一種太陽能ups系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種太陽能UPS系統(tǒng)，包括市電輸入、交流輸出、發(fā)電機(jī)電源、太陽能電池組件、蓄電池組、主控制器、選通控制器、逆變器、第一整流器、靜態(tài)開關(guān)和多個選通開關(guān)，市電輸入分為旁路輸入和整流輸入，第一整流器的輸出端與蓄電池組相連，發(fā)電機(jī)電源的直流輸出端與逆變器的直流輸入端相連，逆變器的交流輸出端與靜態(tài)開關(guān)的輸入端相連，靜態(tài)開關(guān)的輸出端與交流輸出相連；各個選通開關(guān)的一端一一對應(yīng)連接于太陽能電池組件中每個太陽能電池板的電源輸出端，各個選通開關(guān)的另一端均與蓄電池組相連，選通控制端分別控制連接各個選通開關(guān)。本實(shí)用新型能夠根據(jù)負(fù)載需求，自動選擇、分配各路電源輸入靜態(tài)開關(guān)的功率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電源的輸出。
【專利說明】 —種太陽能UPS系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及UPS系統(tǒng)，具體涉及一種太陽能UPS系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]UPS指不間斷電源裝置，現(xiàn)有技術(shù)中通過UPS對太陽能的利用方式，一般有以下三種:
[0003](I)并網(wǎng)型。太陽能電池板的輸出接一個并網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)逆變器的輸出接電網(wǎng)，并網(wǎng)逆變器將太陽能電池板發(fā)出的電饋送到電網(wǎng)上。其缺陷是:在沒有市電的情況下，無法工作，且給用戶供電的始終是電網(wǎng)，無法給用戶提供穩(wěn)定純凈的電源，即電壓波動得到抑制、電網(wǎng)的電壓或電流諧波得到抑制的電源。
[0004](2)離網(wǎng)型。太陽能電池板的輸出接逆變器和電池，有太陽光的時候逆變器給負(fù)載提供穩(wěn)定的交流電源并給電池充電；沒有太陽光的時候，由電池通過逆變器給負(fù)載供電。其缺陷是:在連續(xù)陰天的時候，無法給用戶提供持續(xù)的電源供應(yīng)。
[0005](3)離并網(wǎng)一體型。太陽能電池板的輸出接逆變器和電池，逆變器的輸出接電網(wǎng)。有市電的時候逆變器工作在并網(wǎng)模式，并給電池充電；當(dāng)市電故障時，逆變器轉(zhuǎn)換到離網(wǎng)模式，由電池通過逆變器給負(fù)載供電。其缺陷是:逆變器在模式轉(zhuǎn)換時會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換時間，且市電正常時，負(fù)載是由市電供電，此時無法給用戶提供穩(wěn)定純凈的電源，即電壓波動得到抑制、電網(wǎng)的電壓或電流諧波得到抑制的電源。
[0006]因此，以上三種太陽能的利用方法都有其應(yīng)用局限性，而常規(guī)的在線雙變換UPS，通常只有一路交流輸入和一路直流(電池)輸入。如果系統(tǒng)需要有多路交直流輸入供電(如多路太陽能電池板和發(fā)電機(jī)輸入)，因?yàn)槌Ｒ?guī)在線雙變換UPS不能對這些輸入電源進(jìn)行功率分配和管理，因此不能對太陽能電池板進(jìn)行有效的利用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種太陽能UPS系統(tǒng)，能夠根據(jù)負(fù)載需求，自動選擇、分配各路電源輸入靜態(tài)開關(guān)的功率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電源的輸出。
[0008]本實(shí)用新型的目的采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]—種太陽能UPS系統(tǒng),包括市電輸入、交流輸出、發(fā)電機(jī)電源、太陽能電池組件、蓄電池組、主控制器、選通控制器、逆變器、第一整流器、靜態(tài)開關(guān)和多個選通開關(guān)，所述市電輸入分為旁路輸入和整流輸入，所述旁路輸入與靜態(tài)開關(guān)的輸入端相連，所述整流輸入與第一整流器的交流輸入端相連，所述第一整流器的輸出端與蓄電池組相連，所述發(fā)電機(jī)電源的直流輸出端與逆變器的直流輸入端相連，所述逆變器的交流輸出端與靜態(tài)開關(guān)的輸入端相連，所述靜態(tài)開關(guān)的輸出端與交流輸出相連；所述主控制器具有電壓電流采樣端、整流控制端、靜態(tài)開關(guān)控制端、逆變控制端和第一通訊端，所述選通控制器具有選通控制端、電流采樣端、電壓采樣端和第二通訊端；電壓電流采樣端分別連接蓄電池組和交流輸出，整流控制端與第一整流器相連，靜態(tài)開關(guān)控制端與靜態(tài)開關(guān)相連，逆變控制端與逆變器相連，第一通訊端與第二通訊端連接通訊；各個所述選通開關(guān)的一端一一對應(yīng)連接于太陽能電池組件中每個太陽能電池板的電源輸出端，各個選通開關(guān)的另一端均與蓄電池組相連，所述選通控制端分別控制連接各個選通開關(guān)，電流采樣端分別與各個選通開關(guān)的另一端連接，電壓采樣端連接至各個選通開關(guān)的另一端與蓄電池組的連接點(diǎn)之間。
[0010]進(jìn)一步地，所述發(fā)電機(jī)電源包括多個發(fā)電機(jī)和多個第二整流器，各個發(fā)電機(jī)的輸出端一一對應(yīng)連接各個第二整流器的交流輸入端，各個第二整流器的直流輸出端均與逆變器的直流輸入端相連。
[0011]進(jìn)一步地，所述太陽能UPS系統(tǒng)還包括第一二極管，各個所述第二整流器的直流輸出端均經(jīng)過第一二極管后與逆變器的直流輸入端相連。
[0012]進(jìn)一步地，所述太陽能UPS系統(tǒng)還包括多個第二二極管，各個選通開關(guān)的另一端一一對應(yīng)連接第二二極管的陽極，各第二二極管的陰極匯流后均與蓄電池組連接；所述電壓采樣端與各第二二極管的陰極匯流點(diǎn)相連。
[0013]進(jìn)一步地，所述太陽能UPS系統(tǒng)還包括一太陽能UPS柜和多個太陽能功率分配匯流柜，所述第一整流器、靜態(tài)開關(guān)、逆變器、主控制器均位于太陽能UPS柜中；所述太陽能電池組件為多組，每組太陽能電池組件均配有一個所述選通控制器，每個太陽能功率分配匯流柜承載有一組所述太陽能電池組件和一個所述選通控制器。
[0014]進(jìn)一步地，所述主控制器的第一通訊端連接有第一通訊模塊，各個所述選通控制器的第二通訊端分別連接有第二通訊模塊，第一通訊模塊分別與各個第二通訊模塊通過RS485總線通訊連接；第一通訊模塊位于太陽能UPS柜中，第二通訊模塊分別位于各個太陽能功率分配匯流柜中。
[0015]進(jìn)一步地，所述主控制器還連接有第一顯示模塊，各個所述選通控制器還分別連接有第二顯示模塊，第一顯示模塊位于太陽能UPS柜中，第二顯示模塊分別位于各個太陽能功率分配匯流柜中。
[0016]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0017]本實(shí)用新型的主控制器可對第一整流器、靜態(tài)開關(guān)和逆變器進(jìn)行控制，并實(shí)時檢測交流輸出和蓄電池組的電壓、電流，同時還通過第一通訊端及第二通訊端獲取太陽能電池組件的輸出電流，進(jìn)而可通過主控制器根據(jù)負(fù)載的需要及實(shí)際工作情況換算功率，來控制選通控制器實(shí)現(xiàn)對選通開關(guān)的開合，控制第一整流器、逆變器的工作及反饋靜態(tài)開關(guān)的工作狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)分配各路電源輸入靜態(tài)開關(guān)的功率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電源的輸出，可按照太陽能電池組件的電源輸出、蓄電池組的電源的輸出、市電輸入的電源輸出、發(fā)電機(jī)電源的電源輸出的先后順序進(jìn)行優(yōu)選，使各路電源得到最合理、最有效的利用，在各種工作調(diào)節(jié)下，均可給用戶持續(xù)提供經(jīng)主控制器分配后的最為穩(wěn)定的純凈電源，即電壓波動得到抑制、電網(wǎng)的電壓或電流諧波得到抑制的電源。
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型太陽能UPS系統(tǒng)的連接示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示的一種太陽能UPS系統(tǒng)，包括市電輸入、交流輸出、發(fā)電機(jī)電源、太陽能電池組件、蓄電池組、主控制器、選通控制器、逆變器、第一整流器、靜態(tài)開關(guān)和多個選通開關(guān)，市電輸入分為芳路輸入和整流輸入，芳路輸入與靜態(tài)開關(guān)的輸入端相連，整流輸入與第一整流器的交流輸入端相連，第一整流器的輸出端與蓄電池組相連，發(fā)電機(jī)電源的直流輸出端與逆變器的直流輸入端相連，逆變器的交流輸出端與靜態(tài)開關(guān)的輸入端相連，靜態(tài)開關(guān)的輸出端與交流輸出相連。
[0021]主控制器具有電壓電流采樣端、整流控制端、靜態(tài)開關(guān)控制端、逆變控制端和第一通訊端(圖1中未示出這些端口)，選通控制器具有選通控制端、電流采樣端、電壓采樣端和第二通訊端(圖1中未示出這些端口)；電壓電流采樣端分別連接蓄電池組和交流輸出，整流控制端與第一整流器相連，靜態(tài)開關(guān)控制端與靜態(tài)開關(guān)相連，逆變控制端與逆變器相連，第一通訊端與第二通訊端連接通訊；各個選通開關(guān)的一端一一對應(yīng)連接于太陽能電池組件中每個太陽能電池板的電源輸出端，各個選通開關(guān)的另一端均與蓄電池組相連，選通控制端分別控制連接各個選通開關(guān)，電流采樣端分別與各個選通開關(guān)的另一端連接，電壓采樣端連接至各個選通開關(guān)的另一端與蓄電池組的連接點(diǎn)之間。
[0022]本例的發(fā)電機(jī)電源包括多個發(fā)電機(jī)和多個第二整流器，各個發(fā)電機(jī)的輸出端對應(yīng)連接各個第二整流器的交流輸入端，各個第二整流器的直流輸出端均與逆變器的直流輸入端相連。第二整流器用于將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
[0023]本例的太陽能UPS系統(tǒng)還包括第一二極管和多個第二二極管，均用于防止電流逆反，各個第二整流器的直流輸出端均經(jīng)過第一二極管后與逆變器的直流輸入端相連。各個選通開關(guān)的另一端一一對應(yīng)連接第二二極管的陽極，各第二二極管的陰極匯流后均與蓄電池組連接；電壓采樣端與各第二二極管的陰極匯流點(diǎn)相連。
[0024]本例的太陽能UPS系統(tǒng)還包括一太陽能UPS柜和多個太陽能功率分配匯流柜(圖1中其它太陽能功率分配匯流柜省略了太陽能電池組件、選通開關(guān)和第二二極管)，以便于綜合操作控制，并進(jìn)行分別組裝擺放。第一整流器、靜態(tài)開關(guān)、逆變器、主控制器均位于太陽能UPS柜中；一個太陽能電池組件包括多個太陽能電池板，本例的太陽能電池組件為多組，每組太陽能電池組件均配有一個選通控制器，每個太陽能功率分配匯流柜承載有一組太陽能電池組件和一個選通控制器。
[0025]主控制器的第一通訊端連接有第一通訊模塊，各個選通控制器的第二通訊端分別連接有第二通訊模塊，第一通訊模塊分別與各個第二通訊模塊通過RS485總線通訊連接；第一通訊模塊位于太陽能UPS柜中，第二通訊模塊分別位于各個太陽能功率分配匯流柜中。第一通訊模塊和第二通訊模塊采用現(xiàn)有常規(guī)的RS485通訊模塊，實(shí)現(xiàn)對選通開關(guān)開合的實(shí)時、及時控制。
[0026]主控制器還連接有第一顯示模塊，用于顯示各項(xiàng)檢測參數(shù)和實(shí)際功率的輸入輸出參數(shù)，各個選通控制器還分別連接有第二顯示模塊，用于顯示太陽能電池組件的輸出功率參數(shù)和各個選通開關(guān)的工作狀態(tài)，第一顯示模塊位于太陽能UPS柜中，第二顯示模塊分別位于各個太陽能功率分配匯流柜中。
[0027]正常工作時，本例太陽能UPS系統(tǒng)中的太陽能UPS柜始終通過靜態(tài)開關(guān)選擇來使用逆變器的輸出或市電輸入的電源給用戶負(fù)載供電，交流輸出接至負(fù)載。本例設(shè)置主控制器控制優(yōu)先使用太陽能電池組件的輸出電源。選通控制器檢測太陽能電池板匯流后總的輸出電壓和每路太陽能電池板的輸出電流，計算出輸出功率，根據(jù)該輸出功率來控制選通開關(guān)的開合，進(jìn)而控制太陽能電池板的投切數(shù)量。
[0028]當(dāng)太陽能充足時，通過對第一整流器和逆變器的直流輸入端的輸入控制，關(guān)閉市電輸入的第一整流器和發(fā)電機(jī)電源的輸入，通過控制選通開關(guān)，實(shí)現(xiàn)調(diào)整太陽能功率分配匯流柜內(nèi)太陽能電池組件各太陽能電池板的投切數(shù)量，使得太陽能電池組件輸出電源的功率恰好等于負(fù)載和蓄電池組充電的功率之和。本例通過RS485通訊總線，調(diào)節(jié)每個太陽能功率分配匯流柜的輸出功率均衡，以避免有的太陽能功率分配匯流柜滿載，有的太陽能功率分配匯流柜空載的情況。此時，負(fù)載和蓄電池組充電能量都由太陽能提供，負(fù)載得到了電壓波動得到抑制、電網(wǎng)的電壓或電流諧波得到抑制的電源。
[0029]當(dāng)太陽能電池組件提供的功率不足時，蓄電池組作為第二優(yōu)先級的能源開始放電，提供不足部分的負(fù)載功率。此時，負(fù)載能量由太陽能電池組件和蓄電池組共同提供。
[0030]當(dāng)蓄電池組下降到一定容量時，蓄電池組停止放電，本太陽能UPS系統(tǒng)啟動第三優(yōu)先級的能源，即市電補(bǔ)充供電，市電輸入通過第一整流器，提供太陽能輸出和負(fù)載之間的功率差額部分。此時，負(fù)載能量由太陽能電池組件和市電輸入共同提供。
[0031]在部分應(yīng)用場合,市電輸入的功率比太陽能UPS柜的輸出功率還小,在這種情況下如果太陽能與市電輸入的總功率比負(fù)載還小的情況下，則啟用發(fā)電機(jī)，形成發(fā)電機(jī)電源，補(bǔ)償差額部分。在這種情況下，負(fù)載能量由太陽能電池組件、市電輸入和發(fā)電機(jī)電源共同提供。
[0032]其中，以上對太陽能電池組件的功率判斷，通過選通控制器的電流采樣端對電流的采樣獲取來完成，并通過第一通訊模塊和第二通訊模塊的通訊，來用選通控制端實(shí)現(xiàn)對選通開關(guān)的開合控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的投切。以上對負(fù)載功率、蓄電池組輸出功率的判斷，由主控制器的電壓電路采用端對電壓、電流的采樣獲取來完成，并通過整流控制端、逆變器控制端、靜態(tài)開關(guān)控制端來實(shí)現(xiàn)第一整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)的工作控制，實(shí)現(xiàn)對市電輸入、蓄電池組的輸入、發(fā)電機(jī)電源的輸入和太陽能電池組的輸入進(jìn)行功率分配控制。本例的主控制器、選通控制器均可采用現(xiàn)有實(shí)體的判斷電路，無需MCU、CPU或單片機(jī)等集成電路，來實(shí)現(xiàn)不依賴軟件程序就完成各自控制要求，或者采用由邏輯電路組成的現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0033]上述實(shí)施方式僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來限定本實(shí)用新型保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能UPS系統(tǒng)，其特征在于:包括市電輸入、交流輸出、發(fā)電機(jī)電源、太陽能電池組件、蓄電池組、主控制器、選通控制器、逆變器、第一整流器、靜態(tài)開關(guān)和多個選通開關(guān)，所述市電輸入分為旁路輸入和整流輸入，所述旁路輸入與靜態(tài)開關(guān)的輸入端相連，所述整流輸入與第一整流器的交流輸入端相連，所述第一整流器的輸出端與蓄電池組相連，所述發(fā)電機(jī)電源的直流輸出端與逆變器的直流輸入端相連，所述逆變器的交流輸出端與靜態(tài)開關(guān)的輸入端相連，所述靜態(tài)開關(guān)的輸出端與交流輸出相連；所述主控制器具有電壓電流采樣端、整流控制端、靜態(tài)開關(guān)控制端、逆變控制端和第一通訊端，所述選通控制器具有選通控制端、電流采樣端、電壓采樣端和第二通訊端；電壓電流采樣端分別連接蓄電池組和交流輸出，整流控制端與第一整流器相連，靜態(tài)開關(guān)控制端與靜態(tài)開關(guān)相連，逆變控制端與逆變器相連，第一通訊端與第二通訊端連接通訊；各個所述選通開關(guān)的一端一一對應(yīng)連接于太陽能電池組件中每個太陽能電池板的電源輸出端，各個選通開關(guān)的另一端均與蓄電池組相連，所述選通控制端分別控制連接各個選通開關(guān)，電流采樣端分別與各個選通開關(guān)的另一端連接，電壓采樣端連接至各個選通開關(guān)的另一端與蓄電池組的連接點(diǎn)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能UPS系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)電源包括多個發(fā)電機(jī)和多個第二整流器，各個發(fā)電機(jī)的輸出端一一對應(yīng)連接各個第二整流器的交流輸入端，各個第二整流器的直流輸出端均與逆變器的直流輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能UPS系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能UPS系統(tǒng)還包括第一二極管，各個所述第二整流器的直流輸出端均經(jīng)過第一二極管后與逆變器的直流輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能UPS系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能UPS系統(tǒng)還包括多個第二二極管，各個選通開關(guān)的另一端一一對應(yīng)連接第二二極管的陽極，各第二二極管的陰極匯流后均與蓄電池組連接；所述電壓采樣端與各第二二極管的陰極匯流點(diǎn)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的太陽能UPS系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能UPS系統(tǒng)還包括一太陽能UPS柜和多個太陽能功率分配匯流柜，所述第一整流器、靜態(tài)開關(guān)、逆變器、主控制器均位于太陽能UPS柜中；所述太陽能電池組件為多組，每組太陽能電池組件均配有一個所述選通控制器，每個太陽能功率分配匯流柜承載有一組所述太陽能電池組件和一個所述選通控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能UPS系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器的第一通訊端連接有第一通訊模塊，各個所述選通控制器的第二通訊端分別連接有第二通訊模塊，第一通訊模塊分別與各個第二通訊模塊通過RS485總線通訊連接；第一通訊模塊位于太陽能UPS柜中，第二通訊模塊分別位于各個太陽能功率分配匯流柜中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能UPS系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器還連接有第一顯示模塊，各個所述選通控制器還分別連接有第二顯示模塊，第一顯示模塊位于太陽能UPS柜中，第二顯示模塊分別位于各個太陽能功率分配匯流柜中。
【文檔編號】H02J3/46GK204089221SQ201420364023
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】黃敏, 潘世高 申請人:佛山市柏克新能科技股份有限公司