CN102856939A - 家用电器用不间断电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种家用电器用不间断电源系统，采用太阳能、风能结合过载能力强的储能电池堆为家用电器提供能源，可降低能耗，减少环境污染压力，降低温室效应对环境的影响，同时家用电器不断电，能连续正常运行。包括有能源装置、储能器和控制装置；能源装置包括有太阳能装置和风能装置；储能器包括有风光互补控制器，风光互补控制器设定保护参数，太阳能装置和风能装置通过风光互补控制器进行控制和管理并对储能电池堆进行充电，把电能储存在储能电池堆里；控制装置包括有逆变器，用于实现交流电与直流电之间的双向转换；逆变器与储能电池堆连接，并向家用电器输出能源；当家用电器需用电时，储能电池堆经逆变器把储存的电能传输给家用电器。

Description

家用电器用不间断电源系统

技术领域

本发明属于家用电器用的不间断电源技术领域，尤其涉及一种可利用清洁能源提供电源的家用电器用不间断电源系统。

背景技术

近十年来，由于能源紧张，随着节能工作进一步开展，至今，各种环保节能的的政策及措施都已成为我们耳熟能详的文明生活发展趋势，为满足消费者的需求和全球发展的趋势，企业在节能环保技术和绿色节能产品开发方面已经投入更多精力与行动，各种新型，节能性产品日趋完善，节能技术的研究和产品开发上都取得了一定的成绩，但是要从根本上解决能源问题，除了开发节能产品，寻找新的能源，充分利用清洁能源也是目前最直接有效的重要措施。如何实现节能环保，它需要我们真正的从实际生活中去改善，去实践，从身边的每一件事情开始做起，作为每一个家庭，对社会发展及人类进步起着不可替代的推动作用，是我们社会发展的主要力量支柱。在能源浪费方面，家庭也占有相当大的比重，良好的生活和工作环境是我们人类赖以生存的条件，保护环境就是保护我们自己。面对地球生态环境日益恶化、资源日益短缺的现实，节约能源，是我们共同的责任。家庭节能环保和我们的生活息息相关，而且很容易进行，做好家庭的节能环保工作，不仅节约了资源，也为家庭节约了一定开支，一举两得。节约每一度电，减少家电污染，研发绿色节能冰箱、节能空调、节能冷藏柜等不仅仅是一种概念，而是与每个家庭经济利益直接挂钩。利用太阳能、风能和储能给家庭用的冰箱、冷藏柜等设备供电，可以保障家庭用的冰箱、冷藏柜不断电，设备能正常运行；同时降低对化石能源的依赖，减少环境污染，现有技术中，还没有完善的技术方案的理想的产品推出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种家用电器用不间断电源系统，采用太阳能、风能结合过载能力强的储能电池堆为家用电器提供能源，可降低能耗，减少环境污染压力，降低温室效应对环境的影响，同时家用电器不断电，能连续正常运行，同时降低对化石能源的依赖。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种家用电器用不间断电源系统，包括有能源装置、储能器和控制装置；所述能源装置用于为家用电器提供能源，所述能源装置的能源储存在储能器中；其中，所述能源装置包括有太阳能装置和风能装置；

所述太阳能装置用于收集太阳光能，并通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；

所述风能装置用于将风力中包含的机械能转换为电能；

所述储能器包括有储能电池堆，所述储能电池堆用于储存电能；

所述储能器包括有：风光互补控制器，所述风光互补控制器设定保护参数，所述太阳能装置和风能装置通过风光互补控制器进行控制和管理并对储能电池堆进行充电，把电能储存在储能电池堆里；

所述控制装置包括有：逆变器，所述逆变器用于实现交流电与直流电之间的双向转换；所述逆变器与储能电池堆连接，并向家用电器输出能源；当家用电器需用电时，储能电池堆经逆变器把储存的电能传输给家用电器。

家用电器用不间断电源系统包括有：BMS电池管理器和屏显器，BMS电池管理器用于保护和控制所述储能电池堆，储能电池堆的各参数情况能够在屏显器上显示出来。

本发明的有益效果如下：

本发明的家用电器用不间断电源系统，由于包括有：能源装置、储能装置、控制装置和BMS电池管理器和屏显器，由于能源装置包括有太阳能装置和风能装置，储能装置为一种储能电池堆；采用太阳能、风能，利用可再生清洁能源结合过载能力强的储能电池堆进行储能为并冰箱、冷藏柜等家用电子设备提供稳定的电源。BMS电池管理器用于保护和控制所述储能电池堆，储能电池堆的各参数情况能够在屏显器上显示出来。BMS电池管理器(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM)电池管理系统(BMS)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。随着电池管理系统的发展，也会增添其它的功能。

本发明的家用电器用不间断电源系统具有如下优点：

a、节省能耗，运行费用低，节能环保。

b、太阳能、风能通过保护控制器作为家用电器的动力来源。

c、采用先进的电力电子技术，全智能控制系统，可靠性高，解决家用冰箱、冷藏柜断电的现实问题。

d、智能控制系统，转换效果高。

e、把储存在储能机内的电能通过逆变器给家用冰箱、冷藏柜提供稳定的电源。

附图说明

图1是本发明的家用电器用不间断电源系统的结构示意框图；

图2是本发明的家用电器用不间断电源系统的供电原理示意图；

图3是本发明的家用电器用不间断电源系统的风光互补控制器电路原理示意图；

图4是本发明的家用电器用不间断电源系统的逆变器电路原理示意图；

图5是本发明的家用电器用不间断电源系统的储能器内部结构示意图；

图6是本发明的家用电器用不间断电源系统的储能器结构示意图。

附图标记说明：

1、太阳能装置，2、风能装置，3、风光互补控制器，4、储能电池堆，5、控制装置，6、家用电器，7、BMS电池管理器，8、屏显器，9、排气扇，10、储能器，11、负载，30、CPU，31、DC-DC直流变换器，50、逆变器，51、直流电源输入电路，52、检测控制电路，53、保护电路，54、逆变模块，55、输出交流电源电路，101、光能接入口，102、风能接入口，103、扩容模块接口，104、电源输出口。

具体实施方式

请见图1，本发明公开了一种家用电器用不间断电源系统，包括有能源装置、储能器和控制装置5；所述能源装置用于为家用电器提供能源，所述能源装置的能源储存在储能器中；其中，所述能源装置包括有太阳能装置1和风能装置2；

所述太阳能装置1用于收集太阳光能，并通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；

所述风能装置2用于将风力中包含的机械能转换为电能；

所述储能器包括有储能电池堆4，所述储能电池堆4用于储存电能；

所述储能器包括有：风光互补控制器3，所述风光互补控制器3设定保护参数，所述太阳能装置1和风能装置2通过风光互补控制器3进行控制和管理并对储能电池堆进行充电，把电能储存在储能电池堆里；

所述控制装置5包括有：逆变器50，所述逆变器50用于实现交流电与直流电之间的双向转换；所述逆变器50与储能电池堆4连接，并向家用电器输出能源；当家用电器需用电时，储能电池堆4经逆变器50把储存的电能传输给家用电器。

所述家用电器用不间断电源系统包括有：BMS电池管理器7和屏显器8，BMS电池管理器7用于保护和控制所述储能电池堆4，储能电池堆4的各参数情况能够在屏显器8上显示出来。

如图2，所述太阳能装置1采用单晶硅太阳能系统，包括有太阳能收集板和光伏发电装置；储能电池堆4采用钛酸锂电池堆；太阳能装置1、风能装置2通过风光互补控制器3给钛酸锂电池堆充电，钛酸锂电池堆经逆变器50给家用电器6供电。

如图3，风光互补控制器3包括有：CPU30和DC-DC直流变换器31，太阳能装置1或风能装置2通过DC-DC直流变换器31在CPU30设定条件的控制保护范围内给储能电池堆4充电或给负载11供电；所述CPU30通过第一驱动电路与DC-DC直流变换器31电气连接，DC-DC直流变换器31设置有连接CPU30的接口电路；所述CPU30通过第二驱动电路与储能电池堆4电气连接；风光互补控制器3包括有温度控制器，所述温度控制器向CPU30的I/O接口发送温度信号。

风光互补控制器3包括有用于输入控制参数的键盘和用于显示系统状态和数据的LCD显示器；风光互补控制器3包括有用于发出警报的报警电路；所述键盘、LCD显示器和报警电路均与CPU30电气连接。

如图4，逆变器包括有直流电源输入电路51、检测控制电路52、保护电路53、逆变模块54和输出交流电源电路55；检测控制电路52接收输出交流电源电路55的反馈信号，并发出指令控制保护电路53工作，保护电路53在控制范围内驱动逆变模块54最终输出交流电源供用电设备使用。

如图5、6，为本发明家用电器用不间断电源系统的储能器的一种较佳的结构实施方式。所述储能器10包括有外壳，逆变器50、风光互补控制器3和储能电池堆4均安装在储能器10的外壳内腔中；储能电池堆4为一组以上的钛酸锂电池组。

储能器10的外壳上安装有排气扇9，位于储能电池堆4旁侧。

所述储能器10的外壳上设置有光能接入口101和风能接入口102，与风光互补控制器3电气连接；所述储能器10的外壳上设置有扩容模块接口103和电源输出口104。

所述储能器10采用模块式结构，风光互补控制器3、储能电池堆4、光能接入口101和风能接入口102为第一模块结构的组成部分，逆变器50、扩容模块接口103和电源输出口104为第二模块结构的组成部分，第二模块结构还包括有逆变器排气扇。

上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本发明范围内，进行的各种改进和变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.家用电器用不间断电源系统，包括有能源装置、储能器和控制装置(5)；所述能源装置用于为家用电器提供能源，所述能源装置的能源储存在储能器中；其特征在于：

所述能源装置包括有太阳能装置(1)和风能装置(2)；

所述太阳能装置(1)用于收集太阳光能，并通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；

所述风能装置(2)用于将风力中包含的机械能转换为电能；

所述储能器包括有储能电池堆(4)，所述储能电池堆(4)用于储存电能；

所述储能器包括有：风光互补控制器(3)，所述风光互补控制器(3)设定保护参数，所述太阳能装置(1)和风能装置(2)通过风光互补控制器(3)进行控制和管理并对储能电池堆进行充电，把电能储存在储能电池堆里；

所述控制装置(5)包括有：逆变器(50)，所述逆变器(50)用于实现交流电与直流电之间的双向转换；所述逆变器(50)与储能电池堆(4)连接，并向家用电器输出能源；当家用电器需用电时，储能电池堆(4)经逆变器(50)把储存的电能传输给家用电器。

2.如权利要求1所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述家用电器用不间断电源系统包括有：BMS电池管理器(7)和屏显器(8)，BMS电池管理器(7)用于保护和控制所述储能电池堆(4)，储能电池堆(4)的各参数情况能够在屏显器(8)上显示出来。

3.如权利要求1或2所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述太阳能装置(1)采用单晶硅太阳能系统，包括有太阳能收集板和光伏发电装置；储能电池堆(4)采用钛酸锂电池堆；太阳能装置(1)、风能装置(2)通过风光互补控制器(3)给钛酸锂电池堆充电，钛酸锂电池堆经逆变器(50)给家用电器(6)供电。

4.如权利要求3所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述风光互补控制器(3)包括有：CPU(30)和DC-DC直流变换器(31)，太阳能装置(1)或风能装置(2)通过DC-DC直流变换器(31)在CPU(30)设定条件的控制保护范围内给储能电池堆(4)充电或给负载(11)供电；所述CPU(30)通过第一驱动电路与DC-DC直流变换器(31)电气连接，DC-DC直流变换器(31)设置有连接CPU(30)的接口电路；所述CPU(30)通过第二驱动电路与储能电池堆(4)电气连接；风光互补控制器(3)包括有温度控制器，所述温度控制器向CPU(30)的I/O接口发送温度信号。

5.如权利要求4所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述风光互补控制器(3)包括有用于输入控制参数的键盘和用于显示系统状态和数据的LCD显示器；风光互补控制器(3)包括有用于发出警报的报警电路；所述键盘、LCD显示器和报警电路均与CPU(30)电气连接。

6.如权利要求3所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述逆变器包括有直流电源输入电路(51)、检测控制电路(52)、保护电路(53)、逆变模块(54)和输出交流电源电路(55)；检测控制电路(52)接收输出交流电源电路(55)的反馈信号，并发出指令控制保护电路(53)工作，保护电路(53)在控制范围内驱动逆变模块(54)最终输出交流电源供用电设备使用。

7.如权利要求3所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述储能器(10)包括有外壳，逆变器(50)、风光互补控制器(3)和储能电池堆(4)均安装在储能器(10)的外壳内腔中；储能电池堆(4)为一组以上的钛酸锂电池组。

8.如权利要求7所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述储能器(10)的外壳上安装有排气扇(9)，位于储能电池堆(4)旁侧。

9.如权利要求8所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述储能器(10)的外壳上设置有光能接入口(101)和风能接入口(102)，与风光互补控制器(3)电气连接；所述储能器(10)的外壳上设置有扩容模块接口(103)和电源输出口(10)。

10.如权利要求9所述的家用电器用不间断电源系统，其特征在于：所述储能器(10)采用模块式结构，风光互补控制器(3)、储能电池堆(4)、光能接入口(101)和风能接入口(102)为第一模块结构的组成部分，逆变器(50)、扩容模块接口(103)和电源输出口(104)为第二模块结构的组成部分，第二模块结构还包括有逆变器排气扇。

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