本發(fā)明涉及電源轉(zhuǎn)換裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種電源管理系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)控制電力供應(yīng)的方法。

背景技術(shù)：

隨著科技進(jìn)步和環(huán)保意識提高，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生能源，大力鼓勵可再生能源進(jìn)入能源市場，已成為世界各國政府的共識。然而，綠色能源成為家庭能源消費(fèi)主流依然存在許多問題，其中之一就是如何實現(xiàn)電源電壓轉(zhuǎn)換。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的電源電壓轉(zhuǎn)換裝置的示意圖，現(xiàn)有技術(shù)中往往通過逆變器1將家用綠色能源設(shè)備(可再生能源)產(chǎn)生的低壓直流電(光伏發(fā)電等)或低壓交流電(風(fēng)力發(fā)電等)轉(zhuǎn)換成高壓交流電，再通過總線向傳統(tǒng)家電設(shè)備或智能家居設(shè)備供電。其中當(dāng)對智能家居設(shè)備供電時，由于智能家居設(shè)備本身大多是使用低壓直流電的，因此目前的方案還需要把逆變器1輸出的高壓交流電再次轉(zhuǎn)變成低壓直流電。

然而，使用上述電源轉(zhuǎn)換方法卻存在以下問題：一方面，由于光伏發(fā)電或太陽能發(fā)電等綠色能源受自然條件約束，往往無法形成穩(wěn)定的電源，這會造成需要不間斷電力供應(yīng)的家電設(shè)備無法有效發(fā)揮作用，并且加速家電設(shè)備老化或發(fā)生誤動作，影響設(shè)備使用壽命甚至燒毀配件。另一方面，還存在能源損失的問題。具體地，目前綠色能源產(chǎn)生的大多是12V～36V不等的低壓電，由于傳統(tǒng)家電無法直接使用這類能源，當(dāng)通過變壓器把低壓電升壓然后再使用勢必造成能源損失。此外，光伏發(fā)電產(chǎn)生的是直流電，而傳統(tǒng)家電大多是交流輸入的，把直流電逆變成交流電然后再向家電供電也造成能源損失。對于越來越多的智能家居產(chǎn)品而言其本身就是使用低壓直流電的，根據(jù)目前的方案把低壓直流電逆變成高壓交流電，然后又通過電源轉(zhuǎn)換裝置變成低壓直流電，這個過程中不但造成能源損失，也使產(chǎn)品成本上升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高效的電源管理系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)控制電力供應(yīng)的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種電源管理系統(tǒng)，用于對多個外部輸入電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換并同時對多個類型的負(fù)載供電，其特征在于，所述電源管理系統(tǒng)包括電源監(jiān)測模塊、電源主控模塊、開關(guān)模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊和輔助電源模塊；所述外部輸入電源選自高壓AC電源和低壓電源中的一種或多種，所述低壓電源為低壓AC電源和/或低壓DC電源，所述負(fù)載的類型包括高壓交流負(fù)載和低壓直流負(fù)載；其中，所述電源監(jiān)測模塊用于判斷所述外部輸入電源的種類和供電狀況；所述開關(guān)模塊用于導(dǎo)通或關(guān)斷所述外部輸入電源向所述負(fù)載供電的供電路徑；所述電源主控模塊與所述電源監(jiān)測模塊相連，當(dāng)所述電源監(jiān)測模塊判斷至少一個所述外部輸入電源供電狀況為正常時，所述電源主控模塊發(fā)出第一控制信號至所述開關(guān)模塊以導(dǎo)通供電狀況正常的所述外部輸入電源對每一所述負(fù)載供電的供電路徑；當(dāng)所述電源監(jiān)測模塊判斷供電狀況為正常的外部輸入電源不包括高壓AC電源時，所述電源主控模塊發(fā)出第二控制信號至所述輔助電源模塊使其向每一所述負(fù)載供電；所述電源轉(zhuǎn)換模塊包括AC/DC轉(zhuǎn)換單元，DC/DC轉(zhuǎn)換單元和DC/AC轉(zhuǎn)換單元，用于在每一所述外部輸入電源和每一所述負(fù)載之間形成所述供電路徑并將供電狀況正常的所述外部輸入電源轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的高壓交流電源和低壓直流電源以分別對所述高壓交流負(fù)載和低壓直流負(fù)載供電。

優(yōu)選的，所述低壓電源為低壓AC電源，所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端通過所述開關(guān)模塊與所述高壓AC電源和低壓AC電源相連；所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端和所述低壓直流負(fù)載相連、輸出端與所述低壓直流負(fù)載相連；所述DC/AC轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端相連、輸出端與所述高壓交流負(fù)載相連。

優(yōu)選的，所述低壓電源為低壓DC電源，所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端通過所述開關(guān)模塊與所述高壓AC電源相連；所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端和所述低壓DC電源相連、輸出端和所述低壓直流負(fù)載相連；所述DC/AC轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端相連、輸出端和所述高壓交流負(fù)載相連。

優(yōu)選的，所述低壓電源為低壓AC電源和低壓DC電源，所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端通過所述開關(guān)模塊與所述高壓AC電源和低壓AC電源相連；所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端和所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端及所述低壓DC電源相連、輸出端和所述低壓直流負(fù)載相連；所述DC/AC轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端相連、輸出端與所述高壓交流負(fù)載相連。

優(yōu)選的，所述電源轉(zhuǎn)換模塊還包括電源治理單元，連接于所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元和所述高壓AC電源之間，用于對高壓AC電源進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波。

優(yōu)選的，所述輔助電源模塊包括充放電管理單元和儲電單元；所述儲電單元與所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元相連；所述充放電管理單元與所述電源主控；模塊和所述儲電單元相連，用于響應(yīng)所述第二控制信號所述儲電單元放電以對每一所述負(fù)載供電。

優(yōu)選的，當(dāng)所述電源監(jiān)控模塊判斷所述高壓AC電源供電狀況為正常時，所述電源主控模塊發(fā)送第三控制信號至所述充放電管理單元，使其控制所述儲電單元接收所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元充電。

本發(fā)明還提供了一種通過上述電源管理系統(tǒng)控制電力供應(yīng)的方法，包括以下步驟；

S1：通過所述電源監(jiān)測模塊判斷所述外部輸入電源的種類和供電狀態(tài)，當(dāng)至少一個所述外部輸入電源供電狀況為正常時，執(zhí)行步驟S2；否則執(zhí)行步驟S5；

S2：通過所述電源監(jiān)測模塊判斷供電狀況為正常的外部輸入電源是否包括高壓AC電源，若包括AC電源，執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4；

S3：通過電源主控模塊發(fā)出第一控制信號至所述開關(guān)模塊以導(dǎo)通供電狀況正常的所述外部輸入電源對每一所述負(fù)載供電的供電路徑；

S4：通過所述電源主控模塊發(fā)出所述第一控制信號至所述開關(guān)模塊以導(dǎo)通供電狀況正常的所述外部輸入電源對每一所述負(fù)載供電的供電路徑，同時通過所述電源主控模塊發(fā)出所述第二控制信號至所述輔助電源模塊使其向每一所述負(fù)載供電；

S5：通過所述電源主控模塊發(fā)出所述第二控制信號至所述輔助電源模塊使其向每一所述負(fù)載供電。

優(yōu)選的，所述電源轉(zhuǎn)換模塊還包括電源治理單元，連接于所述AC/DC轉(zhuǎn)換單元和所述高壓AC電源之間，當(dāng)步驟S3判斷供電狀態(tài)為正常的外部輸入電源為高壓AC電源時，所述電源治理單元對所述高壓AC電源進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波。

優(yōu)選的，所述輔助電源模塊包括充放電管理單元和儲電單元；所述儲電單元與所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元相連；所述充放電管理單元與所述電源主控模塊和所述儲電單元相連；所述方法還包括：當(dāng)步驟S3中判斷所述高壓AC電源供電狀況為正常時，通過所述電源主控模塊發(fā)送第三控制信號至所述充放電管理單元，使其控制所述儲電單元接收所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元充電。

本發(fā)明的有益效果在于，通過電源管理系統(tǒng)實現(xiàn)了通過不同輸入電源為不同類型的家電設(shè)備供電。對于外部輸入電源來自高壓市電、低壓交流電(風(fēng)能)或低壓直流電(太陽能)的情況，均可通過電源轉(zhuǎn)換模塊將不同的外部輸入電源轉(zhuǎn)換為普通家電所需的高壓交流電或智能家電設(shè)備所需的低壓直流電。此外本發(fā)明的電源管理系統(tǒng)還配備了輔助電源模塊，至少在高壓市電斷電時保持對家電設(shè)備的正常供電，防止由于供電不穩(wěn)定而造成的設(shè)備無法工作，以及設(shè)備使用壽命降低的問題。此外，本電源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊、成本不高，十分適合發(fā)展中國家使用。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電源電壓轉(zhuǎn)換裝置的示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例的電源管理系統(tǒng)的方塊圖；

圖3是本發(fā)明一實施例的控制電力供應(yīng)的方法的流程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

圖2為本發(fā)明的一種電源管理系統(tǒng)的方塊圖，電源管理系統(tǒng)2用于對多個外部輸入電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換并同時對多個類型的負(fù)載供電。其中，外部輸入電源1包括高壓AC電源11和低壓電源。高壓AC電源例如為市電，低壓電源可以是單獨(dú)的低壓AC電源(如家用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電源)，單獨(dú)的低壓DC電源(如家用光伏發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電源)，或低壓AC電源和低壓DC電源。本實施例中，以低壓電源包括低壓AC電源12和低壓DC電源13為例加以說明。負(fù)載的類型包括高壓交流負(fù)載31(如傳統(tǒng)的家電設(shè)備)和低壓直流負(fù)載32(如智能家居設(shè)備)。

如圖所示，電源管理系統(tǒng)2包括電源監(jiān)測模塊21、電源主控模塊22、開關(guān)模塊23、電源轉(zhuǎn)換模塊24和輔助電源模塊25。

電源監(jiān)測模塊21用于判斷外部輸入電源的種類和供電狀況，具體地，電源監(jiān)測模塊21通過檢測外部輸入電源是高壓電還是低壓電、是交流電還是直流電來判斷外部輸入電源的種類，通過檢測外部輸入電源電壓是否在電源工作范圍內(nèi)，檢測是否斷電來判斷外部輸入電源的供電狀況。在本發(fā)明的一實施例中，電源監(jiān)測模塊21可以通過純硬件的電路設(shè)計實現(xiàn)，例如采用比較器。開關(guān)模塊23設(shè)置于外部輸入電源1和負(fù)載2之間，用于導(dǎo)通或關(guān)斷外部輸入電源1向負(fù)載3供電的供電路徑。電源主控模塊22與電源監(jiān)測模塊21相連，是電源管理系統(tǒng)的核心模塊，根據(jù)電源監(jiān)測模塊21的判斷結(jié)果進(jìn)行負(fù)載供電控制。電源主控模塊可以是例如單片機(jī)、微處理器等。具體來說，當(dāng)電源監(jiān)測模塊21判斷至少有一個外部輸入電源供電狀況為正常時，電源主控模塊22會發(fā)出第一控制信號至開關(guān)模塊23以導(dǎo)通供電狀況正常的外部輸入電源對每一個負(fù)載供電的供電路徑；當(dāng)電源監(jiān)測模塊21判斷供電狀況為正常的外部輸入電源不包括高壓AC電源時，電源主控模塊22會發(fā)出第二控制信號至輔助電源模塊25使其向每一個負(fù)載供電。

電源轉(zhuǎn)換模塊24包括AC/DC轉(zhuǎn)換單元241，DC/DC轉(zhuǎn)換單元242和DC/AC轉(zhuǎn)換單元243，這些轉(zhuǎn)換單元以不同連接方式連接外部輸入電源和負(fù)載，從而在每一個外部輸入電源和每一個負(fù)載之間形成供電路徑，此外這些轉(zhuǎn)換單元還將供電狀況正常的外部輸入電源轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的高壓交流電源和低壓直流電源以分別對高壓交流負(fù)載31和低壓直流負(fù)載32供電。具體來說，請參見圖2，本實施例中外部電源包括高壓AC電源11、低壓AC電源12和低壓DC電源13。AC/DC轉(zhuǎn)換單元241的輸入端通過開關(guān)模塊23與高壓AC電源11和低壓AC電源12相連；DC/DC轉(zhuǎn)換單元242的輸入端與AC/DC轉(zhuǎn)換單元241的輸出端和低壓DC電源相連、輸出端與低壓直流負(fù)載32相連；DC/AC轉(zhuǎn)換單元243的輸入端與DC/DC轉(zhuǎn)換單元242的輸出端相連、輸出端與高壓交流負(fù)載31相連。其中優(yōu)選地，在AC/DC轉(zhuǎn)換單元241和高壓AC電源11之間還設(shè)置電源治理單元244，用于對高壓AC電源進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波。在其它實施例中，當(dāng)?shù)蛪弘娫磧H為低壓DC電源時，AC/DC轉(zhuǎn)換單元241的輸入端僅與高壓AC電源相連；當(dāng)?shù)蛪弘娫磧H為低壓AC電源時，DC/DC轉(zhuǎn)換單元242的輸入端僅與AC/DC轉(zhuǎn)換單元241的輸出端相連。

電源轉(zhuǎn)換模塊的工作原理如下。

對于輸入為高壓AC電源11，開關(guān)模塊23中連接高壓AC電源與電源治理單元之間的開關(guān)打開，電源治理單元244對其進(jìn)行穩(wěn)壓濾波，AC/DC轉(zhuǎn)換單元241將治理后的高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，再通過DC/DC轉(zhuǎn)換單元242將低壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流負(fù)載32所需的直流電、同時再通過DC/AC轉(zhuǎn)換單元243將低壓直流電升壓轉(zhuǎn)換為高壓交流負(fù)載所需的交流電。

對于輸入為低壓AC電源12，開關(guān)模塊23中連接低壓AC電源與AC/DC轉(zhuǎn)換單元241的開關(guān)打開，AC/DC轉(zhuǎn)換單元241將低壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，再通過DC/DC轉(zhuǎn)換單元242將低壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流負(fù)載32所需低壓直流電，同時再通過DC/AC轉(zhuǎn)換單元243將低壓直流電升壓轉(zhuǎn)換為高壓交流負(fù)載所需的高壓交流電。

對于輸入為低壓DC電源13，開關(guān)模塊23中連接低壓DC電源與DC/DC轉(zhuǎn)換單元242的開關(guān)打開，DC/DC轉(zhuǎn)換單元242將低壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流負(fù)載32所需的低壓直流電，同時再通過DC/AC轉(zhuǎn)換單元243將低壓直流電升壓轉(zhuǎn)換為高壓交流負(fù)載所需的高壓交流電。

輔助電源模塊25包括充放電管理單元251和儲電單元252。儲電單元252與DC/DC轉(zhuǎn)換單元242相連；充放電管理單元251與電源主控模塊22和儲電單元252相連，用于響應(yīng)電源主控模塊22發(fā)出的信號控制儲電單元252的充放電狀態(tài)。具體來說，當(dāng)電源主控模塊22發(fā)出第二控制信號，也即是不存在高壓AC電源或高壓AC電源的供電狀態(tài)異常時，充放電管理單元251控制儲電單元252放電，從而對每個負(fù)載供電。具體地，儲電單元252發(fā)出低壓直流電，通過DC/DC轉(zhuǎn)換單元242將低壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流負(fù)載32所需的低壓直流電，同時再通過DC/AC轉(zhuǎn)換單元243將低壓直流電升壓轉(zhuǎn)換為高壓交流負(fù)載31所需的高壓交流電。在一優(yōu)選實施例中，當(dāng)電源監(jiān)測模塊21判斷高壓AC電源11的供電狀況為正常時，電源主控模塊22還會發(fā)送第三控制信號至充放電管理單元251，充放電管理單元251據(jù)此控制儲電單元252接收DC/DC轉(zhuǎn)換單元242的充電。

接下來，將結(jié)合圖2至圖3對本發(fā)明的電力供應(yīng)方法進(jìn)行說明。

請參見圖3，其所示為本發(fā)明一實施例的電力供應(yīng)方法的流程圖，該方法包括以下步驟：

S1：通過電源監(jiān)測模塊判斷外部輸入電源的種類和供電狀態(tài)，當(dāng)至少一個外部輸入電源供電狀況為正常時，執(zhí)行步驟S2；否則執(zhí)行步驟S5；

S2：通過電源監(jiān)測模塊判斷供電狀況為正常的外部輸入電源是否包括高壓AC電源，若包括AC電源，執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4；

S3：通過電源主控模塊發(fā)出第一控制信號至開關(guān)模塊以導(dǎo)通供電狀況正常的外部輸入電源對每一負(fù)載供電的供電路徑；

S4：通過電源主控模塊發(fā)出第一控制信號至開關(guān)模塊以導(dǎo)通供電狀況正常的外部輸入電源對每一負(fù)載供電的供電路徑，同時通過電源主控模塊發(fā)出第二控制信號至輔助電源模塊使其向每一負(fù)載供電；

S5：通過電源主控模塊發(fā)出第二控制信號至輔助電源模塊使其向每一負(fù)載供電。

具體來說，電源監(jiān)測模塊判斷外部輸入電源的種類和供電狀態(tài)。外部輸入電源可以選自高壓AC電源、低壓AC電源和低壓DC電源中的一種或多種，電源主控模塊根據(jù)判斷結(jié)果分別進(jìn)行相應(yīng)的負(fù)載供電控制。

電源監(jiān)測模塊的判定結(jié)果包括以下多種：

1.全部外部輸入電源供電狀況均為異常，則電源主控模塊發(fā)出所述第二控制信號至所述輔助電源模塊使其向每一所述負(fù)載供電；

2.至少有一個外部輸入電源供電狀況正常，且該供電狀況正常的外部輸入電源包括高壓AC電源，則電源主控模塊發(fā)出第一控制信號至開關(guān)模塊以導(dǎo)通供電狀況正常的外部輸入電源對每一負(fù)載供電的供電路徑。例如，高壓AC電源和低壓AC電源均為供電正常時，那么導(dǎo)通高壓AC電源和低壓AC電源對每一負(fù)載的供電路徑。

3.至少有一個外部輸入電源供電狀況正常，且該供電狀況正常的外部輸入電源不為高壓AC電源。此時可能是高壓AC電源的供電狀況異常，也可能是不存在高壓AC電源，不論哪種情況，外部輸入電源都只有低壓電源(低壓AC電源和/或低壓DC電源)的供電狀況正常，那么電源主控模塊發(fā)出第一控制信號至開關(guān)模塊以導(dǎo)通供電狀況正常的低壓AC電源和/或低壓DC電源對每一負(fù)載供電的供電路徑，同時電源主控模塊發(fā)出第二控制信號至輔助電源模塊使其向每一負(fù)載供電。也即是，輔助電源模塊和低壓電源共同向負(fù)載供電，從而可以改善僅依靠低壓電源供電電源不穩(wěn)的缺陷。

優(yōu)選地，在第二種情況下，即至少高壓AC電源向負(fù)載供電的情況下，還可以在其供電的同時對儲電單元進(jìn)行充電，通過電源主控模塊發(fā)送第三控制信號至充放電管理單元，使其控制儲電單元接收所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元充電。

綜上所述，本發(fā)明通過智能電源轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)了通過不同輸入電源為家電設(shè)備供電。當(dāng)輸入電源來自高壓市電、低壓交流電(風(fēng)能)或低壓直流電(太陽能)時，通過電源管理系統(tǒng)將不同的外部輸入電源轉(zhuǎn)換為普通家電所需的高壓交流電或智能家電設(shè)備所需的低壓直流電。此外本發(fā)明的智能電源轉(zhuǎn)換裝置還配備了輔助電源模塊，保持對設(shè)備的正常供電，防止由于供電不穩(wěn)定而造成的設(shè)備無法工作，以及設(shè)備使用壽命降低的問題。此外，本智能電源轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)緊湊、成本不高，十分適合發(fā)展中國家使用。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。