直流電壓分配單元83，根據(jù)中控模塊I的指令，控制各模塊直流側(cè)的輸入或輸出。例如用戶需要使用48V直流電作為通信電源時，可通過中控模塊I向直流電源管理模塊8發(fā)出指令，電源管理模塊8將指令分派給直流電壓分配單元83，直流電壓分配單元83根據(jù)直流側(cè)電壓獲知單元81獲取的AC/DC模塊14的直流側(cè)電壓信息確定是否將AC/DC模塊14的直流電壓輸出到DC/DC模塊17的直流電壓輸入端，如果確定AC/DC模塊14的直流側(cè)電壓能夠維持正常輸出，那么將由AC/DC模塊14為DC/DC模塊供電，如果確定AC/DC模塊14的直流側(cè)電壓不能夠維持正常輸出(比如市用交流電壓不穩(wěn)定或者發(fā)生斷電)，則有UPS15向DC/DC模塊17供電，在直流電壓分配單元83分配向DC/DC模塊17分配好直流供電模塊后(AC/DC模塊或UPS),該直流電壓分配單元83會同時向DC/DC監(jiān)控模塊發(fā)出向通信負載供電的指令，然后由DC/DC監(jiān)控模塊7控制DC/DC模塊17的占空比，從而向通信負載輸出48V的直流電壓。同樣直流電壓分配單元83也可以通過類似的方法向DC/AC模塊16分配直流電壓。
[0034]所述直流電源管理模塊8進一步包括預(yù)警單元84，用于在檢測到各模塊直流側(cè)處于不正常運行狀態(tài)時，向中控模塊I發(fā)出預(yù)警，例如直流側(cè)電壓獲知單元81發(fā)現(xiàn)AC/DC模塊的直流側(cè)電壓欠壓或則UPS蓄電池組端電壓欠壓時，預(yù)警單元會向中控模塊I發(fā)出預(yù)警。
[0035]參見圖3，該蓄電池運行監(jiān)管單元82包括:蓄電池組體溫獲知器821，用于實時監(jiān)測蓄電池組體溫，蓄電池組的體溫可以通過安裝在蓄電池組外殼上的溫度傳感器檢測到，并通過例如光纖的通信線傳輸給該蓄電池組體溫獲知器821 ;蓄電池組端電壓獲知器822，蓄電池組的端電壓可以通過安裝在蓄電池組輸出端的電壓傳感器檢測，并通過例如光纖的通信線傳輸給該蓄電池組端電壓獲知器822，用于實時監(jiān)測蓄電池組端電壓；充電管理器823，根據(jù)設(shè)定的充電曲線以及實時的蓄電池組端電壓及體溫等參數(shù)控制AC/DC模塊14對蓄電池組進行充電；放電管理器824，根據(jù)直流電壓分配單元的指令控制對上述各個模塊的直流側(cè)供應(yīng)直流電，并在蓄電池欠壓以及過熱狀態(tài)下通過預(yù)警單元84發(fā)出預(yù)警。
[0036]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電用一體化電源系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，該監(jiān)控裝置包括: 市用交流電源監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控輸入到一體化電源系統(tǒng)的使用交流電的電壓、頻率的變化； AC/DC監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視AC/DC模塊的直流側(cè)輸出電壓的變化，并控制整流電路的輸入和輸出； UPS監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視UPS的運行狀態(tài)，并控制UPS的輸入和輸出； DC/AC模塊監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視DC/AC模塊的運行狀態(tài)，并控制逆變電路的輸入和輸出； DC/DC模塊監(jiān)控模塊，用于監(jiān)視DC/DC模塊的運行狀態(tài)，并控制斬波電路的輸入和輸出； 直流電源管理模塊，用于協(xié)調(diào)UPS蓄電池組的充放電、AC/DC模塊直流輸出、以及DC/DC和DC/AC的直流輸入，以便統(tǒng)一上述四個模塊的直流側(cè)，使得一體化電源系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)； 中控模塊，包括顯示設(shè)備、輸入設(shè)備和控制設(shè)備，用于顯示上述各個模塊的運行狀態(tài)，設(shè)定和發(fā)出控制指令； 通信總線，用于連接上述市用交流電源監(jiān)控模塊、AC/DC監(jiān)控模塊、UPS監(jiān)控模塊、DC/AC模塊監(jiān)控模塊、DC/DC模塊監(jiān)控模塊、直流電源管理模塊，將上述模塊的信息傳輸給中控模塊以及將中控模塊的指令發(fā)送給上述各個監(jiān)控模塊，并用于上述各個模塊之間的通信。
2.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述直流電源管理模塊包括: 當(dāng)前各模塊直流側(cè)電壓獲知單元，用于從具有直流側(cè)的模塊中獲知實時的電壓數(shù)據(jù)；蓄電池組運行監(jiān)管單元，用于從UPS監(jiān)控模塊獲知UPS蓄電池組的運行參數(shù)，并根據(jù)所述運行參數(shù)控制蓄電池的充電和放電； 直流電壓分配單元，根據(jù)中控模塊的指令，控制各模塊直流側(cè)的輸入或輸出； 預(yù)警單元，用于在檢測到各模塊直流側(cè)處于不正常運行狀態(tài)時，向中控模塊發(fā)出預(yù)警。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于上述蓄電池運行監(jiān)管單元包括: 蓄電池組體溫獲知器，用于實時監(jiān)測蓄電池組體溫； 蓄電池組端電壓獲知器，用于實時監(jiān)測蓄電池組端電壓； 充電管理器，根據(jù)設(shè)定的充電曲線以及實時的蓄電池電壓及體溫等參數(shù)控制AC/DC模塊對蓄電池組進行充電； 放電管理器，根據(jù)中控模塊的指令控制對上述各個模塊的直流側(cè)供應(yīng)直流電，并在蓄電池欠壓以及過熱狀態(tài)下向中控模塊發(fā)出預(yù)警。
【文檔編號】H02J13/00GK103887883SQ201410132248
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】楊凱成, 彭正昌, 廖勇軍 申請人:深圳市立創(chuàng)電源有限公司