CN101702529A

CN101702529A - 光伏移动应急供电系统及其方法

Info

Publication number: CN101702529A
Application number: CN200910310477A
Authority: CN
Inventors: 甘辉军; 刘文晋; 王志新; 史伟伟; 陈成功
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: CN101702529B

Abstract

本发明公开了一种电力电子技术领域的光伏移动应急供电系统及其方法，系统包括：充电模块、储能电池、变压模块、控制模块、电压测量模块和电流测量模块，充电模块包括：发电机、市电、太阳能模块、开关和直流稳压稳流电源，变压模块包括：12v电源、24v电源和逆变电源，供电方法为：检测储能电池的电压，当储能电池的电压低于过放阈值时，选择光伏电源或者市电或者发电机为储能电池充电；当储能电池的电压低于过充阈值但高于过放阈值时，为负载提供电源，同时为储能电池充电；当储能电池的电压高于过充阈值时，继续为负载提供电源，但停止为储能电池充电。本发明供电系统的电源来源有三种，更环保，减少了对环境的污染；电源输出可以满足更多需求。

Description

光伏移动应急供电系统及其方法

技术领域

本发明涉及的是一种电力电子技术领域的系统及其方法，具体是一种光伏移动应急供电系统及其方法。

背景技术

由于车用电力电子的迅速增长，无论是车载的还是户外的电气和电子产品越来越多，如通讯机站等，使得对移动应急电源的需求越来越广泛，对移动应急电源的需求极为迫切、要求也越来越高，所以，设计、开发移动应急供电系统必须考虑到其符合可靠、安全、环保和满足现场应急使用设备特点的要求。

目前的主流技术是配备主电源和备用电源构成的电源系统来给电气和电子产品提供电源，其中的备用电源一般设计为由稳压电路、储能电池和充电电路等部分构成，这样，整个供电系统就可以构成不间断电源系统，从而保证24小时供电。然而，现有技术方案存在一些亟待研究解决的问题：首先，从可靠性的角度看，虽然能保证不间断供电要求，但是如果主电源出现长时间的故障，备用电源也无法长时间供电；其次，从安全性的角度来看，在电源监控管理系统的设计中，必须充分研究备用电源的电池的过充和过放问题；再次，在环保的要求上考虑，移动应急电源车必须尽量使用太阳能等清洁能源，减少对环境的污染。

经对现有技术的文献检索发现，张新丰等人在《电工技术学报》(2009年5月，第24卷，第5期，第209-214页)上发表了题为“车载电源管理系统设计”的文章，该文设计了一种用于分布式汽车电气控制系统的车载电源管理系统，提出了针对电源通道过电流的保护方法，但是该技术由于电源来源只有一种，即主要是汽车动力发电机，一旦该发电机发生故障就无法长久供电，因此，供电可靠性并不高；另一方面，从环保的角度来看，该发电机采用燃油发电，而并不是绿色能源，对环境有一定的污染；此外，电源输出形式只有直流一种，无法满足交流设备用电要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中存在的缺陷，提供一种光伏移动应急供电系统及其方法。本发明以储能电池为核心，采取多输入、多输出形式对储能电池充电；输出电源有交流和直流，实现了24小时不间断移动应急电源供电，并且减少了对环境的污染。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及的光伏移动应急供电系统，包括：充电模块、储能电池、变压模块、控制模块、电压测量模块和电流测量模块，其中：充电模块与储能电池相连，充电模块为储能电池提供电源；储能电池与变压模块相连，变压模块将储能电池的电源进行变压处理后将变压后的电源传给负载；控制模块分别与充电模块、储能电池和变压模块相连，控制模块用来显示充电模块、储能电池和变压模块中的电压和电流，并对检测充电模块、储能电池和变压模块发送相应的控制信息；电压测量模块分别与充电模块、储能电池和变压模块相连，用来检测充电模块、储能电池和变压模块中的电压，电压测量模块还与控制模块相连，将得到的电压值通过控制模块显示；电流测量模块分别与充电模块、储能电池和变压模块相连，用来检测充电模块、储能电池和变压模块中的电流，电流测量模块还与控制模块相连，将得到的电流值通过控制模块显示。

所述的电压测量模块包括若干电压传感器，其中：电压传感器分别与充电模块、储能电池、变压模块和控制模块相连传输电压信息。

所述的电压传感器是直流电压传感器，或者是交流电压传感器。

所述的电流测量模块包括若干电流传感器，其中：电流传感器分别与充电模块、储能电池、变压模块和控制模块相连传输电流信息。

所述的电流传感器是直流电流传感器，或者是交流电流传感器。

所述的充电模块包括：发电机、市电、太阳能模块、双路开关和直流稳压稳流电源，其中：发电机和市电分别与双路开关相连传输交流电源，双路开关与直流稳压稳流电源相连传输交流电源，直流稳压稳流电源和太阳能模块分别与储能电池相连传输交流电源和直流电源，控制模块、电压测量模块和电流测量模块分别依次与发电机、市电、太阳能模块相连传输控制信号、电压信号和电流信号，电流测量模块与直流稳压稳流电源相连传输电流信号。

所述的双路开关是双电源自动转换开关电器，用于市电(常用电源)和发电机(备用电源)的切换。

所述的太阳能模块包括：太阳能电池板和光伏电源控制器，其中：太阳能电池板分别与电压检测模块和电流检测模块相连传输太阳能电池板的电压信号和电流信号，太阳能电池板与光伏电源控制器相连传输控制信息和光伏电源，光伏电源控制器与控制模块相连传输控制信息。

所述的变压模块包括：12V电源、24V电源和逆变电源，其中：12V电源、24V电源和逆变电源分别与控制模块、电压测量模块和电流测量模块相连传输控制信息、电压信号和电流信号。

所述的控制模块包括：PLC、人机交互模块和若干接触器，其中：每个接触器和PLC相连传输PLC对接触器的控制信息，电压测量模块和电流测量模块分别与PLC相连传输电压电流值，PLC和人机交互模块相连传输电压电流值和对PLC的控制信息。

本发明涉及的上述光伏移动应急供电系统的供电方法，包括以下步骤：

第一步，检测储能电池的电压，如果储能电池的电压低于过放阈值，执行第二步；如果储能电池的电压低于过充阈值但高于过放阈值，执行第三步；如果储能电池的电压高于过充阈值，执行第四步；

第二步，通过接触器自动切断负载，开始为储能电池充电；

所述的为储能电池充电是：

1)存在光伏电源时，用太阳能电池板，为储能电池充电；

2)在没有光伏电源，但有市电时，用市电为储能电池充电；

3)在没有光伏电源或者市电时，用发电机为储能电池充电。

第三步，通过接触器自动连通负载，储能电池根据需要为负载提供电源，同时充电模块为储能电池充电；

所述的负载是12V直流负载，或者是24V直流负载，或者是220V交流负载。

第四步，通过接触器自动切断三路输入，停止为储能电池充电，储能电池根据需要为负载提供电源，同时返回第一步，继续检测储能电池的电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：供电系统的电源来源有三种，可以是市电，也可以是发电机，还可以是太阳能，能预防一个或两个电源来源不能正常工作时，还能为供电系统充电；利用了太阳能和市电，更环保，减少了对环境的污染；电源输出形式有12V直流、24V直流和220V交流三种，可以满足更多需求。

附图说明

图1是实施例的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作详细说明，本实施例是在以本发明技术方案为前提下进行的，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，本实施例涉及的光伏移动应急供电系统包括：充电模块1、蓄电池2、变压模块3、控制模块4、电压测量模块5和电流测量模块6，其中：充电模块1包括：汽油发电机7、市电8、太阳能模块9、双电源自动转换开关电器10和直流稳压稳流电源11，太阳能模块9包括：太阳能电池板和光伏电源控制器，变压模块3包括：12V电源12、24V电源13和逆变电源14，控制模块4包括：PLC、液晶触摸屏、光伏充电接触器、发电机接触器、市电接触器、12VDC电源接触器、24VDC电源接触器、逆变电源接触器，电压测量模块5包括：三个交流电压传感器和四个直流电压传感器，电流测量模块6包括：三个交流电流传感器和五个直流电流传感器。

本实施例中汽油发电机7与发电机接触器相连传输交流电源，发电机接触器分别与第一交流电流传感器和第一交流电压传感器相连传输汽油发电机7的电流信号和电压信号，市电8与市电接触器相连传输市电，市电接触器分别与第二交流电流传感器和第二交流电压传感器相连传输市电8的电流信号和电压信号，市电接触器和发电机接触器分别与双电源自动转换开关电器10相连传输控制信息，双电源自动转换开关电器10与直流稳压稳流电源11相连传输直流电源，太阳能电池板的输出端分别与第一直流电流传感器和第一直流电压传感器相连传输电流信息和电压信息，太阳能电池板与光伏电源控制器相连传输光伏电源和控制信息，光伏电源控制器与光伏充电接触器相连传输控制信息和光伏电源，第二直流电流传感器与直流稳压稳流电源11的输出端相连传输直流稳压稳流电源11的电流信息，直流稳压稳流电源11和光伏充电接触器分别与蓄电池2相连传输电源，蓄电池2的输出端分别与第三直流电流传感器和第二直流电压传感器相连传输蓄电池2的电流信号和电压信号，蓄电池2的输出端分别与12VDC电源接触器和24VDC电源接触器相连传输12V直流电源和24V直流电源，12VDC电源接触器通过DC-DC12V电源为12V直流负载15提供12V直流电源，DC-DC12V电源分别与第四直流电流传感器和第三直流电压传感器相连传输DC-DC12V电源的电流信号和电压信号，24VDC电源接触器通过DC-DC24V电源为24V直流负载16提供24V直流电源，DC-DC24V电源分别与第五直流电流传感器和第四直流电压传感器相连传输DC-DC24V电源的电流信号和电压信号，蓄电池2的输出端还与逆变电源14相连传输电源，逆变电源14为220V交流负载17提供220V、50Hz的交流电源，逆变电源14的输出端分别与第三交流电流传感器和第三交流电压传感器相连传输逆变电源14的电压信号和电流信号，每个传感器和接触器都与PLC相连传输相应的电压信号、电流信号或者控制信号，PLC和液晶触摸屏相连显示电压信息和电流信息，并传输对PLC的控制信息。

本实施例涉及的上述光伏移动应急供电系统的供电方法，包括以下步骤：

第一步，第二直流电压传感器检测蓄电池2的电压，如果蓄电池2的电压低于过放阈值，执行第二步；如果蓄电池2的电压低于过充阈值但高于过放阈值，执行第三步；如果蓄电池2的电压高于过充阈值，执行第四步；

第二步，通过接触器自动切断负载，开始为蓄电池2充电；

所述的为蓄电池2充电是：

1)存在光伏电源时，用太阳能电池板为蓄电池2充电：

2)在没有光伏电源，但有市电8时，用市电8为蓄电池2充电：

3)在没有光伏电源或者市电8时，用汽油发电机7为蓄电池2充电：

第三步，通过接触器自动连通负载，蓄电池2根据需要为负载提供电源，同时充电模块1为蓄电池2充电；

所述的负载是12V直流负载15，或者是24V直流负载16，或者是220V交流负载17。

第四步，通过接触器自动切断三路输入，停止为蓄电池2充电，蓄电池2根据需要为负载提供电源，同时返回第一步，继续检测蓄电池2的电压。

本实施例中供电系统的电源来源有三种，可以是市电8，也可以是汽油发电机7，还可以是太阳能，能预防一个或两个电源来源不能正常工作时，还能为供电系统充电；利用了太阳能和市电8，更环保，减少了对环境的污染；电源输出形式有12V直流、24V直流和220V交流三种，可以满足更多需求。

Claims

1.一种光伏移动应急供电系统，其特征在于，包括：充电模块、储能电池、变压模块、控制模块、电压测量模块和电流测量模块，其中：充电模块与储能电池相连，充电模块为储能电池提供电源；储能电池与变压模块相连，变压模块将储能电池的电源进行变压处理后将变压后的电源传给负载；控制模块分别与充电模块、储能电池和变压模块相连，控制模块用来显示充电模块、储能电池和变压模块中的电压和电流，并对检测充电模块、储能电池和变压模块发送控制信息；电压测量模块分别与充电模块、储能电池和变压模块相连，用来检测充电模块、储能电池和变压模块中的电压，电压测量模块还与控制模块相连，将得到的电压值通过控制模块显示；电流测量模块分别与充电模块、储能电池和变压模块相连，用来检测充电模块、储能电池和变压模块中的电流，电流测量模块还与控制模块相连，将得到的电流值通过控制模块显示；

2.根据权利要求1所述的光伏移动应急供电系统，其特征是，所述的电压测量模块包括若干电压传感器，其中：电压传感器分别与充电模块、储能电池、变压模块和控制模块相连传输电压信息。

3.根据权利要求1所述的光伏移动应急供电系统，其特征是，所述的电流测量模块包括若干电流传感器，其中：电流传感器分别与充电模块、储能电池、变压模块和控制模块相连传输电流信息。

4.根据权利要求1所述的光伏移动应急供电系统，其特征是，所述的双路开关是双电源自动转换开关电器。

5.根据权利要求1所述的光伏移动应急供电系统，其特征是，所述的太阳能模块包括：太阳能电池板和光伏电源控制器，其中：太阳能电池板分别与电压检测模块和电流检测模块相连传输太阳能电池板的电压信号和电流信号，太阳能电池板与光伏电源控制器相连传输控制信息和光伏电源，光伏电源控制器与控制模块相连传输控制信息。

6.根据权利要求1所述的光伏移动应急供电系统，其特征是，所述的变压模块包括：12V电源、24V电源和逆变电源，其中：12V电源、24V电源和逆变电源分别与控制模块、电压测量模块和电流测量模块相连传输控制信息、电压信号和电流信号。

7.根据权利要求1所述的光伏移动应急供电系统，其特征是，所述的控制模块包括：PLC、人机交互模块和若干接触器，其中：每个接触器和PLC相连传输PLC对接触器的控制信息，电压测量模块和电流测量模块分别与PLC相连传输电压电流值，PLC和人机交互模块相连传输电压电流值和对PLC的控制信息。

8.一种根据权利要求1所述的光伏移动应急供电系统的供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

第二步，通过接触器自动切断负载，开始为储能电池充电；

所述的为储能电池充电是：

1)存在光伏电源时，用太阳能电池板，为储能电池充电；

2)在没有光伏电源，但有市电时，用市电为储能电池充电；

3)在没有光伏电源或者市电时，用发电机为储能电池充电；

9.根据权利要求8所述的光伏移动应急供电方法，其特征是，所述的负载是12V直流负载，或者是24V直流负载，或者是220V交流负载。