CN103051043B - 微电网多电源汇流控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电网多电源汇流控制器，它包括多路电源输入接口、多路汇流控制单元、单路直流输出接口和协调控制单元，协调控制单元包括显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块和CPU模块；显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块分别与CPU模块双向信号传输连接，信号调理模块的一个输入端连接在保护电路模块和多路汇流控制器模块之间，信号调理模块还与多路汇流控制器模块双向信号传输连接。本发明可以对输入的多路交直流电源进行汇流控制，在保证汇流后正常输出直流电源前提下，根据各输入电源的特性和负载要求，实施最佳的运行控制策略，使能效比达到最佳。

Description

微电网多电源汇流控制器

技术领域

本发明涉及一种微电网多电源汇流控制器，属于电力电子领域，可应用于微电网中对多种能源进行优化管理。

背景技术

目前，随着常规能源的逐渐衰竭和环境污染的日益加重，世界各国都加强开发利用清洁高效的可再生能源以解决未来社会经济发展中的能源问题。微电网为分布式发电（包含可再生能源）的并网接入提供了一种重要的网络组织形式，微电网实质上是一个小型电力系统包含分布式电源、本地负荷以及储能装置与传统电网并联。微电网中对多种能源的协调管理是一个难点，而在分布式能源较为集中的场合，现有的控制器仍采用离散的方式来协调各分布式电源的工作方式，存在占用空间大、设备冗余、响应时间长、维护困难等问题，对于小功率的、分布式能源集中的微电网中现有的控制器在成本往往让用户不容易接受，所以设计一款能够支持多电源汇流协调的控制器很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种微电网多电源汇流控制器，它可以对输入的多路交直流电源进行汇流控制，在保证汇流后正常输出直流电源前提下，根据各输入电源的特性和负载要求，实施最佳的运行控制策略，使能效比达到最佳。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种微电网多电源汇流控制器，其特征在于，它包括：多路电源输入接口，其用于连接多路交流电源或直流电源；还包括多路汇流控制单元，多路汇流控制单元包括保护电路模块和多路汇流控制器模块，保护电路模块连接在多路电源输入接口的输出端与多路汇流控制器模块的输入端之间，其中，所述的多路汇流控制器模块用于对输入的多路电源整流、电平调整和汇流后输出单路直流电源；还包括单路直流输出接口，其用于连接负载，并且单路直流输出接口的输入端与多路汇流控制器模块的输出端电连接；还包括协调控制单元，协调控制单元包括显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块和CPU模块；显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块分别与CPU模块双向信号传输连接，信号调理模块的一个输入端连接在保护电路模块和多路汇流控制器模块之间，信号调理模块还与多路汇流控制器模块双向信号传输连接，其中，所述的信号调理模块用于获取各路电源的性能参数将其传送至CPU模块并且将CPU模块发出的指令反馈给多路汇流控制器模块，所述的通信模块用于输出CPU模块对外部设备的控制信号或接受外部设备的指令并传送给CPU模块，所述的CPU模块用于执行相应的协调控制算法输出相应的控制信号并分别输送给信号调理模块和通信模块；还包括供电单元，供电单元包括电源模块，电源模块用于提供直流电源，并且电源模块的输出端分别与多路汇流控制器模块和协调控制单元电连接，电源模块的输入端与单路直流输出接口的输出端电连接。

进一步，所述的供电单元还包括备用电池，该备用电池电连接在电源模块的输入端上，备用电池用于当单路直流输出接口提供的直流电源出现异常时提供备用直流电源。

进一步，所述的通信模块的输出端上连接有通讯接口。

进一步，所述的多路汇流控制单元、协调控制单元和供电单元的外围设置有外壳，所述的多路电源输入接口、单路直流输出接口和通讯接口安装在外壳上。

更进一步，所述的外壳上安装有显示屏，该显示屏与显示模块连接。

采用了上述技术方案后，本发明在功能上分为多路汇流控制单元、协调控制单元、供电单元三个部分，分别负责多电源汇流控制、协调各电源发电量以及为整个控制器提供稳定可靠的不间断供电，通过多路汇流控制单元对多路（至少2路）交直流电源进行汇流控制后输出一路直流电源，用户通过协调控制单元中的人机交互模块用于设置各路电源的电源特性和一些相关参数，CPU模块从信号调理模块获取各路电源的电压、电流等参数后，执行相应的协调控制算法，对内通过信号调理模块输出对多路汇流控制器模块的控制信号，对外通过通信模块输出对外部设备的控制信号，从而实现对各电源的高效利用，此外电源模块优先从汇流后的直流电源取电，当直流电源出现异常时，迅速使用内部的备用电池，电源模块不仅要为整个控制器供电而且还具有对备用电池能量管理的功能。

附图说明

图1为本发明的微电网多电源汇流控制器的电路连接示意图；

图2为本发明的外壳示意图；

图3为本发明的实施例部分的微电网多电源汇流控制器的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，

如图1~2所示，一种微电网多电源汇流控制器，其特征在于，它包括：多路电源输入接口1，其用于连接多路交流电源或直流电源；还包括多路汇流控制单元10，多路汇流控制单元10包括保护电路模块和多路汇流控制器模块，保护电路模块连接在多路电源输入接口的输出端与多路汇流控制器模块的输入端之间，其中，所述的多路汇流控制器模块用于对输入的多路电源整流、电平调整和汇流后输出单路直流电源；还包括单路直流输出接口2，其用于连接负载，并且单路直流输出接口2的输入端与多路汇流控制器模块的输出端电连接；还包括协调控制单元11，协调控制单元11包括显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块和CPU模块；显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块分别与CPU模块双向信号传输连接，信号调理模块的一个输入端连接在保护电路模块和多路汇流控制器模块之间，信号调理模块还与多路汇流控制器模块双向信号传输连接，其中，信号调理模块用于获取各路电源的性能参数将其传送至CPU模块并且将CPU模块发出的指令反馈给多路汇流控制器模块，通信模块用于输出CPU模块对外部设备的控制信号或接受外部设备的指令并传送给CPU模块，人机交互模块用于设置各路电源的电源特性和一些相关参数，CPU模块用于执行相应的协调控制算法输出相应的控制信号并分别输送给信号调理模块和通信模块；还包括供电单元12，供电单元12包括电源模块，电源模块用于提供直流电源，并且电源模块的输出端分别与多路汇流控制器模块和协调控制单元11电连接，电源模块的输入端与单路直流输出接口的输出端电连接。

如图1所示，供电单元12还包括备用电池，该备用电池电连接在电源模块的输入端上，备用电池用于当单路直流输出接口提供的直流电源出现异常时提供备用直流电源。通信模块的输出端上连接有通讯接口3。

如图2所示，多路汇流控制单元10、协调控制单元11和供电单元12的外围设置有外壳4，多路电源输入接口1、单路直流输出接口2和通讯接口3安装在外壳4上。外壳4上安装有显示屏5，该显示屏5与显示模块连接。

通信接口3可以采用RS485或以太网接口等。

本发明的工作原理如下：

本发明在功能上分为多路汇流控制单元10、协调控制单元11、供电单元12三个部分，分别负责多电源汇流控制、协调各电源发电量以及为整个控制器提供稳定可靠的不间断供电，通过多路汇流控制单元10对多路（至少2路）交直流电源进行汇流控制后输出一路直流电源，用户通过协调控制单元11中的人机交互模块设置各输入电源的特性和一些相关的参数，CPU模块从信号调理模块获取各路电源的电压、电流等参数后，执行相应的协调控制算法，对内通过信号调理模块输出对多路汇流控制器模块的控制信号，对外通过通信模块输出对外部设备的控制信号，从而实现对各电源的高效利用，此外电源模块优先从汇流后的直流电源取电，当直流电源出现异常时，迅速使用内部的备用电池，电源模块不仅要为整个控制器供电而且还具有对备用电池能量管理的功能。

如图3所示，图3展示了本发明在微电网中的应用案例，该案例中例举了在小型微电网中比较常见的四种电源，分别为蓄电池6、光伏电池7、风力发电机8和发电机9，在案例中，将四种电源按照要求分别与本发明的多路电源输入接口1连接，多路汇流控制单元10按照协调控制单元11中的CPU指令对输入的各电源进行整流、电平调整、汇流，最后输出一路直流电源，输出的直流电源分别与逆变器的输入端和电池管理系统的输入端连接。

在协调控制单元11中的CPU模块采用恩智浦公司基于ARMCortex-M0、Cortex-M4的双核处理器LPC4300系列，这样可在满足各项处理任务和通信的前提下，降低系统的功耗和成本，CPU模块从信号调理模块获取各路电源的电压、电流等参数后，执行相应的协调控制算法输出相应的控制信号，对内通过信号调理模块输出对多路汇流控制器模块的控制信号，对外通过通信模块输出对外部设备（如BMS、逆变器）的控制信号，在该应用案例中在确保汇流输出的直流电源正常的情况下，尽可能的利用可再生能源（风能、光伏电池），在可再生能源输出功率不足的情况下，及时接入蓄电池以稳定输出，再三者能量均不足的情况下，再启动发电机；当可再生能源输出能源过剩时，利用蓄电池来吸收过剩的功率。除此之类，本发明还可与逆变器进行交换数据，以调整逆变器输出功率和工作模式。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种微电网多电源汇流控制器，其特征在于，它包括：

多路电源输入接口(1)，其用于连接多路交流电源或直流电源；

还包括多路汇流控制单元(10)，多路汇流控制单元(10)包括保护电路模块和多路汇流控制器模块，保护电路模块连接在多路电源输入接口的输出端与多路汇流控制器模块的输入端之间，其中，所述的多路汇流控制器模块用于对输入的多路电源整流、电平调整和汇流后输出单路直流电源；

还包括单路直流输出接口(2)，其用于连接负载，并且单路直流输出接口(2)的输入端与多路汇流控制器模块的输出端电连接；

还包括协调控制单元(11)，协调控制单元(11)包括显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块和CPU模块；显示模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、信号调理模块分别与CPU模块双向信号传输连接，信号调理模块的一个输入端连接在保护电路模块和多路汇流控制器模块之间，信号调理模块还与多路汇流控制器模块双向信号传输连接，其中，所述的信号调理模块用于获取各路电源的性能参数将其传送至CPU模块并且将CPU模块发出的指令反馈给多路汇流控制器模块，所述的通信模块用于输出CPU模块对外部设备的控制信号或接受外部设备的指令并传送给CPU模块，所述的CPU模块用于执行相应的协调控制算法输出相应的控制信号并分别输送给信号调理模块和通信模块；

还包括供电单元(12)，供电单元(12)包括电源模块，电源模块用于提供直流电源，并且电源模块的输出端分别与多路汇流控制器模块和协调控制单元(11)电连接，电源模块的输入端与单路直流输出接口的输出端电连接；

用户通过协调控制单元(11)中的人机交互模块设置各输入电源的特性参数，CPU模块从信号调理模块获取各路电源的性能参数后，执行相应的协调控制算法，对内通过信号调理模块输出对多路汇流控制器模块的控制信号，对外通过通信模块输出对外部设备的控制信号，从而实现对各电源的高效利用；

所述的供电单元(12)还包括备用电池，该备用电池电连接在电源模块的输入端上，备用电池用于当单路直流输出接口(2)提供的直流电源出现异常时提供备用直流电源；所述的通信模块的输出端上连接有通讯接口(3)；

所述的多路汇流控制单元(10)、协调控制单元(11)和供电单元(12)的外围设置有外壳(4)，所述的多路电源输入接口(1)、单路直流输出接口(2)和通讯接口(3)安装在外壳(4)上；

所述的外壳(4)上安装有显示屏(5)，该显示屏(5)与显示模块连接。