CN102969779A - 一种直流输出不间断供电系统及其控制方法 - Google Patents

一种直流输出不间断供电系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流输出不间断供电系统，包括与所述外电路系统连接的输入滤波电路；与所述输入滤波电路连接的工频整流电路；与所述工频整流电路连接的DC/DC变换电路；与所述DC/DC变换电路连接的LC高频滤波电路；以及，与所述LC高频滤波电路连接的储能电池和直流负载；还包括，与所述DC/DC变换电路输入端连接的光伏发电系统，以及分别与所述外电路系统、储能电池、光伏发电系统和直流负载连接的控制系统。本发明结构简单，在外接系统故障时、也可保障系统的长期供电，且充分利用了太阳能可再生能源，实现节能降损的目的；另外大大减少了储能电池的放电，增强HVDC系统的寿命。

Description

一种直流输出不间断供电系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及领域不间断供电技术领域，特别涉及一种在外接系统故障时、也可保障系统的长期供电的直流输出不间断供电系统及其控制方法。
背景技术
HVDC是一种直流输出不间断供电系统，HVDC作为重要直流负载的断点保护装置已经广泛应用于工业生产以及无线通讯领域，当在外接系统故障时，由储能设备对系统内负荷进行供电，系统内储能设备的容量有限，无法保障系统的长期供电运行，而当储能设备放电至零后，如果外界系统(电网)仍未修理完毕，则将会出现系统内无法正常供电，导致一些重要事件的发生，如重要数据的丢失；因此，需要设计一种新型的不间断供电系统，来解决此种故障，使得系统能长期对重要负荷进行供电，同时保证系统内供电的可靠性。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种在外接系统故障时、也可保障系统的长期供电直流输出不间断供电系统。
本发明的第二目的在于提供一种根据上述的直流输出不间断供电系统的控制方法。
为了解决上述提出的第一问题，本发明提供如下技术方案：
一种直流输出不间断供电系统，包括，
与所述外电路系统连接的输入滤波电路；
与所述输入滤波电路连接的工频整流电路；
与所述工频整流电路连接的DC/DC变换电路；
与所述DC/DC变换电路连接的LC高频滤波电路；
以及，与所述LC高频滤波电路连接的储能电池和直流负载；
还包括，与所述DC/DC变换电路输入端连接的光伏发电系统，
以及，分别与所述外电路系统、储能电池、光伏发电系统和直流负载连接的控制系统。
本发明的直流输出不间断供电系统，所述光伏发电系统包括若干个光伏电池，所述光伏电池输出端与所述DC/DC变换电路输入端连接。
本发明的直流输出不间断供电系统，所述外电路系统输出交流电。
本发明的直流输出不间断供电系统，所述控制系统包括相互连接的比较部以及控制部，所述比较部分别与所述外电路系统、储能电池、光伏发电系统和直流负载连接，所述控制部分别与所述储能电池、光伏发电系统和直流负载连接。
为了解决上述提出的第二问题，本发明提供如下技术方案：
一种直流输出不间断供电系统的控制方法，包括以下步骤，
参阅图2所示，本发明提供的一种直流输出不间断供电系统的控制方法，包括以下步骤：
第一步、所述控制系统中的比较部判断所述外电路系统是否发生故障，即所述外电路系统输出电压是否低于正常电压的70％，如果输出电压低于正常电压的70％则执行第二步，如果输出电压不低于正常电压的70％则系统正常由外电路系统供电，并执行第四步；
第二步、首先，所述控制系统中的比较部判断所述光伏发电系统输出功率P1是否等于直流负载功率P3：
如果P1等于P3，则控制系统中的控制部输出控制信号控制储能电池不工作，此时由光伏发电系统对直流负载供电；
如果P1不等于P3，则控制系统中的控制部输出控制信号控制储能电池工作，此时由光伏发电系统以及储能电池同时对直流负载供电；
然后，所述控制系统中的比较部判断所述光伏发电系统输出功率P1与直流负载的功率大小P3：
如P1大于P3，则说明光伏发电系统工作状态好，具有发电盈余，此时所述控制系统中的控制部控制光伏发电系统同时对直流负载供电以及对储能电池充电；
如P1不大于P3，则说明光伏发电系统工作状态较差，发电无盈余，所述控制系统中的控制部控制光伏发电系统仅对直流负载供电，储能电池辅助放电。
第三步、所述控制系统中的比较部判断所述光伏发电系统输出功率P1与所述储能电池输出功率P2之和P是否为零；
如P为零，即：系统储能电池储存的电能放光、且光伏发电系统无输出，或直流负载无需求，光伏发电系统仅对储能电池充电，则控制系统中的控制部输出控制信号停止对直流负载供电；
如P大于零，系统储能电池与光伏发电系统任意一个或均具有输出，则控制系统中的控制部输出控制信号继续对直流负载供电。
第四步、外部电网正常，则以外部电网供电为主，所述控制系统中的比较部判断光伏发电系统输出功率P1与直流负载功率P3的关系：
如P1大于P3，则控制系统中的控制部控制光伏发电系统对直流负载供电同时，多余电力向储能充电；
如P1不大于P3，则控制系统中的控制部控制电网与光伏发电系统同时为直流负载提供电力。
本发明具有如下有益效果：
1、不间断供电系统结构简单，在外接系统故障时、也可保障系统的长期供电；
2、充分利用了太阳能可再生能源，实现节能降损的目的；
3、大大减少了储能电池的放电，增强HVDC系统的寿命。
附图说明
图1为本发明直流输出不间断供电系统的系统框架图；
图2为本发明直流输出不间断供电系统的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步详细的说明。
参见阅图1所示，本发明提供一种直流输出不间断供电系统，包括与所述外电路系统1连接的输入滤波电路2，与所述输入滤波电路2连接的工频整流电路3，与所述工频整流电路3连接的DC/DC变换电路4，与所述DC/DC变换电路4连接的LC高频滤波电路5，以及，与所述LC高频滤波电路5连接的储能电池6和直流负载7，本发明还包括与所述DC/DC变换电路4输入端连接的光伏发电系统8，以及分别与所述外电路系统1、储能电池6、光伏发电系统8和直流负载7连接的控制系统9，其中所述的外电路系统1的输出端输出交流电。
在本发明中，所述的光伏发电系统8包括若干个光伏电池，所述光伏电池输出端与所述DC/DC变换电路4输入端连接，若干个光伏电池输出的直流电直接进入DC/DC变换电路4输出端进行DC/DC处理。
同样为了更好的实现控制功能，所述的控制系统9包括相互连接的比较部10以及控制部11，其中，所述比较部10分别与所述外电路系统1、储能电池6、光伏发电系统8和直流负载7连接，用于采集外电路系统1是否发生故障、储能电池6是否有能量、光伏发电系统8输出功率以及直流负载7的需求功率等等，所述控制部11分别与所述储能电池6、光伏发电系统8和直流负载7连接，其是用于根据比较部10比较出来的结果来实现控制工作，如：封锁储能电池6和/或光伏发电系统8的输出以及直流负载7的工作等。
参阅图2所示，本发明提供的一种直流输出不间断供电系统的控制方法，包括以下步骤，
第一步、所述控制系统9中的比较部10判断所述外电路系统1是否发生故障，即所述外电路系统1输出电压是否低于正常电压的70％，如果输出电压低于正常电压的70％则执行第二步，如果输出电压不低于正常电压的70％则系统正常由外电路系统1供电，并执行第四步；
第二步、首先，所述控制系统9中的比较部10判断所述光伏发电系统8输出功率P1是否等于直流负载功率P3：
如果P1等于P3，则控制系统9中的控制部11输出控制信号控制储能电池6不工作，此时由光伏发电系统8对直流负载7供电；
如果P1不等于P3，则控制系统9中的控制部11输出控制信号控制储能电池6工作，此时由光伏发电系统8以及储能电池6同时对直流负载7供电；
然后，所述控制系统9中的比较部10判断所述光伏发电系统8输出功率P1与直流负载7的功率大小P3，
如P1大于P3，则说明光伏发电系统8工作状态好，具有发电盈余，此时所述控制系统9中的控制部11控制光伏发电系统8同时对直流负载7供电以及对储能电池6充电；
如P1不大于P3，则说明光伏发电系统8工作状态较差，发电无盈余，所述控制系统9中的控制部11控制光伏发电系统8仅对直流负载7供电，储能电池辅助放电。
第三步、所述控制系统9中的比较部10判断所述光伏发电系统8输出功率P1与所述储能电池6输出功率P2之和P是否为零；
如P为零，即：系统储能电池6储存的电能放光、且光伏发电系统8无输出，或负载无需求，光伏仅对电池充电，则控制系统9中的控制部11输出控制信号停止对直流负载7供电；
如P大于零，系统储能电池6与光伏发电系统8任意一个或均具有输出，则控制系统9中的控制部11输出控制信号继续对直流负载7供电。
第四步、外部电网正常，则以外部电网供电为主，所述控制系统9中的比较部10判断光伏发电系统8输出功率P1与直流负载7功率P3之间的关系：
如P1大于P3，则控制系统9中的控制部11控制光伏发电系统8对直流负载7供电同时，多余电力向储能电池6充电；
如P1不大于P3，则控制系统9中的控制部11控制电网与光伏发电系统8同时为直流负载7提供电力。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，而其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直流输出不间断供电系统，包括，
与所述外电路系统(1)连接的输入滤波电路(2)；
与所述输入滤波电路(2)连接的工频整流电路(3)；
与所述工频整流电路(3)连接的DC/DC变换电路(4)；
与所述DC/DC变换电路(4)连接的LC高频滤波电路(5)；
以及，与所述LC高频滤波电路(5)连接的储能电池(6)和直流负载(7)；
其特征在于，还包括，
与所述DC/DC变换电路(4)输入端连接的光伏发电系统(8)，
以及，分别与所述外电路系统(1)、储能电池(6)、光伏发电系统(8)和直流负载(7)连接的控制系统(9)。
2.根据权利要求1所述的直流输出不间断供电系统，其特征在于，所述光伏发电系统(8)包括若干个光伏电池，所述光伏电池输出端与所述DC/DC变换电路(4)输入端连接。
3.根据权利要求2所述的直流输出不间断供电系统，其特征在于，所述外电路系统(1)输出交流电。
4.根据权利要求3所述的直流输出不间断供电系统，其特征在于，所述控制系统(9)包括相互连接的比较部(10)以及控制部(11)，所述比较部(10)分别与所述外电路系统(1)、储能电池(6)、光伏发电系统(8)和直流负载(7)连接，所述控制部(11)分别与所述储能电池(6)、光伏发电系统(8)和直流负载(7)连接。
5.一种根据权利要求4所述的直流输出不间断供电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述控制系统(9)中的比较部(10)判断所述外电路系统(1)是否发生故障，即所述外电路系统(1)输出电压是否低于正常电压的70％，如果输出电压低于正常电压的70％则执行S2，如果输出电压不低于正常电压的70％则系统正常由外电路系统(1)供电，并执行步骤S4；
S2、首先，所述控制系统(9)中的比较部(10)判断所述光伏发电系统(8)输出功率P1是否等于直流负载功率P3：
如果P1等于P3，则控制系统(9)中的控制部(11)输出控制信号控制储能电池(6)不工作，此时由光伏发电系统(8)对直流负载(7)供电；
如果P1不等于P3，则控制系统(9)中的控制部(11)输出控制信号控制储能电池(6)工作，此时由光伏发电系统(8)以及储能电池(6)同时对直流负载(7)供电；
然后，所述控制系统(9)中的比较部(10)判断所述光伏发电系统(8)输出功率P1与直流负载(7)的功率大小P3：
如P1大于P3，此时所述控制系统(9)中的控制部(11)控制光伏发电系统(8)同时对直流负载(7)供电以及对储能电池(6)充电；
如P1不大于P3，所述控制系统(9)中的控制部(11)控制光伏发电系统(8)仅对直流负载(7)供电，储能电池(6)辅助放电。
S3、所述控制系统(9)中的比较部(10)判断所述光伏发电系统(8)输出功率P1与所述储能电池(6)输出功率P2之和P是否为零；
如P为零，则控制系统(9)中的控制部(11)输出控制信号停止对直流负载(7)供电；
如P大于零，则控制系统(9)中的控制部(11)输出控制信号继续对直流负载(7)供电。
S4、外部电网正常，则以外部电网供电为主，所述控制系统(9)中的比较部(10)判断光伏发电系统(8)输出功率P1与直流负载(7)功率P3之间的关系：
如P1大于P3，则控制系统(9)中的控制部(11)控制光伏发电系统(8)对直流负载(7)供电同时，多余电力向储能电池(6)充电；
如P1不大于P3，则控制系统9中的控制部11控制电网与光伏发电系统(8)同时为直流负载(7)提供电力。
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