專利名稱：一種多電源供電系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多電源供電系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的并網(wǎng)技術(shù)都是將輔助電源變?yōu)榕c交流市電同頻同相的交流電，然后進(jìn)行并 網(wǎng)，交流并網(wǎng)技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)在并網(wǎng)電源與市電之間的相互影響很大，若并網(wǎng)電源的制 造質(zhì)量較差就會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，輕則電網(wǎng)噪音變重，重則影響電網(wǎng)的運(yùn)行安全。同時(shí)對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電等即時(shí)發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力需要即時(shí)消費(fèi)，否則會(huì)造 成浪費(fèi)，逆變到電網(wǎng)上會(huì)產(chǎn)生逆變的損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一發(fā)明目的在于提供一種多電源供電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)輔助電源 與交流電源進(jìn)行并網(wǎng)相互影響較大的技術(shù)問題。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下
一種多電源供電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第一電源、輸出電壓控制單元、單向 導(dǎo)電電路、輸出電壓反饋單元、儲(chǔ)能單元、第二電源、有源PFC校正及整流電路，第一電源、 輸出電壓控制單元、單向?qū)щ婋娐泛蛢?chǔ)能單元的輸入端依次連接；第二電源、有源PFC校正 及整流電路、儲(chǔ)能單元的輸入端依次連接；儲(chǔ)能單元的輸出端分別與輸出電壓反饋單元的 輸入端及有源PFC校正及整流電路的控制端連接，輸出電壓反饋單元的輸出端與輸出電壓 單元的控制端連接，所述有源PFC校正及整流電路的輸出特性為電壓源型，輸出電壓控制 單元的輸出特性為電流源型，所述有源PFC校正及整流電路對(duì)第二電源進(jìn)行功率因數(shù)校正 及整流輸出。作為一種優(yōu)選方案在有源PFC校正及整流電路與輸出電壓控制單元之間還接有 通訊線進(jìn)行信息的傳遞。作為一種優(yōu)選方案，所述第一電源為太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電電源或化學(xué)電池，第二 電源為交流電網(wǎng)電源。本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明目的在于提供一種多電源供電方法，以應(yīng)用本發(fā)明的第一個(gè) 發(fā)明目的所提供的供電系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下
有源PFC校正及整流電路實(shí)現(xiàn)第二電源的功率因數(shù)校正及整流功能，其輸出的直流高 壓連接到儲(chǔ)能單元上；同時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)能單元上的輸出電壓值；輸出電壓控制單元將第一電源 的電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓通過單向?qū)щ婋娐芬草敵龅絻?chǔ)能單元上，與有源PFC校正及整流電 路的輸出相并聯(lián)；同時(shí)通過輸出電壓反饋單元檢測(cè)儲(chǔ)能單元上的輸出電壓值。作為一種優(yōu)選方案，所述控制方法還包括
預(yù)設(shè)輸出電壓控制單元輸出的第一電壓的目標(biāo)電壓值為第一目標(biāo)電壓值，預(yù)設(shè)有源 PFC校正及整流電路輸出的第二電壓的目標(biāo)電壓值為第二目標(biāo)電壓值，第一目標(biāo)電壓值大于第二目標(biāo)電壓值且第一目標(biāo)電壓值大于第二電源的峰值電壓。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，多電源供電系統(tǒng)通過儲(chǔ)能單元對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，輸出電 壓控制單元控制始終以第一目標(biāo)電壓值為控制目標(biāo)進(jìn)行第一電源的電壓轉(zhuǎn)換輸出第一電 壓，當(dāng)負(fù)載的功率需求小于或等于第一電源所能提供的電力時(shí)，第一電壓達(dá)到第一目標(biāo)電 壓值，有源PFC校正及整流電路中的有源PFC處于關(guān)閉狀態(tài)，整流電路也處于反偏狀態(tài)而截 止，第一電源不能流入負(fù)載端；
當(dāng)負(fù)載的功率需求大于第一電源所能提供的電力時(shí)，第一電壓將低于第一目標(biāo)電壓 值，輸出電壓控制單元工作于最大功率輸出狀態(tài) 若第二目標(biāo)電壓值>第二電源的峰值電壓，則
有源PFC進(jìn)入開通狀態(tài)，維持儲(chǔ)能單元上的輸出電壓穩(wěn)定在第二目標(biāo)電壓值，負(fù)載越 重，PFC開通的占空比越大，負(fù)載越輕，PFC開通的占空比越??；若負(fù)載變輕或第二電源的輸 出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比減少，直到儲(chǔ)能單元上的輸出電壓大于第二目標(biāo)電壓值， 則關(guān)閉有源PFC;
若第二目標(biāo)電壓值<第二電源的峰值電壓，則
當(dāng)?shù)诙娫吹姆逯惦妷?gt;第二目標(biāo)電壓值，則整流電路率先導(dǎo)通，而有源PFC仍處于 關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)負(fù)載進(jìn)一步加重，儲(chǔ)能單元上的輸出電壓進(jìn)一步下降，小于第二目標(biāo)電壓值， 此時(shí)有源PFC開通，并使儲(chǔ)能單元上的輸出電壓穩(wěn)定在第二目標(biāo)電壓值；負(fù)載越重，則有源 PFC的開通占空比越大，若負(fù)載變輕或第二電源的輸出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比會(huì)減 少，若負(fù)載進(jìn)一步變輕或第二電源的輸出電力進(jìn)一步加強(qiáng)，儲(chǔ)能單元上的輸出電壓超過第 二目標(biāo)電壓值，則有源PFC關(guān)閉，若負(fù)載再進(jìn)一步變輕或第二電源的輸出電力再進(jìn)一步加 強(qiáng)，直到儲(chǔ)能單元上的輸出電壓大于第二電源的峰值電壓，則整流電路進(jìn)入反偏狀態(tài)。作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述多電源供電系統(tǒng)在有源PFC校正及整流電路與輸 出電壓控制單元之間還接有通訊線進(jìn)行信息的傳遞；
有源PFC校正及整流電路將檢測(cè)到的第二電源的峰值電壓及第二目標(biāo)電壓值通過通 訊線傳送到輸出電壓控制單元，輸出電壓控制單元根據(jù)第二電源的峰值電壓及第二目標(biāo)電 壓值設(shè)定第一目標(biāo)電壓值，使得第一目標(biāo)電壓值大于第二目標(biāo)電壓值且第一目標(biāo)電壓值大 于第二電源的峰值電壓。本發(fā)明的技術(shù)方案，市電(即第二電源)通過PFC校正及整流后成為直流電，在直流 側(cè)與另一種由蓄電池、太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電等產(chǎn)生的替代性直流電源(即第一電源)并聯(lián)， 在替代性直流電源供電充足時(shí)，市電側(cè)的整流電路被反向偏置截止、PFC功能關(guān)閉，市電不 會(huì)進(jìn)入負(fù)載側(cè)；但當(dāng)替代性直流電源供電不足或沒有電力時(shí)，市電通過PFC電路、整流電路 向負(fù)載供電。


圖1:本發(fā)明的原理框圖2:典型的第一種電流源型輸出電路及工作原理示意圖； 圖3:典型的第二種電流源型輸出電路及工作原理示意圖； 圖4:典型的第三種電流源型輸出電路及工作原理示意圖； 圖5:應(yīng)用電路簡(jiǎn)圖1; 圖6:應(yīng)用電路簡(jiǎn)圖2。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的重點(diǎn)內(nèi)容就是利用直流準(zhǔn)并網(wǎng)裝置，實(shí)現(xiàn)了直流電在經(jīng)過有源PFC校正 及整流后的直流側(cè)的準(zhǔn)并網(wǎng)。之所以稱為“準(zhǔn)并網(wǎng)”，是因?yàn)樵摬⒕W(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的不是傳統(tǒng)意 義上的交流并網(wǎng)，而是將市電整流后的直流側(cè)進(jìn)行并聯(lián)，直流電不能反饋到市電電網(wǎng)側(cè)。本發(fā)明中，第一電源是指太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電電源或化學(xué)電池等替代性電源，其 余替代性電源也屬于本發(fā)明第一電源的范圍；第二電源是指交流電網(wǎng)電源，即本領(lǐng)域內(nèi)所 說的“市電”。該技術(shù)的重點(diǎn)之一是輸出電壓控制單元5的輸出特性為電流源型的，通過單向?qū)?電電路6輸出到高壓電解電容3 (即儲(chǔ)能單元)上，電流源型的電路工作原理如附圖2 圖 4所示，由圖2可知，無(wú)論電容El上的電壓Vo是多少伏，電流源通過Dl都能將電力輸送到 El上，圖3是電流源型的輸出電路的典型結(jié)構(gòu)=Boost電路，在開關(guān)管Ql導(dǎo)通后電感Ll中 流入電流，當(dāng)開關(guān)管Ql關(guān)閉后，電感Ll就相當(dāng)于一個(gè)電流源，通過Dl向El送電，圖4是另 一種的電路結(jié)構(gòu)當(dāng)開關(guān)管Ql導(dǎo)通時(shí)向變壓器L2的初級(jí)向變壓器充電，當(dāng)開關(guān)管Ql閉合 時(shí)，變壓器L2的次級(jí)通過二極管D3向E2送電；還有其它類型的電流源型的電路結(jié)構(gòu)，但其 工作原理都符合附圖2的基本原理。該裝置針對(duì)的替代性電源包括太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電裝置、化學(xué)電池、燃料電池或 其他獨(dú)立于市電電網(wǎng)之外的小型電源。該類電源始終存在一個(gè)最大輸出功率的限制，后級(jí) 負(fù)載的功率需求不能超過該限制，但可以低于該限制。工作原理如附圖1所示一種直流準(zhǔn)并網(wǎng)裝置，包括替代性電源4、輸出電壓控制 單元5、單向?qū)щ婋娐?、輸出電壓反饋單元7、高壓電解電容3及市電接口 1、PFC校正及整 流電路2。輸出電壓控制單元5與替代性電源4、輸出電壓反饋單元7的輸出連接，其輸出與 單向?qū)щ婋娐?的輸入連接；單向?qū)щ婋娐?、有源PFC校正及整流電路2的輸出，輸出電 壓反饋單元7、有源PFC校正及整流電路2的輸入與高壓電解電容3連接。有源PFC校正及整流電路2實(shí)現(xiàn)輸入電源的功率因數(shù)校正及整流功能，其輸出的 直流高壓連接到高壓電解電容3上；同時(shí)檢測(cè)高壓電解電容3上的直流高壓電壓值Vo ；輸 出電壓控制單元5將替代性電源4的電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓通過單向?qū)щ婋娐?也輸出到高 壓電解電容3上，與有源PFC校正及整流電路2的輸出相并聯(lián)；同時(shí)通過輸出電壓反饋單元 7檢測(cè)高壓電解電容3上的輸出電壓Vo值。輸出電壓控制單元5的目標(biāo)電壓為VI，有源PFC校正及整流電路2的輸出目標(biāo)電 壓為V2，市電的最高峰值電壓為Vpmax，其中V2、Vpmax均小于VI，V2與Vpmax之間的關(guān)系 有兩種V2 > Vpmax,或V2彡Vpmax ；同時(shí)輸出電壓控制單元5的輸出電路為電流源型的
輸出電壓控制單元5的控制始終以Vl為控制目標(biāo)進(jìn)行替代性電源4的電壓轉(zhuǎn)換，當(dāng)負(fù) 載8的功率需求小于或等于替代性電源4能提供的電力時(shí)，輸出電壓控制單元5通過單向 導(dǎo)電電路6輸出到高壓電解電容3，高壓電解電容3的輸出值Vo可以達(dá)到Vl值，此時(shí)，由 于Vo大于V2及Vpmax值，有源PFC處于關(guān)閉狀態(tài)，整流電流也處于反偏狀態(tài)而截止，市電 不能流入負(fù)載端。當(dāng)負(fù)載8的功率需求大于替代性電源4能提供的電力時(shí)，高壓電解電容3的輸出電壓Vo值將低于Vl值由于輸出電壓控制單元5的輸出特性為電流源型的，輸出電壓控制 單元5的輸出電壓會(huì)被重負(fù)載拉低；此時(shí)，若V2 > Vpmax,則有
有源PFC進(jìn)入開通狀態(tài)，維持輸出電壓Vo穩(wěn)定在V2電壓值，負(fù)載越重，PFC開通的占 空比越大，負(fù)載越輕，PFC開通的占空比越小；此時(shí)，輸出電壓控制單元5工作于最大功率輸 出狀態(tài)，將替代性電源4的全部電力都輸送到高壓電解電容3上提供給負(fù)載8。若負(fù)載變輕 或替代性電源4的輸出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比會(huì)越來越小，若負(fù)載進(jìn)一步變輕或替 代性電源4的輸出電力進(jìn)一步加強(qiáng)，有源PFC最終會(huì)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了在有有源PFC的狀態(tài)下的 替代性電源4的優(yōu)先使用與市電補(bǔ)充功能； 此時(shí)，若V2 ( Vpmax，則有
當(dāng)Vo > V2值，若市電實(shí)時(shí)峰值電壓低于V2值，則Vo會(huì)一直下降直到達(dá)到V2值，有源 PFC開通，工作過程同上；
若實(shí)時(shí)市電電壓峰值較高而整流電路率先導(dǎo)通時(shí)，有源PFC功能仍處于關(guān)閉狀態(tài)，市 電通過有源PFC校正及整流電路2輸出到高壓電解電容3上，補(bǔ)充替代性電源4的電力的 不足；當(dāng)負(fù)載進(jìn)一步加重，輸出電壓Vo會(huì)進(jìn)一步下降，達(dá)到V2值，此時(shí)有源PFC開通，市電 通過有源PFC校正及整流電路2輸出到高壓電解電容3上，補(bǔ)充替代性電源4的電力的不 足，負(fù)載越重則有源PFC的開通占空比越大。此時(shí)，輸出電壓控制單元5工作于最大功率輸 出狀態(tài)，將替代性電源4的全部電力都輸送到高壓電解電容3上提供給負(fù)載8。若負(fù)載變輕 或替代性電源4的輸出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比會(huì)越來越小，若負(fù)載進(jìn)一步變輕或替 代性電源4的輸出電力進(jìn)一步加強(qiáng)，有源PFC最終會(huì)關(guān)閉，若負(fù)載再進(jìn)一步變輕或替代性電 源4的輸出電力再進(jìn)一步加強(qiáng)，使得市電整流的導(dǎo)通相角進(jìn)一步減小，最終會(huì)徹底截止；實(shí) 現(xiàn)了在有有源PFC的狀態(tài)下的替代性電源4的優(yōu)先使用與市電補(bǔ)充功能；
在有源PFC校正及整流電路2與輸出電壓控制單元5之間還可以有通訊線9進(jìn)行信息 的傳遞。可以傳遞輸入市電的電壓值V2的信息及其他諸如告警信息、替代性電源4的電壓、 電流信息及輸出電壓控制單元5的相關(guān)狀態(tài)信息。有源PFC校正及整流電路2將檢測(cè)到的交流電壓實(shí)時(shí)峰值Vp及有源PFC的目標(biāo) 電壓V2通過通訊線9傳送到輸出電壓控制單元5，電壓控制單元5根據(jù)Vp及V2值設(shè)定其 目標(biāo)電壓值VI，Vl值可以根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使得Vl > Vp及Vl >V2 ；其中V2與Vp 之間的關(guān)系有兩種V2 > Vp，或V2 < Vp ；同時(shí)輸出電壓控制單元5的輸出電路為電流源型 的
有源PFC校正及整流電路2實(shí)現(xiàn)輸入電源的功率因數(shù)校正及整流功能，其輸出的直流 高壓連接到高壓電解電容3上；同時(shí)檢測(cè)高壓電解電容3上的直流高壓電壓值Vo ；輸出電 壓控制單元5將替代性電源4的電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓通過單向?qū)щ婋娐?也輸出到高壓電 解電容3上，與有源PFC校正及整流電路2的輸出相并聯(lián)；同時(shí)通過輸出電壓反饋單元7檢 測(cè)高壓電解電容3上的輸出電壓Vo值。輸出電壓控制單元5的控制始終以Vl為控制目標(biāo)進(jìn)行替代性電源4的電壓轉(zhuǎn)換， 當(dāng)負(fù)載8的功率需求小于或等于替代性電源4能提供的電力時(shí)，輸出電壓控制單元5的輸 出值Vo可以達(dá)到Vl值，此時(shí)，由于Vo大于V2及Vp值，有源PFC處于關(guān)閉狀態(tài)，整流電流 也處于反偏狀態(tài)而截止，市電不能流入負(fù)載端。當(dāng)負(fù)載8的功率需求大于替代性電源4能提供的電力時(shí)，輸出電壓控制單元5的輸出電壓Vo值將低于Vl值由于其輸出特性為電流源型的，輸出電壓Vo會(huì)被重負(fù)載拉低； 此時(shí)，若V2 > Vp，則有
有源PFC進(jìn)入開通狀態(tài)，維持輸出電壓Vo穩(wěn)定在V2電壓值，負(fù)載越重，PFC開通的占 空比越大，負(fù)載越輕，PFC開通的占空比越小；此時(shí)，輸出電壓控制單元5工作于最大功率輸 出狀態(tài)，將替代性電源4的全部電力都輸送到高壓電解電容3上提供給負(fù)載8。若負(fù)載變輕 或替代性電源4的輸出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比會(huì)越來越小，若負(fù)載進(jìn)一步變輕或替 代性電源4的輸出電力進(jìn)一步加強(qiáng)，有源PFC最終會(huì)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了在有有源PFC的狀態(tài)下的 替代性電源4的優(yōu)先使用與市電補(bǔ)充功能；
此時(shí)，若V2≤Vp，則有
當(dāng)Vo >V2值，且市電電壓峰值較高而整流電路導(dǎo)通時(shí)，有源PFC功能仍處于關(guān)閉狀 態(tài)，市電通過有源PFC校正及整流電路2輸出到高壓電解電容3上，補(bǔ)充替代性電源4的電 力的不足；當(dāng)負(fù)載進(jìn)一步加重，輸出電壓Vo會(huì)進(jìn)一步下降，達(dá)到V2值，此時(shí)有源PFC開通， 市電通過有源PFC校正及整流電路2輸出到高壓電解電容3上，補(bǔ)充替代性電源4的電力的 不足，負(fù)載越重則有源PFC的開通占空比越大。此時(shí)，輸出電壓控制單元5工作于最大功率 輸出狀態(tài)，將替代性電源4的全部電力都輸送到高壓電解電容3上提供給負(fù)載8。若負(fù)載變 輕或替代性電源4的輸出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比會(huì)越來越小，若負(fù)載進(jìn)一步變輕或 替代性電源4的輸出電力進(jìn)一步加強(qiáng)，有源PFC最終會(huì)關(guān)閉，若負(fù)載再進(jìn)一步變輕或替代性 電源4的輸出電力再進(jìn)一步加強(qiáng)，使得市電整流的導(dǎo)通相角進(jìn)一步減小，最終會(huì)徹底截止； 實(shí)現(xiàn)了在有有源PFC的狀態(tài)下的替代性電源4的優(yōu)先使用與市電補(bǔ)充功能；
第一種具體的實(shí)施例原理框圖見附圖5所示，市電電網(wǎng)通過市電接口 1連接到有源PFC 及整流電路2的輸入端，在有源PFC及整流電路2的單元電路中，前級(jí)是電阻分壓電壓檢測(cè) 21電路，檢測(cè)結(jié)果輸送到MCU主控單元22，檢測(cè)交流電壓的電壓峰值，其后順序連接了由二 極管D21 DM組成的整流電路，整流電路后面順序連接了由電感L21、開關(guān)管S21、二極管 D25組成的有源PFC電路，電流檢測(cè)M電路串接在PFC電路與整流電路之間，檢測(cè)PFC電路 的瞬態(tài)電流值，并將結(jié)果輸送到MCU主控單元22，MCU主控單元22輸出PFC控制信號(hào)通過 驅(qū)動(dòng)23電路控制開關(guān)管S21的導(dǎo)通與關(guān)閉，通過輸出PFC控制信號(hào)的占空比的變化進(jìn)而達(dá) 到穩(wěn)定控制輸出電壓及校正功率因數(shù)的目的。太陽(yáng)能電池陣列4將陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能，輸送到儲(chǔ)能電容E55上，同時(shí)太陽(yáng)能電池電 壓檢測(cè)51電路檢測(cè)太陽(yáng)能電池的輸出電壓，并將電壓檢測(cè)值傳送到MCU主控單元53 ；太陽(yáng) 能電池電流檢測(cè)52電路串接在太陽(yáng)能電池的負(fù)極性輸出線上(也可以串接其它主電流流 過的合適位置)，檢測(cè)太陽(yáng)能電池的輸出電流值，并將電流檢測(cè)值傳送到MCU主控單元53 ； 變壓器T57、IGBT管S56、二極管D6構(gòu)成了典型的回掃式開關(guān)電源電路，IGBT管S56的控 制極通過驅(qū)動(dòng)64電路受MCU主控單元53控制；輸出二極管D6的陰極與電解電容E3連接， 即其輸出與有源PFC及整流電路2的輸出相并聯(lián)。輸出電壓隔離取樣7電路檢測(cè)輸出的直流高壓電壓值，并將檢測(cè)結(jié)果傳送到MCU 主控單元53，完成輸出電壓的反饋功能。MCU主控單元53隨時(shí)監(jiān)控太陽(yáng)能電池陣列的輸出電壓值及負(fù)載側(cè)的濾波電容E2 上的輸出直流高壓電壓值
當(dāng)太陽(yáng)能電池的輸出功率滿足負(fù)載的需求時(shí)，輸出電壓會(huì)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定電壓VI，該預(yù)定的設(shè)定電壓Vl高于市電的實(shí)時(shí)交流峰值電壓Vp，及PFC電路的輸出目標(biāo)電壓值V2，其 中V1 > V2且Vl > Vp，使得PFC電路處于關(guān)閉狀態(tài)，市電整流電路也處于反向偏置狀態(tài)， 市電不向負(fù)載供電；一般設(shè)Vl = Vp+A，A為大于零的正常數(shù)；Vp值由MCU主控單元53通過 通訊線9由MCU主控單元22提供。當(dāng)太陽(yáng)能變?nèi)鯐r(shí)，其輸出功率不能滿足負(fù)載的需求，輸出電壓就會(huì)低于預(yù)定的設(shè) 定電壓VI，若V2 > Vp時(shí)當(dāng)輸出電壓達(dá)到V2的時(shí)候，有源PFC功能開通，市電補(bǔ)充進(jìn)來； 此時(shí)由于本應(yīng)用使用的電流源型輸出的特點(diǎn)，太陽(yáng)能電力會(huì)全部輸向負(fù)載，且工作在最大 功率點(diǎn)處；當(dāng)太陽(yáng)能的光強(qiáng)進(jìn)一步變?nèi)鯐r(shí)，由于有源PFC電路具有輸出穩(wěn)壓功能，輸出電壓 被穩(wěn)定在V2電壓值上；
此時(shí)而當(dāng)太陽(yáng)能再次變強(qiáng)時(shí)，太陽(yáng)能電池向負(fù)載提供的電力會(huì)加強(qiáng)，使得負(fù)載端在E3 上的直流高壓會(huì)抬升，使得有源PFC電路的控制輸出占空比相對(duì)變小，從而使得輸出的電 功率變小，太陽(yáng)能電池工作在最大功率點(diǎn)處；當(dāng)太陽(yáng)能足夠強(qiáng)后輸出的直流高壓達(dá)到大于 V2電壓值，有源PFC電路因輸出電壓大于其控制目標(biāo)電壓而關(guān)閉，市電停止向負(fù)載供電。若V2彡Vp，則有輸出電壓會(huì)下降到Vp值，使得整流電路開始導(dǎo)通，市電補(bǔ)充進(jìn) 來，隨著負(fù)載的進(jìn)一步加重，負(fù)載端的直流電壓會(huì)下降得更多，從而使得市電的導(dǎo)通角度變 得更大，市電會(huì)有更多的能量補(bǔ)充進(jìn)來，此時(shí)太陽(yáng)能電池同樣工作在最大功率點(diǎn)處；當(dāng)輸出 電壓進(jìn)一步下降達(dá)到V2后，有源PFC開通，使得輸出電壓穩(wěn)定在V2值上，太陽(yáng)能電池同樣 工作在最大功率點(diǎn)處；
此時(shí)而當(dāng)太陽(yáng)能再次變強(qiáng)時(shí)，向負(fù)載提供的電力會(huì)加強(qiáng)，使得負(fù)載端在E2上的直流高 壓會(huì)抬升，使得有源PFC電路的控制占空比相對(duì)變小，從而使得輸出的電功率變小，太陽(yáng)能 電池工作在最大功率點(diǎn)處；當(dāng)太陽(yáng)能足夠強(qiáng)后輸出的直流高壓大于V2電壓值，此時(shí)有源 PFC電路關(guān)閉，同時(shí)由于市電通過整流電路仍處于少量供電狀態(tài)，當(dāng)隨著太陽(yáng)能光照的進(jìn)一 步增強(qiáng)，使得其輸出電壓達(dá)到市電的峰值以上，此時(shí)，市電整流電路會(huì)發(fā)生反偏而截止。由上面的描述可以知道，本裝置及其控制方法實(shí)現(xiàn)了輔助電源——太陽(yáng)能電池的 輸出直流電在經(jīng)過變換后與市電的整流后的直流電直接并聯(lián)，即實(shí)現(xiàn)了直流準(zhǔn)并網(wǎng)方式， 在市電及太陽(yáng)能電池電力都向負(fù)載供電的情況下，在帶有PFC校正功能的電路時(shí)，實(shí)現(xiàn)了 太陽(yáng)能電力的優(yōu)先使用，同時(shí)，在太陽(yáng)能不足時(shí)由市電進(jìn)行補(bǔ)充的全新功能。市電在進(jìn)入及 退出過程中實(shí)現(xiàn)的是無(wú)縫切換，對(duì)負(fù)載沒有任何的沖擊。第二種具體的實(shí)施例原理框圖見附圖6所示，二極管D21 DM構(gòu)成了 PFC開關(guān) 管S21的電流導(dǎo)向電路，電感L21、開關(guān)管S21及二極管D25 洲構(gòu)成了有源PFC電路，同 時(shí)二極管D25 ^還構(gòu)成了在PFC關(guān)閉的情況下的整流電路，由于具體的工作原理同上述 的一樣，這里就不在敷述。
權(quán)利要求
1.一種多電源供電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第一電源、輸出電壓控制單元、 單向?qū)щ婋娐贰⑤敵鲭妷悍答亞卧?、?chǔ)能單元、第二電源、有源PFC校正及整流電路，第一電 源、輸出電壓控制單元、單向?qū)щ婋娐泛蛢?chǔ)能單元的輸入端依次連接；第二電源、有源PFC 校正及整流電路、儲(chǔ)能單元的輸入端依次連接；儲(chǔ)能單元的輸出端分別與輸出電壓反饋單 元的輸入端及有源PFC校正及整流電路的控制端連接，輸出電壓反饋單元的輸出端與輸出 電壓?jiǎn)卧目刂贫诉B接，所述有源PFC校正及整流電路的輸出特性為電壓源型，輸出電壓 控制單元的輸出特性為電流源型，所述有源PFC校正及整流電路對(duì)第二電源進(jìn)行功率因數(shù) 校正及整流輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電源供電系統(tǒng)，其特征在于在有源PFC校正及整流電路 與輸出電壓控制單元之間還接有通訊線進(jìn)行信息的傳遞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電源供電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電源為太陽(yáng)能電池、 風(fēng)力發(fā)電電源或化學(xué)電池，第二電源為交流電網(wǎng)電源。
4.一種多電源供電系統(tǒng)的控制方法，采用權(quán)利要求1或2或3任一項(xiàng)所述的多電源供 電系統(tǒng)，其特征在于有源PFC校正及整流電路實(shí)現(xiàn)第二電源的功率因數(shù)校正及整流功能，其輸出的直流高 壓連接到儲(chǔ)能單元上；同時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)能單元上的輸出電壓值；輸出電壓控制單元將第一電源 的電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓通過單向?qū)щ婋娐芬草敵龅絻?chǔ)能單元上，與有源PFC校正及整流電 路的輸出相并聯(lián)；同時(shí)通過輸出電壓反饋單元檢測(cè)儲(chǔ)能單元上的輸出電壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括預(yù)設(shè)輸出電壓控制單元輸出的第一電壓的目標(biāo)電壓值為第一目標(biāo)電壓值，預(yù)設(shè)有源 PFC校正及整流電路輸出的第二電壓的目標(biāo)電壓值為第二目標(biāo)電壓值，第一目標(biāo)電壓值大 于第二目標(biāo)電壓值且第一目標(biāo)電壓值大于第二電源的峰值電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，多電源供電系統(tǒng)通過儲(chǔ)能單元對(duì)負(fù) 載進(jìn)行供電，輸出電壓控制單元控制始終以第一目標(biāo)電壓值為控制目標(biāo)進(jìn)行第一電源的電 壓轉(zhuǎn)換輸出第一電壓，當(dāng)負(fù)載的功率需求小于或等于第一電源所能提供的電力時(shí)，第一電 壓達(dá)到第一目標(biāo)電壓值，有源PFC校正及整流電路中的有源PFC處于關(guān)閉狀態(tài)，整流電路也 處于反偏狀態(tài)而截止，第一電源不能流入負(fù)載端；當(dāng)負(fù)載的功率需求大于第一電源所能提供的電力時(shí)，第一電壓將低于第一目標(biāo)電壓 值，輸出電壓控制單元工作于最大功率輸出狀態(tài)若第二目標(biāo)電壓值>第二電源的峰值電壓，則有源PFC進(jìn)入開通狀態(tài)，維持儲(chǔ)能單元上的輸出電壓穩(wěn)定在第二目標(biāo)電壓值，負(fù)載越 重，PFC開通的占空比越大，負(fù)載越輕，PFC開通的占空比越小；若負(fù)載變輕或第二電源的輸 出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比減少，直到儲(chǔ)能單元上的輸出電壓大于第二目標(biāo)電壓值， 則關(guān)閉有源PFC;若第二目標(biāo)電壓值<第二電源的峰值電壓，則當(dāng)?shù)诙娫吹姆逯惦妷?gt;第二目標(biāo)電壓值，則整流電路率先導(dǎo)通，而有源PFC仍處于 關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)負(fù)載進(jìn)一步加重，儲(chǔ)能單元上的輸出電壓進(jìn)一步下降，小于第二目標(biāo)電壓值， 此時(shí)有源PFC開通，并使儲(chǔ)能單元上的輸出電壓穩(wěn)定在第二目標(biāo)電壓值；負(fù)載越重，則有源 PFC的開通占空比越大，若負(fù)載變輕或第二電源的輸出電力加強(qiáng)，則有源PFC的占空比會(huì)減少，若負(fù)載進(jìn)一步變輕或第二電源的輸出電力進(jìn)一步加強(qiáng)，儲(chǔ)能單元上的輸出電壓超過第 二目標(biāo)電壓值，則有源PFC關(guān)閉，若負(fù)載再進(jìn)一步變輕或第二電源的輸出電力再進(jìn)一步加 強(qiáng)，直到儲(chǔ)能單元上的輸出電壓大于第二電源的峰值電壓，則整流電路進(jìn)入反偏狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4 6任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于所述多電源供電系統(tǒng)在 有源PFC校正及整流電路與輸出電壓控制單元之間還接有通訊線進(jìn)行信息的傳遞；有源PFC校正及整流電路將檢測(cè)到的第二電源的峰值電壓及第二目標(biāo)電壓值通過通 訊線傳送到輸出電壓控制單元，輸出電壓控制單元根據(jù)第二電源的峰值電壓及第二目標(biāo)電 壓值設(shè)定第一目標(biāo)電壓值，使得第一目標(biāo)電壓值大于第二目標(biāo)電壓值且第一目標(biāo)電壓值大 于第二電源的峰值電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及供電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多電源供電系統(tǒng)及控制方法。所述系統(tǒng)包括第一電源、輸出電壓控制單元、單向?qū)щ婋娐?、輸出電壓反饋單元、?chǔ)能單元、第二電源、有源PFC校正及整流電路。本發(fā)明中市電(即第二電源)通過PFC校正及整流后成為直流電，在直流側(cè)與另一種由蓄電池、太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電等產(chǎn)生的替代性電源(即第一電源)并聯(lián)，在替代性直流電源供電充足時(shí)，市電側(cè)的整流電路被反向偏置截止、PFC功能關(guān)閉，市電不會(huì)進(jìn)入負(fù)載側(cè)；但當(dāng)替代性直流電源供電不足或沒有電力時(shí)，市電通過PFC電路、整流電路向負(fù)載供電。
文檔編號(hào)H02J7/34GK102097854SQ20101061852
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李強(qiáng), 王斌 申請(qǐng)人:廣東美的電器股份有限公司