專利名稱：具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及可再生能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活質(zhì)量的提高和經(jīng)濟(jì)活動的擴(kuò)展，在供電質(zhì)量低及遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū)，政府、家庭及野外作業(yè)點和用電設(shè)備的用電需求逐年增加，同時各種零排放型戶用發(fā)電設(shè)備的額定輸出電壓規(guī)格多樣化。在現(xiàn)有技術(shù)的多種可再生能源離網(wǎng)供電系統(tǒng)中，都要求各種發(fā)電設(shè)備的輸出規(guī)格一致，一旦采用不同規(guī)格的零排放型發(fā)電設(shè)備后，多種發(fā)電設(shè)備電能輸出的適應(yīng)性便成為問題。另外，在實現(xiàn)多種可再生能源供電時，現(xiàn)有的離網(wǎng)供電系統(tǒng)并不能有效實現(xiàn)供電、蓄電、用電的調(diào)節(jié)和調(diào)度。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多種規(guī)格可再生能源發(fā)電設(shè)備的自適應(yīng)供電，在系統(tǒng)供電過程中供電、蓄電、用電的自適應(yīng)智能控制，能夠充分利用風(fēng)能、太陽能等多種綠色可再生能源實現(xiàn)零排放供電，連接簡單、使用安全可靠、操作方便、節(jié)能環(huán)保的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，包括供電單元、蓄電單元、輸出單元和控制單元；所述供電單元包括多個用于輸出相同規(guī)格直流電壓的可再生能源發(fā)電單元和用于控制各個可再生能源發(fā)電單元連通狀態(tài)的自動切換開關(guān)；所述蓄電單元包括蓄電池、充電電路、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、放電電路、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊，所述蓄電池依次通過充電電路、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊與自動切換開關(guān)的輸出端相連，所述蓄電池依次通過放電電路、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊與自動切換開關(guān)的輸出端相連；所述輸出單元的輸入端與自動切換開關(guān)的輸出端相連，且輸出單元的輸出端通過負(fù)載母線為外部的負(fù)載供電；所述控制單元包括控制器、發(fā)電電壓檢測模塊、蓄電池檢測模塊和負(fù)載母線電壓檢測模塊，所述蓄電池檢測模塊包括用于檢測蓄電池輸出電壓的蓄電池電壓檢測模塊、用于檢測充電電路中蓄電池母線電壓的蓄電池母線電壓檢測模塊和用于檢測充電電路中充電電流的蓄電池充電電流檢測模塊，所述發(fā)電電壓檢測模塊的數(shù)量與可再生能源發(fā)電單元一一對應(yīng)，且所述發(fā)電電壓檢測模塊與對應(yīng)的可再生能源發(fā)電單元的電壓輸出端相連，所述蓄電池電壓檢測模塊與蓄電池的輸出端相連，所述蓄電池母線電壓檢測模塊、蓄電池充電電流檢測模塊分別與充電電路相連，所述發(fā)電電壓檢測模塊、蓄電池電壓檢測模塊、蓄電池母線電壓檢測模塊、蓄電池充電電流檢測模塊、負(fù)載母線電壓檢測模塊分別與控制器的輸入端相連，所述控制器的輸出端分別與自動切換開關(guān)、充電電路、放電電路相連，所述負(fù)載母線電壓檢測模塊與所述輸出單元輸出端的負(fù)載母線相連；所述控制器根據(jù)各路發(fā)電電壓檢測模塊輸出的電壓信息通過自動切換開關(guān)控制各路可再生能源發(fā)電單元的連通狀態(tài)，所述控制器根據(jù)蓄電池電壓檢測模塊、蓄電池母線電壓檢測模塊、負(fù)載母線電壓檢測模塊輸出的電壓信息以及蓄電池充電電流檢測模塊輸出的電流信息分別控制充電電路和放電電路的工作狀態(tài)。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述輸出單元包括直流-交流轉(zhuǎn)換模塊、戶用電源接口和多個負(fù)載開關(guān)模塊，所述直流-交流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與自動切換開關(guān)相連，所述直流-交流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與戶用電源接口相連，所述戶用電源接口的輸出端的負(fù)載母線分別通過一個負(fù)載開關(guān)模塊將一路負(fù)載接入負(fù)載母線，所述戶用電源接口與每一個負(fù)載開關(guān)模塊之間均設(shè)有用于檢測該路負(fù)載工作電流的負(fù)載電流檢測模塊，所述負(fù)載電流檢測模塊與控制器的輸入端相連，所述負(fù)載開關(guān)模塊的控制端分別與控制器的輸出端相連，所述控制器根據(jù)各個負(fù)載電流檢測模塊輸出的電流信息通過負(fù)載開關(guān)模塊控制各路負(fù)載的連通狀態(tài)。所述供電單元的多個可再生能源發(fā)電單元包括太陽能光熱發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元和太陽能光伏發(fā)電單元，所述太陽能光熱發(fā)電單元包括依次連接的太陽能光熱發(fā)電設(shè)備、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊，所述第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與自動切換開關(guān)相連；所述風(fēng)力發(fā)電單元包括依次連接的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊，所述第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與自動切換開關(guān)相連；所述太陽能光伏發(fā)電單元包括依次連接的太陽能光伏發(fā)電設(shè)備、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊，所述第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與自動切換開關(guān)相連。所述第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊均為PWM控制型直流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述直流-交流轉(zhuǎn)換模塊為PWM控制型直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊均為PWM控制型交流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、直流-交流轉(zhuǎn)換模塊、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊均與控制器相連。所述自動切換開關(guān)的輸出端還設(shè)有卸荷單元，所述卸荷單元包括卸荷負(fù)載和卸荷控制開關(guān)模塊，所述卸荷負(fù)載通過卸荷控制開關(guān)模塊與自動切換開關(guān)的輸出端相連，所述卸荷控制開關(guān)模塊的控制端與控制器相連。所述蓄電池檢測模塊還包括電池溫度檢測模塊，所述電池溫度檢測模塊裝設(shè)于蓄電池上，所述電池溫度檢測模塊的輸出端與控制器相連，所述控制器根據(jù)電池溫度檢測模塊輸出的溫度控制充電電路的工作狀態(tài)。所述自動切換開關(guān)為多路相互并聯(lián)連接的晶體管功率控制開關(guān)，所述晶體管功率控制開關(guān)的數(shù)量與可再生能源發(fā)電單元一一對應(yīng)，每一個所述晶體管功率控制開關(guān)控制對應(yīng)一路可再生能源發(fā)電單元，所述晶體管功率控制開關(guān)的控制端分別與控制器相連。所述蓄電單元還包括用于為控制器提供電源的穩(wěn)壓模塊，所述穩(wěn)壓模塊的輸入端與蓄電池相連，所述穩(wěn)壓模塊的輸出端與控制器相連。所述控制單元還包括用于輸出檢測信號、控制信號及報警信號的顯示輸出模塊，所述顯示輸出模塊與控制器的輸出端相連。所述控制單元還包括用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測和通訊的無線通訊模塊，所述無線通訊模塊與控制器的輸出端相連。本實用新型具有下述優(yōu)點:1、本實用新型供電單元包括多個用于輸出相同規(guī)格直流電壓的可再生能源發(fā)電單元和用于控制各個可再生能源發(fā)電單元連通狀態(tài)的自動切換開關(guān)，控制單元包括控制器、發(fā)電電壓檢測模塊，控制單元的發(fā)電電壓檢測模塊的數(shù)量與可再生能源發(fā)電單元一一對應(yīng)，且發(fā)電電壓檢測模塊與對應(yīng)的可再生能源發(fā)電單元的電壓輸出端相連，控制單元的控制器根據(jù)各路發(fā)電電壓檢測模塊輸出的電壓信息通過自動切換開關(guān)控制各路可再生能源發(fā)電單元的連通狀態(tài)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對多種發(fā)電設(shè)備的自適應(yīng)智能控制，能夠充分利用風(fēng)能、太陽能等多種綠色可再生能源供電，實現(xiàn)二氧化碳零排放；同時，本實用新型的蓄電單元包括蓄電池、充電電路、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、放電電路、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊，蓄電池依次通過充電電路、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊與自動切換開關(guān)的輸出端相連，所述蓄電池依次通過放電電路、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊與自動切換開關(guān)的輸出端相連；所述輸出單元的輸入端與自動切換開關(guān)的輸出端相連，且輸出單元的輸出端通過負(fù)載母線為外部的負(fù)載供電，控制單元包括蓄電池檢測模塊和負(fù)載母線電壓檢測模塊，所述蓄電池檢測模塊包括用于檢測蓄電池輸出電壓的蓄電池電壓檢測模塊、用于檢測充電電路中蓄電池母線電壓的蓄電池母線電壓檢測模塊和用于檢測充電電路中充電電流的蓄電池充電電流檢測模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電的自適應(yīng)智能控制，能夠提高供電質(zhì)量、延長蓄電池的使用壽命。綜上所述，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)各種規(guī)格可再生能源發(fā)電設(shè)備的自適應(yīng)性供電，在系統(tǒng)供電過程中供電、蓄電、用電的自適應(yīng)智能控制，能夠充分利用風(fēng)能、太陽能等多種綠色可再生能源實現(xiàn)零排放供電，具有連接簡單、使用安全可靠、操作方便、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。2、本實用新型的輸出單元進(jìn)一步包括直流-交流轉(zhuǎn)換模塊、戶用電源接口和多個負(fù)載開關(guān)模塊，戶用電源接口與每一個負(fù)載開關(guān)模塊之間均設(shè)有用于檢測該路負(fù)載工作電流的負(fù)載電流檢測模塊，控制器根據(jù)各個負(fù)載電流檢測模塊輸出的電流信息通過負(fù)載開關(guān)模塊控制各路負(fù)載的連通狀態(tài)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對用電的自適應(yīng)智能控制，提高供電單元輸出的可靠性。

圖1為本實用新型實施例的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型實施例中蓄電池檢測模塊的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型實施例中輸出單元的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型實施例中供電單元及發(fā)電電壓檢測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實用新型實施例中控制器的工作流程示意圖。圖例說明:1、供電單元；101、太陽能光熱發(fā)電單元；102、風(fēng)力發(fā)電單元；103、太陽能光伏發(fā)電單元；11、可再生能源發(fā)電單元；111、太陽能光熱發(fā)電設(shè)備；112、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊；113、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊；114、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備；115、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊；116、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊；117、太陽能光伏發(fā)電設(shè)備；118、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊；12、自動切換開關(guān)；13、卸荷單元；131、卸荷負(fù)載；132、卸荷控制開關(guān)模塊；2、蓄電單元；21、蓄電池；211、穩(wěn)壓模塊；22、充電電路；23、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊；24、放電電路；25、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊；3、輸出單元；31、直流-交流轉(zhuǎn)換模塊；32、戶用電源接口 ；33、負(fù)載開關(guān)模塊；34、負(fù)載電流檢測模塊；4、控制單元；41、控制器；42、發(fā)電電壓檢測模塊；43、蓄電池檢測模塊；431、蓄電池電壓檢測模塊；432、蓄電池母線電壓檢測模塊；433、蓄電池充電電流檢測模塊；434、電池溫度檢測模塊；44、負(fù)載母線電壓檢測模塊；45、顯不輸出模塊；46、無線通訊模塊；5、負(fù)載。
具體實施方式
如圖1、圖2和圖3所示，本實施例的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置包括供電單元1、蓄電單元2、輸出單元3和控制單元4 ;供電單元I包括多個用于輸出相同規(guī)格直流電壓的可再生能源發(fā)電單元11和用于控制各個可再生能源發(fā)電單元11連通狀態(tài)的自動切換開關(guān)12 ;蓄電單元2包括蓄電池21、充電電路22、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23、放電電路24、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊25，蓄電池21依次通過充電電路22、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23與自動切換開關(guān)12的輸出端相連，蓄電池21依次通過放電電路24、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊25與自動切換開關(guān)12的輸出端相連；輸出單元3的輸入端與自動切換開關(guān)12的輸出端相連，且輸出單元3的輸出端通過負(fù)載母線為外部的負(fù)載5供電；控制單元4包括控制器41、發(fā)電電壓檢測模塊42、蓄電池檢測模塊43和負(fù)載母線電壓檢測模塊44，蓄電池檢測模塊43包括用于檢測蓄電池輸出電壓的蓄電池電壓檢測模塊431、用于檢測充電電路22中蓄電池母線電壓的蓄電池母線電壓檢測模塊432和用于檢測充電電路22中充電電流的蓄電池充電電流檢測模塊433，發(fā)電電壓檢測模塊42的數(shù)量與可再生能源發(fā)電單元11 一一對應(yīng)，且發(fā)電電壓檢測模塊42與對應(yīng)的可再生能源發(fā)電單元11的電壓輸出端相連，蓄電池電壓檢測模塊431與蓄電池21的輸出端相連，蓄電池母線電壓檢測模塊432、蓄電池充電電流檢測模塊433分別與充電電路22相連，發(fā)電電壓檢測模塊42、蓄電池電壓檢測模塊431、蓄電池母線電壓檢測模塊432、蓄電池充電電流檢測模塊433、負(fù)載母線電壓檢測模塊44分別與控制器41的輸入端相連，控制器41的輸出端分別與自動切換開關(guān)12、充電電路22、放電電路24相連，負(fù)載母線電壓檢測模塊44與輸出單元3輸出端的負(fù)載母線相連；控制器41根據(jù)各路發(fā)電電壓檢測模塊42輸出的電壓信息通過自動切換開關(guān)12控制各路可再生能源發(fā)電單元11的連通狀態(tài)，控制器41根據(jù)蓄電池電壓檢測模塊431、蓄電池母線電壓檢測模塊432、負(fù)載母線電壓檢測模塊44輸出的電壓信息以及蓄電池充電電流檢測模塊433輸出的電流信息分別控制充電電路22和放電電路24的工作狀態(tài)。如圖4所示，輸出單元3包括直流-交流轉(zhuǎn)換模塊31、戶用電源接口 32和多個負(fù)載開關(guān)模塊33，直流-交流轉(zhuǎn)換模塊31的輸入端與自動切換開關(guān)12相連，直流-交流轉(zhuǎn)換模塊31的輸出端與戶用電源接口 32相連，戶用電源接口 32的輸出端的負(fù)載母線分別通過一個負(fù)載開關(guān)模塊33將一路負(fù)載5接入負(fù)載母線,戶用電源接口 32與每一個負(fù)載開關(guān)模塊33之間均設(shè)有用于檢測該路負(fù)載5工作電流的負(fù)載電流檢測模塊34，負(fù)載電流檢測模塊34與控制器41的輸入端相連,負(fù)載開關(guān)模塊33的控制端分別與控制器41的輸出端相連，控制器41根據(jù)各個負(fù)載電流檢測模塊34輸出的電流信息通過負(fù)載開關(guān)模塊33控制各路負(fù)載5的連通狀態(tài)。本實施例通過上述輸出單元3的結(jié)構(gòu)，能夠在供電有限的情況實現(xiàn)對負(fù)載5的智能通斷控制，從而能夠有效提高本實施例智能供電裝置的高可用性，使用更加方便。本實施例中，負(fù)載電流檢測模塊34基于電流傳感器實現(xiàn)，電流傳感器串接于負(fù)載5的回路中，從而能夠檢測到流經(jīng)每一路負(fù)載的電流大小。本實施例以戶用低壓供電裝置為例進(jìn)行說明，因此通過戶用電源接口 32為負(fù)載供電。需要說明的是，對于其他場合的應(yīng)用，戶用電源接口 32同樣也可以實現(xiàn)分別通過一個負(fù)載開關(guān)模塊33將一路負(fù)載5接入負(fù)載母線，從而實現(xiàn)對負(fù)載5的接入，在此不再贅述。如圖5所示，供電單元I的多個可再生能源發(fā)電單元11包括太陽能光熱發(fā)電單元101、風(fēng)力發(fā)電單元102和太陽能光伏發(fā)電單元103，太陽能光熱發(fā)電單元101包括依次連接的太陽能光熱發(fā)電設(shè)備111、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊112、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊113，第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊113的輸出端與自動切換開關(guān)12相連；風(fēng)力發(fā)電單元102包括依次連接的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備114、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊115、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊116，第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊116的輸出端與自動切換開關(guān)12相連；太陽能光伏發(fā)電單元103包括依次連接的太陽能光伏發(fā)電設(shè)備117、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊118，第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊118的輸出端與自動切換開關(guān)12相連。太陽能光熱發(fā)電單元101在工作時，太陽能光熱發(fā)電設(shè)備111發(fā)電輸出交流電，第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊112將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后由第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊113轉(zhuǎn)換為12V規(guī)格的低壓直流電壓后輸出至自動切換開關(guān)12 ;風(fēng)力發(fā)電單元102在工作時，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備114發(fā)電輸出交流電，第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊115將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后由第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊116轉(zhuǎn)換為12V規(guī)格的低壓直流電壓后輸出至自動切換開關(guān)12 ;太陽能光伏發(fā)電單元103在工作時，太陽能光伏發(fā)電設(shè)備117發(fā)電輸出直流電，然后由第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊118轉(zhuǎn)換為12V規(guī)格的低壓直流電壓后輸出至自動切換開關(guān)12。本實施例利用包括太陽能光熱發(fā)電單元101、風(fēng)力發(fā)電單元102和太陽能光伏發(fā)電單元103等可再生能源發(fā)電單元11，此外還能夠利用包含其它類型再生發(fā)電設(shè)備的可再生能源發(fā)電單元11，通過后端的電壓轉(zhuǎn)換電路能全部轉(zhuǎn)換為指定規(guī)格的電壓，從而能夠適應(yīng)各種可再生發(fā)電設(shè)備的不同輸出電壓規(guī)格(例如12V、24V、36V的直流或者交流等規(guī)格)，在控制器41的控制下實現(xiàn)供電、蓄電、用電的智能控制，充分利用風(fēng)能、太陽能等多種綠色可再生能源實現(xiàn)零排放供電，能夠?qū)崿F(xiàn)多種可再生能源發(fā)電設(shè)備自適應(yīng)零排放供電和系統(tǒng)供電過程的供電、蓄電、用電的智能控制，能夠解決離網(wǎng)地區(qū)用戶使用不同規(guī)格可再生能源聯(lián)合供電時的自適應(yīng)供電和電能智能控制問題，具有連接簡單、使用安全可靠、操作方便、節(jié)能環(huán)保等特點。參見圖1，本實施例的太陽能光熱發(fā)電單元101和風(fēng)力發(fā)電單元102安裝在房屋附近，太陽能光伏發(fā)電單元103安裝在房頂上；此外，太陽能光熱發(fā)電單元101、風(fēng)力發(fā)電單元102和太陽能光伏發(fā)電單元103的數(shù)量可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況進(jìn)行設(shè)置。本實施例中，第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊25、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊113、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊116、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊118均為PWM控制型直流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路，直流-交流轉(zhuǎn)換模塊31為PWM控制型直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊112、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊115均為PWM控制型交流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路，第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊
25、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊113、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊116、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊118、直流-交流轉(zhuǎn)換模塊31、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊112、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊115均與控制器41相連。第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊25分別用于將12V規(guī)格的電壓與蓄電池21的充放電電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊113、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊116、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊118均用于將輸入的多種規(guī)格的直流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換為12V規(guī)格的直流電壓輸出，第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊112、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊115用于將發(fā)電設(shè)備輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，本實施例利用PWM控制型直流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路、PWM控制型直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路、PWM控制型交流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路控制精確的優(yōu)點，通過控制器41控制第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊25、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊113、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊116、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊118、直流-交流轉(zhuǎn)換模塊31、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊112、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊115進(jìn)行相關(guān)的電壓轉(zhuǎn)換，能夠提升電壓轉(zhuǎn)換的精確度，使得電源的輸出更加穩(wěn)定，由于PWM控制型直流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路、PWM控制型直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路、PWM控制型交流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路均為本領(lǐng)域的常規(guī)電路，其詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)在此不再贅述。本實施例的自動切換開關(guān)12為多路相互并聯(lián)連接的晶體管功率控制開關(guān)，晶體管功率控制開關(guān)的數(shù)量與可再生能源發(fā)電單元11 一一對應(yīng)，每一個晶體管功率控制開關(guān)控制對應(yīng)的一路可再生能源發(fā)電單元11，晶體管功率控制開關(guān)的控制端分別與控制器41相連，晶體管功率控制開關(guān)為基于晶體管及其外圍電路實現(xiàn)，晶體管的基極作為控制端與控制器41相連。如圖1和圖5所示，本實施例中自動切換開關(guān)12的輸出端還設(shè)有卸荷單元13，卸荷單元13包括卸荷負(fù)載131和卸荷控制開關(guān)模塊132，卸荷負(fù)載131通過卸荷控制開關(guān)模塊132與自動切換開關(guān)12的輸出端相連，卸荷控制開關(guān)模塊132的控制端與控制器41相連，控制器41在自動切換開關(guān)12的輸出較大時能夠打開卸荷控制開關(guān)模塊132連通卸荷負(fù)載131，從而能夠?qū)π铍姵?1、負(fù)載5起到保護(hù)效果，能夠防止過大的輸出損傷蓄電池21以及負(fù)載5。本實施例中，蓄電單元2還包括用于為控制器41提供電源的穩(wěn)壓模塊211，穩(wěn)壓模塊211的輸入端與蓄電池21相連,穩(wěn)壓模塊211的輸出端與控制器41相連。本實施例中，控制單元4還包括用于輸出檢測信號、控制信號及報警信號的顯示輸出模塊45,顯不輸出模塊45與控制器41的輸出端相連,通過顯不輸出模塊45能夠方便查看控制器41輸出的檢測信號、控制信號及報警信號，從而能夠及時了解本實施例的工作狀態(tài)信息，使用更加方便。本實施例中，控制單元4還包括用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測和通訊的無線通訊模塊46，無線通訊模塊46與控制器41的輸出端相連，無線通訊模塊46能夠方便實現(xiàn)對本實施例的遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測和通訊，可擴(kuò)展性能好，使用時無需通訊電纜，使用方便快捷。本實施例的蓄電池檢測模塊43還包括電池溫度檢測模塊434，電池溫度檢測模塊434裝設(shè)于蓄電池21上，電池溫度檢測模塊434的輸出端與控制器41相連，控制器41根據(jù)電池溫度檢測模塊434輸出的溫度控制充電電路22的工作狀態(tài)，控制器41在蓄電池21的溫度過高時通過電池溫度檢測模塊434能夠及時停止對蓄電池21的充電，防止過充引起蓄電池21的損壞，能夠有效延長蓄電池21的使用壽命，電池溫度檢測模塊434基于溫度傳感器實現(xiàn)。負(fù)載5具體可以為家用半導(dǎo)體電器設(shè)備、移動式蓄能充電設(shè)備、野外LED廣告電子屏、照明燈具、野外作業(yè)用電設(shè)備等。本實施例中，發(fā)電電壓檢測模塊42、蓄電池電壓檢測模塊431、蓄電池母線電壓檢測模塊432、負(fù)載母線電壓檢測模塊44均基于電壓傳感器實現(xiàn)，蓄電池充電電流檢測模塊433基于電流傳感器實現(xiàn)，電池溫度檢測模塊434基于熱敏電阻實現(xiàn)，控制器41基于單片機(jī)實現(xiàn)。如圖6所示，控制器41調(diào)節(jié)電能供電、蓄電、用電的方法具體包括以下步驟:I)控制器41分別通過各路發(fā)電電壓檢測模塊42檢測對應(yīng)可再生能源發(fā)電單元11輸出的電壓Ui。2)針對每一路Ui進(jìn)行判斷處理，如果某一路發(fā)電電壓檢測模塊42輸出電壓Ui大于供電閾值電壓Uro (本實施例中可再生能源發(fā)電單元11輸出的額定直流電壓為12V，供電閾值電壓Uro為10V)，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下一步；否則，同時控制器41向自動切換開關(guān)12發(fā)出電源自動切換控制信號切斷當(dāng)前的可再生能源發(fā)電單元11。3)控制器41向當(dāng)前的可再生能源發(fā)電單元11發(fā)出PWM控制信號，控制可再生能源發(fā)電單元11執(zhí)行電壓轉(zhuǎn)換將發(fā)電設(shè)備(太陽能光熱發(fā)電設(shè)備111、或者風(fēng)力發(fā)電設(shè)備
114、或者太陽能光伏發(fā)電設(shè)備117)輸出的電壓轉(zhuǎn)換為12V規(guī)格的直流電壓。4)控制器41向自動切換開關(guān)12發(fā)出電源自動切換控制信號，連通輸出電壓Ui大于仏。的發(fā)電電壓檢測模塊42所對應(yīng)的可再生能源發(fā)電單元11。
5)控制器41通過負(fù)載母線電壓檢測模塊44檢測負(fù)載母線電壓U，控制器41判斷負(fù)載母線電壓U是否超過預(yù)設(shè)下限閾值負(fù)載母線電壓Urt，如果U大于下限閾值負(fù)載母線電壓Url，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟6)，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟14)。6)控制器41通過負(fù)載開關(guān)模塊33連通各路負(fù)載5。然后控制器41通過蓄電池母線電壓檢測模塊432檢測蓄電池母線電壓U。，通過蓄電池電壓檢測模塊431檢測蓄電池
電壓U。。7 )控制器41判斷蓄電池母線電壓U。大于或者等于蓄電池充電起始母線電壓Us同時蓄電池電壓U。小于或者等于蓄電池過充電壓Ucs是否成立，如果成立則表示需要接通蓄電池充電電路22，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下一步；否則控制器41通過卸荷控制開關(guān)模塊132連通卸荷負(fù)載131對可再生能源發(fā)電單元11輸出的直流電壓進(jìn)行卸荷。8)控制器41連接充電電路22。9)控制器41通過電池溫度檢測模塊434檢測蓄電池的溫度Tc，如果蓄電池的溫度Tc小于充電閾值溫度Tmax (TcXTmax),則控制器41通過卸荷控制開關(guān)模塊132連通卸荷負(fù)載131對可再生能源發(fā)電單元11輸出的直流電壓進(jìn)行卸荷，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下一步。10)控制器41向第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23發(fā)出蓄電池充電PWM控制信號，控制第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊23進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換為蓄電池21進(jìn)行充電，然后跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下一步進(jìn)行判斷具體采用的充電方式。11)控制器41對蓄電池電壓U。進(jìn)行判斷，如果蓄電池電壓U。小于蓄電池恒流充電閾值電壓Ur,則控制器41控制充電電路22對蓄電池21進(jìn)行恒流充電，否則通過充電電路22檢測蓄電池21的充電電流Ic012)控制器41對蓄電池21的充電電流I。進(jìn)行判斷，如果蓄電池21的充電電流I。小于蓄電池恒壓充電閾值電流U則控制器41控制充電電路22對蓄電池21進(jìn)行恒壓充電，否則檢測蓄電池的電壓U。。13)控制器41對蓄電池電壓Uc進(jìn)行判斷，如果蓄電池電壓U。小于預(yù)設(shè)蓄電池過充電壓為Ues，則控制器41控制充電電路22對蓄電池21進(jìn)行浮充充電，否則控制器41通過卸荷控制開關(guān)模塊132連通卸荷負(fù)載131對可再生能源發(fā)電單元11輸出的直流電壓進(jìn)行卸荷(圖中省略)。14)控制器41判斷負(fù)載母線電壓U是否小于上限閾值負(fù)載母線電壓Ur2，如果U小于上限閾值負(fù)載母線電壓Urf則蓄電池21既不充電也不放電，控制器41直接通過負(fù)載開關(guān)模塊33連通各路負(fù)載5，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下一步。15)控制器41通過蓄電池母線電壓檢測模塊432檢測蓄電池母線電壓U。，通過蓄電池電壓檢測模塊431檢測蓄電池電壓U。。16)控制器41判斷U0小于或者等于蓄電池放電起始母線電壓Ux同時蓄電池電壓Uc大于或者等于蓄電池過放電壓Ucx是否成立，如果不成立則控制器41關(guān)閉放電電路24，蓄電池21停止放電，并向顯示輸出模塊45或者無線通訊模塊46輸出負(fù)載超負(fù)荷報警信號和蓄電池電量報警信號；否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下一步。17)控制器41向第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊25發(fā)出蓄電池放電PWM控制信號，控制第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊25進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，然后連通放電電路24 ；18)蓄電池21通過放電電路24為負(fù)載5供電。19)控制器41定時根據(jù)各個負(fù)載電流檢測模塊34輸出的電流信息，通過負(fù)載開關(guān)模塊33控制各路負(fù)載5的連通狀態(tài):首先選擇一路負(fù)載5，然后通過負(fù)載電流檢測模塊34檢測該路負(fù)載的電流Ii,如果該路負(fù)載的電流Ii小于針對該路負(fù)載預(yù)設(shè)的電流值Iitl,則控制器41向顯示輸出模塊45或者無線通訊模塊46輸出負(fù)載超負(fù)荷報警信號，并關(guān)閉負(fù)載開關(guān)模塊33切斷該路負(fù)載5 ;否則打開負(fù)載開關(guān)模塊33將該路負(fù)載5連通，然后等待一個預(yù)設(shè)時間后，選擇下一路負(fù)載5重復(fù)上述步驟。參見前述步驟I) 步驟19)，控制器41中預(yù)設(shè)的參數(shù)包括:供電閾值電壓U,。、下限閾值負(fù)載母線電壓Urt、上限閾值負(fù)載母線電壓U&充電閾值溫度Tmax、蓄電池恒流充電閾值電壓Up蓄電池恒壓充電閾值電流Ip蓄電池充電起始母線電壓us、蓄電池過充電壓ucs、蓄電池過放電壓Uc3、蓄電池放電起始母線電壓Ux、每一路負(fù)載5預(yù)設(shè)的電流值Iitl等，上述參數(shù)的數(shù)值具體可以根據(jù)需要設(shè)置，在此不再贅述。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:包括供電單元(I)、蓄電單元(2)、輸出單元(3)和控制單元(4);所述供電單元(I)包括多個用于輸出相同規(guī)格直流電壓的可再生能源發(fā)電單元(11)和用于控制各個可再生能源發(fā)電單元(11)連通狀態(tài)的自動切換開關(guān)(12);所述蓄電單元(2)包括蓄電池(21)、充電電路(22)、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(23 )、放電電路(24)、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(25 )，所述蓄電池(21)依次通過充電電路(22 )、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(23)與自動切換開關(guān)(12)的輸出端相連，所述蓄電池(21)依次通過放電電路(24)、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(25)與自動切換開關(guān)(12)的輸出端相連；所述輸出單元(3)的輸入端與自動切換開關(guān)(12)的輸出端相連，且輸出單元(3)的輸出端通過負(fù)載母線為外部的負(fù)載(5)供電；所述控制單元(4)包括控制器(41)、發(fā)電電壓檢測模塊(42)、蓄電池檢測模塊(43)和負(fù)載母線電壓檢測模塊(44)，所述蓄電池檢測模塊(43)包括用于檢測蓄電池輸出電壓的蓄電池電壓檢測模塊(431)、用于檢測充電電路(22)中蓄電池母線電壓的蓄電池母線電壓檢測模塊(432)和用于檢測充電電路(22)中充電電流的蓄電池充電電流檢測模塊(433)，所述發(fā)電電壓檢測模塊(42)的數(shù)量與可再生能源發(fā)電單元(11) 一一對應(yīng)，且所述發(fā)電電壓檢測模塊(42)與對應(yīng)的可再生能源發(fā)電單元(11)的電壓輸出端相連，所述蓄電池電壓檢測模塊(431)與蓄電池(21)的輸出端相連，所述蓄電池母線電壓檢測模塊(432)、蓄電池充電電流檢測模塊(433)分別與充電電路(22)相連，所述發(fā)電電壓檢測模塊(42)、蓄電池電壓檢測模塊(431)、蓄電池母線電壓檢測模塊(432 )、蓄電池充電電流檢測模塊(433 )、負(fù)載母線電壓檢測模塊(44 )分別與控制器(41)的輸入端相連，所述控制器(41)的輸出端分別與自動切換開關(guān)(12)、充電電路(22)、放電電路(24)相連，所述負(fù)載母線電壓檢測模塊(44)與所述輸出單元(3)輸出端的負(fù)載母線相連；所述控制器(41)根據(jù)各路發(fā)電電壓檢測模塊(42)輸出的電壓信息通過自動切換開關(guān)(12)控制各路可再生能源發(fā)電單元(11)的連通狀態(tài)，所述控制器(41)根據(jù)蓄電池電壓檢測模塊(431)、蓄電池母線電壓檢測模塊(432)、負(fù)載母線電壓檢測模塊(44)輸出的電壓信息以及蓄電池充電電流檢測模塊(433)輸出的電流信息分別控制充電電路(22)和放電電路(24)的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述輸出單元(3)包括直流-交流轉(zhuǎn)換模塊(31)、戶用電源接口(32)和多個負(fù)載開關(guān)模塊(33)，所述直流-交流轉(zhuǎn)換模塊(31)的輸入端與自動切換開關(guān)(12)相連，所述直流-交流轉(zhuǎn)換模塊(31)的輸出端與戶用電源接口(32)相連，所述戶用電源接口(32)的輸出端的負(fù)載母線分別通過一個負(fù)載開關(guān)模塊(33)將一路負(fù)載(5)接入負(fù)載母線，所述戶用電源接口(32)與每一個負(fù)載開關(guān)模塊(33)之間均設(shè)有用于檢測該路負(fù)載(5)工作電流的負(fù)載電流檢測模塊(34)，所述負(fù)載電流檢測模塊(34)與控制器(41)的輸入端相連，所述負(fù)載開關(guān)模塊(33)的控制端分別與控制器(41)的輸出端相連，所述控制器(41)根據(jù)各個負(fù)載電流檢測模塊(34)輸出的電流信息通過負(fù)載開關(guān)模塊(33)控制各路負(fù)載(5)的連通狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述供電單元(I)的多個可再生能源發(fā)電單元(11)包括太陽能光熱發(fā)電單元(101)、風(fēng)力發(fā)電單元(102)和太陽能光伏發(fā)電單元(103)，所述太陽能光熱發(fā)電單元(101)包括依次連接的太陽能光熱發(fā)電設(shè)備(111)、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(I 12)、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(113)，所述第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(113)的輸出端與自動切換開關(guān)(12)相連；所述風(fēng)力發(fā)電單元(102)包括依次連接的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(114)、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(115 )、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(116)，所述第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(116 )的輸出端與自動切換開關(guān)(12)相連；所述太陽能光伏發(fā)電單元(103)包括依次連接的太陽能光伏發(fā)電設(shè)備(117 )、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(118)，所述第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(118 )的輸出端與自動切換開關(guān)(12)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(23)、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(25)、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(113 )、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(116)、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(118 )均為PWM控制型直流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述直流-交流轉(zhuǎn)換模塊(31)為PWM控制型直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(112)、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(115)均為PWM控制型交流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(23)、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(25)、第三直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(113)、第四直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(116)、第五直流-直流轉(zhuǎn)換模塊(118)、直流-交流轉(zhuǎn)換模塊(31)、第一交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(I 12)、第二交流-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(I 15)均與控制器(41)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述自動切換開關(guān)(12)的輸出端還設(shè)有卸荷單元(13)，所述卸荷單元(13)包括卸荷負(fù)載(131)和卸荷控制開關(guān)模塊(132)，所述卸荷負(fù)載(131)通過卸荷控制開關(guān)模塊(132)與自動切換開關(guān)(12)的輸出端相連，所述卸荷控制開關(guān)模塊(132)的控制端與控制器(41)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述蓄電池檢測模塊(43)還包括電池溫度檢測模塊(434)，所述電池溫度檢測模塊(434)裝設(shè)于蓄電池(21)上，所述電池溫度檢測模塊(434)的輸出端與控制器(41)相連，所述控制器(41)根據(jù) 電池溫度檢測模塊(434 )輸出的溫度控制充電電路(22 )的工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任意一項所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述自動切換開關(guān)(12)為多路相互并聯(lián)連接的晶體管功率控制開關(guān)，所述晶體管功率控制開關(guān)的數(shù)量與可再生能源發(fā)電單元(11)一一對應(yīng)，每一個所述晶體管功率控制開關(guān)控制對應(yīng)一路可再生能源發(fā)電單元(11 )，所述晶體管功率控制開關(guān)的控制端分別與控制器(41)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述蓄電單元(2)還包括用于為控制器(41)提供電源的穩(wěn)壓模塊(211)，所述穩(wěn)壓模塊(211)的輸入端與蓄電池(21)相連，所述穩(wěn)壓模塊(211)的輸出端與控制器(41)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述控制單元(4)還包括用于輸出檢測信號、控制信號及報警信號的顯示輸出模塊(45)，所述顯示輸出模塊(45)與控制器(41)的輸出端相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，其特征在于:所述控制單元(4)還包括用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測和通訊的無線通訊模塊(46)，所述無線通訊模塊(46)與控制器(41)的輸出端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種具有多種可再生能源自適應(yīng)控制的低壓供電裝置，包括供電單元、蓄電單元、輸出單元和控制單元，供電單元包括多個用于輸出相同規(guī)格直流電壓的可再生能源發(fā)電單元和用于控制各個可再生能源發(fā)電單元連通狀態(tài)的自動切換開關(guān)；蓄電單元包括蓄電池、充電電路、第一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊、放電電路、第二直流-直流轉(zhuǎn)換模塊，控制單元包括控制器、發(fā)電電壓檢測模塊、蓄電池檢測模塊和負(fù)載母線電壓檢測模塊。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)各種規(guī)格發(fā)電設(shè)備自適應(yīng)性供電，在供電過程中供電、蓄電、用電的自適應(yīng)智能控制，能夠充分利用風(fēng)能、太陽能等多種綠色可再生能源實現(xiàn)零排放供電，具有連接簡單、使用安全可靠、操作方便、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。
文檔編號H02J7/35GK203039420SQ20132003609
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者周鵬展, 譚方圣, 趙華, 夏聰, 胡欽 申請人:長沙理工大學(xué)