CN101572428B - 一种光油互补供电系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光油互补供电系统的控制方法，在该方法中，控制器采集太阳能供电装置的输入电流，以及电池充放电电流、负载设备的负载电流；当输入电流小于1.5倍的负载电流时，系统将进入油机辅助供电模式；在油机辅助供电模式中，控制器读取所述蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态，并按一定的逻辑启动或关闭所述油机供电装置。本发明的技术方案以太阳能供电模式为主，实现太阳能的充分利用，达到了绿色环保的要求，并且实时监控太阳能电池板的输入电流和负载设备的负载电流，可在太阳能供电装置不足以供电时，启动油机供电，进入油机辅助供电模式，实现了连续的供电；提高了油机的利用效率和提高了蓄电池的寿命，增强了该供电系统的可靠性，同时满足了节能降耗的要求。

Description

一种光油互补供电系统的控制方法
技术领域
本发明涉及光油互补供电系统，更具体地说，涉及一种光油互补供电系统的控制方法。
背景技术
目前无市电的偏远山区，海洋、湖泊中的小岛等，需要提供电源满足生活或军事的需求，太阳能的利用为这些地区的供电提供了便利，但主要的问题是太阳能受天气变化影响比较大，阴雨天、夜晚都无法利用。因此太阳能和其他系统联合供电的装置应运而生。
目前现有的太阳能与油机结合的供电装置功能不完善，某些只是简单的在电池快耗尽时才进行的手动油机切换，给电池充电，此种方式有专人看管，不够智能；或者简单把油机的启动时间进行设定，遇到特殊情况例如阴天或下雨，油机不能及时启动，可能导致电池放亏，电源无法工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的光油供电装置利用效率较低、蓄电池的寿命较短、供电系统的可靠性较差，同时太阳能未得到充分利用，未实现充分的节能降耗等缺陷，提供一种光油互补供电系统的控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种光油互补供电系统的控制方法，所述系统包括太阳能供电装置、油机供电装置、控制器、蓄电池和负载设备，所述控制器采集太阳能供电装置的输入电流，以及负载设备的负载电流；当所述输入电流小于1.5倍的负载电流时，所述系统将进入油机辅助供电模式；在所述油机辅助供电模式中，所述控制器读取所述蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态，并按一定的逻辑启动或关闭所述油机供电装置；其中，
所述蓄电池的当前状态包括蓄电池的当前容量和当前电压；所述油机供电装置的当前状态包括当前运行时间、当前油位和停机时间；
当所述蓄电池的当前容量小于启动容量和/或所述蓄电池的当前电压低于启动电压时，或者停机时间与自检时间相等时，所述控制器将启动所述油机供电装置为所述蓄电池和负载设备供电；
当所述蓄电池的当前容量大于停止容量且当前运行时间大于最短运行时间时，或者当前油位小于或等于最低油位，所述控制器将关闭所述油机供电装置以停止向所述蓄电池和负载设备供电，由所述蓄电池向所述负载设备供电。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述启动容量为固有容量的20％～79％，启动电压为46V～46.5V，停止容量为固有容量80％～95％，所述自检时间为5～30天。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述油机供电装置的当前状态还包括与上一次油机供电装置启动时的时间间隔；在启动所述油机供电装置之前，控制器将判断所述时间间隔是否大于最小时间间隔，如果是，启动所述油机供电装置；否则，停止启动所述油机供电装置。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述油机供电装置的当前状态还包括总运行时间，所述控制器将根据总运行时间每半年一次，启动所述油机供电装置，以56.4±1V的电压对所述蓄电池和负载设备进行均充供电。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述控制器包括：
采集模块，用于读取太阳能供电装置的输入电流、负载设备的负载电流，以及蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态；
主控制管理模块，用于根据所述输入电流和负载电流，控制所述系统进入太阳能供电模式或油机辅助供电模式，从而为蓄电池和负载设备供电；并在油机辅助供电模式中，根据蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态，启动或关闭所述油机供电装置；
计时模块，用于对所述油机供电装置的当前运行时间、总运行时间、与上一次油机供电装置启动时的时间间隔和停机时间进行计时；
存储模块，用于存储所述蓄电池的固有容量、油机供电装置的最短运行时间、最低油位、自检时间和最小时间间隔；
按键输入模块，用于采集并输入所述蓄电池的固有容量、油机供电装置的最短运行时间、最低油位、自检时间和最小时间间隔。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述控制器还包括显示模块，用于所述蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述控制器还包括通信模块，用于将太阳能供电装置的输入电流、负载设备的负载电流、所述蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态发送到远程终端。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述系统还包括与所述负载设备连接的应急充电输入接口，用于与外部充电设备连接。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述系统还包括第三供电装置，其用于为所述蓄电池和负载设备进行供电；所述控制器还用于启动或关闭所述第三供电装置。
在本发明所述的光油互补供电系统的控制方法中，所述第三供电装置是风能供电装置或市电供电装置。
实施本发明的光油互补供电系统的控制方法，具有以下有益效果：以太阳能供电模式为主，实现太阳能的充分利用，达到了绿色环保的要求，并且实时监控太阳能电池板的输入电流和负载设备的负载电流，可在太阳能供电装置不足以供电时，启动油机供电，进入油机辅助供电模式，由太阳能供电装置和油机供电装置同时为蓄电池和负载设备供电，避免输入电流小于1.5倍的负载电流，满足正常工作的要求，实现了连续的供电；进一步地，在油机辅助供电模式中，通过监控蓄电池的当前状态，可在蓄电池放亏之前，启动该油机为蓄电池和负载设备供电，同时为避免对蓄电池的当前状态的计算失误，同时监控油机供电装置的当前状态，当油机供电装置的停机时间满足一定要求时，启动该油机供电装置为蓄电池和负载设备供电，同时还可为其自身的电瓶充电，防止电瓶电力不足，无法启动油机供电装置，同时在控制方法中，可对启动容量进行合适的设置，在负载设备较为重要时，可让启动容量较低一些，以更好地保护负载设备；另外，在蓄电池较为重要时，可让启动容量较高一些，以更好地保护蓄电池；在本发明中，当蓄电池的当前容量为固有容量的20％～40％时，启动油机供电装置，此时可为负载设备提供更好地保护；在蓄电池的当前容量为固有容量的40％～79％时，启动油机供电装置，此时可为蓄电池提供更好地保护。总之，本发明的技术方案，通过综合分析各方面的因素，提供了高效、连续的供电，提高了油机的利用效率，并可及时地为蓄电池充电，提高了蓄电池的寿命，增强了该供电系统的可靠性，同时满足了节能降耗的要求。该控制方法还可应用在该供电系统的第三供电装置，即风能供电装置，以及外部应急充电设备的控制上。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明光油互补供电系统的控制方法所涉及的光油互补供电系统的电路原理框图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的光油互补供电系统中，该系统包括太阳能供电装置、油机供电装置、第三供电装置、应急充电输入接口，蓄电池、负载设备和主控制器，其中，太阳能供电装置包括太阳能电池板、输入防雷电路、输入功率板；油机供电装置包括油机、AC/DC转换电路、输入防雷电路和输入功率板；第三供电装置可以是风能供电装置或市电；同时在本发明中还为负载设备提供了应急充电输入接口，从而在前三种供电装置都不能工作时，可为负载设备提供临时的供电，避免了电池的过放和负载设备的断电。本发明的主要发明点在于，由控制器对太阳能供电装置和油机供电装置进行控制，在平时工作时，以太阳能供电为主，并实时监控太阳能电池板的输入电流和负载设备的负载电流，当太阳能电池板的输入电流大于或等于两倍的负载电流时，此时表示太阳能供电装置可为蓄电池和负载设备提供良好的供电电流，充分满足蓄电池和负载设备的工作要求；当太阳能电池板的输入电流小于1.5倍的负载电流时，此时表示太阳能供电装置不能为蓄电池和负载设备提供充足的供电电流，这样控制器将控制该系统进入油机辅助供电模式，由太阳能电池板和油机同时为蓄电池和负载设备供电。在油机辅助供电模式中，控制器读取蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态，并按一定的逻辑启动或关闭油机供电装置。
在本发明的一实施例中，该控制器包括按键输入模块、采集模块、主控制管理模块、通信模块、存储模块、报警模块、计时模块和显示模块，其中，按键输入模块用于设置启动容量和停止容量、启动电压、油机的最长运行时间和最短运行时间、油机的自检时间和最低油位，以及手动模式和自动模式。启动容量和停止容量表示当蓄电池的当前容量为固有容量的多少比例时，控制器将控制油机供电装置启动和停止，该参数的设置将根据蓄电池和负载设备之间的相对重要性进行设置；启动电压表示当蓄电池的当前电压为多少时，控制器将启动油机供电装置；最长运行时间和最短运行时间则根据具体油机的参数进行设置，以避免控制器在控制中损坏油机；自检时间表示控制在油机停机后多长时间启动油机为其自身的电瓶充电，以避免电瓶容量不足时，无法启动油机，而该自检时间的设置将根据该油机的具体应用环境，例如根据周围的温度和湿度，进行具体设置；手动模式表示控制器不工作，即控制器进入待机模式，而自动模式表示控制器正常进行工作；存储模块用于存储按键输入模块设置的各种参数；计时模块可在该系统首次上电时，对该系统的总运行时间进行计时，从而控制器可在系统每运行半年，就可启动油机供电装置为蓄电池和负载设备提供56.4±1V的均充充电，而其余时间，控制器仅控制油机供电装置进行浮充充电；另外，计时模块还记录每次启动油机供电装置的启动时间、当前运行时间和停机时间；采集模块其可采集开关量和模拟量，以用于采集太阳能供电装置的输入电流和输入电压，负载设备的负载电流、油机供电装置的当前状态和蓄电池的当前状态；油机供电装置的当前状态包括当前运行时间、当前油位、停机时间、与上一次油机供电装置启动时的时间间隔和总运行时间；蓄电池的当前状态包括蓄电池的当前容量和当前电压；显示模块可以显示油机的油位状态、运行状态、故障状态、当前运行时间和总运行时间以及系统的运行状态；同时以上参数的设置也可通过按键输入模块清零，以便于油机更换及重新计时，还可通过通信模块传输给远程终端，通过远程终端来实现连续供电系统的监控；从而控制器可通过一定逻辑控制太阳能电池板及油机的输入开关，保证连续供电。
该控制逻辑为根据太阳能电池板的数量、太阳强度，蓄电池的配置，设置启动容量和停止容量、启动电压和停止电压；太阳能电池板较多、光照强时，启动容量和停止容量都可以设低；太阳能电池板配置大且数量少，光照弱时，启动容量和停止容量需要设高。为保护油机，设置油机的最长运行时间和最短运行时间；为保证蓄电池不致放亏，导致无法启机，设置油机的自检时间；设置自动控制模式和手动控制模式，此种模式可在自动控制和手动方式之间切换，手动控制模式可及时检测油机的运行状态。通过计算蓄电池当前的容量，根据油机的当前状态，例如油位状态、运行状态和故障状态等，和太阳能电池板的能量供应状态，当任何上述一个启动条件满足时，油机启动；当满足上述任一停止条件时，例如，油位较低、蓄电池的容量达到停止点、电压停止点，油机停止运行，但当出现油机故障和油位低时，油机会立即停止。异常情况的处理，油机在电池容量低，电池电压低等情况下启动，当遇到油机故障、太阳能输出过流等情况下关闭油机。
在一实施例中，当蓄电池的当前容量在固有容量的20％～79％(即达到启动容量，表示蓄电池即将放亏)之间和/或蓄电池的当前电压在46V～46.5V之间(达到启动电压，表明蓄电池即将放亏)时，或者停机时间与自检时间相等时，所述控制器将启动所述油机供电装置为所述蓄电池和负载设备供电；在该实施例中，可单独监控蓄电池的当前容量或者单独监控蓄电池的当前电压进行控制，也可综合监控蓄电池的当前容量和当前电压，使得对蓄电池是否放亏的判断更为精确。但是为了避免由于计算错误，即对蓄电池的当前容量和当前电压监控错误，还可判断其停机时间是否等于自检时间(根据具体的环境湿度和温度，该自检时间可为5～30天，即可由实际应用环境中油机自放电时间进一步确定该值)，从而相应地判断是否启动油机供电装置。另外，在启动油机供电装置之前，控制器将判断所述时间间隔是否大于最小时间间隔，如果是，启动所述油机供电装置；否则，停止启动所述油机供电装置。
同时，当蓄电池的当前容量为固有容量的80％～95％(达到停止容量，该蓄电池已充满)之间或者当前油位小于或等于最低油位(油机的油量太少，继续工作将损害油机)，且当前运行时间大于最短运行时间(根据具体的油机参数，油机每启动一次后必须运行一定的时间才能停止工作)时，控制器将关闭油机供电装置以停止向所述蓄电池和负载设备供电，由蓄电池向所述负载设备供电。在该实施例中，可单独监控蓄电池是否充满，或单独监控油机油量是否过少，以判断是否停止油机供电装置；或者综合监控蓄电池和油机以更准确地判断是否停止油机供电装置。
本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种光油互补供电系统的控制方法，所述系统包括太阳能供电装置、油机供电装置、控制器、蓄电池和负载设备，其特征在于，所述控制器采集太阳能供电装置的输入电流，以及负载设备的负载电流；当所述输入电流小于1.5倍的负载电流时，所述系统将进入油机辅助供电模式；在所述油机辅助供电模式中，所述控制器读取所述蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态，并按一定的逻辑启动或关闭所述油机供电装置；
其中，所述蓄电池的当前状态包括蓄电池的当前容量和当前电压；所述油机供电装置的当前状态包括当前运行时间、当前油位和停机时间；
当所述蓄电池的当前容量小于启动容量和/或所述蓄电池的当前电压低于启动电压时，或者停机时间与自检时间相等时，所述控制器将启动所述油机供电装置为所述蓄电池和负载设备供电；
当所述蓄电池的当前容量大于停止容量且当前运行时间大于最短运行时间时，或者当前油位小于或等于最低油位，所述控制器将关闭所述油机供电装置以停止向所述蓄电池和负载设备供电，由所述蓄电池向所述负载设备供电。
2.根据权利要求1所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述启动容量为固有容量的20％～79％，启动电压为46V～46.5V，停止容量为固有容量80％～95％，所述自检时间为5～30天。
3.根据权利要求1或2所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述油机供电装置的当前状态还包括与上一次油机供电装置启动时的时间间隔；在启动所述油机供电装置之前，控制器将判断所述时间间隔是否大于最小时间间隔，如果是，启动所述油机供电装置；否则，停止启动所述油机供电装置。
4.根据权利要求3所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述油机供电装置的当前状态还包括总运行时间，所述控制器将根据总运行时间每半年一次，启动所述油机供电装置，以56.4±1V的电压对所述蓄电池和负载设备进行均充供电。
5.根据权利要求4所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制器包括：
采集模块，用于读取太阳能供电装置的输入电流、负载设备的负载电流，以及蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态；
主控制管理模块，用于根据所述输入电流和负载电流，控制所述系统进入太阳能供电模式或油机辅助供电模式，从而为蓄电池和负载设备供电；并在油机辅助供电模式中，根据蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态，启动或关闭所述油机供电装置；
计时模块，用于对所述油机供电装置的当前运行时间、总运行时间、与上一次油机供电装置启动时的时间间隔和停机时间进行计时；
存储模块，用于存储所述蓄电池的固有容量、油机供电装置的最短运行时间、最低油位、自检时间和最小时间间隔；
按键输入模块，用于采集并输入所述蓄电池的固有容量、油机供电装置的最短运行时间、最低油位、自检时间和最小时间间隔。
6.根据权利要求5所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制器还包括显示模块，用于显示所述蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态。
7.根据权利要求5所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制器还包括通信模块，用于将太阳能供电装置的输入电流、负载设备的负载电流、所述蓄电池的当前状态和油机供电装置的当前状态发送到远程终端。
8.根据权利要求4所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述系统还包括与所述负载设备连接的应急充电输入接口，用于与外部充电设备连接。
9.根据权利要求4所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述系统还包括第三供电装置，其用于为所述蓄电池和负载设备进行供电；所述控制器还用于启动或关闭所述第三供电装置。
10.根据权利要求9所述的光油互补供电系统的控制方法，其特征在于，所述第三供电装置是风能供电装置或市电供电装置。
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