CN103606994A - 供电系统、供电控制方法及供电控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供电系统、供电控制方法及供电控制器，能够提高电能利用率。所述供电系统包括：发电装置、控制器、负载设备；控制器用于，检测发电装置两端的电压，如果发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制发电装置开始向负载设备供电；如果发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制发电装置停止向负载设备供电。所述供电系统还包括容性装置，容性装置与所述发电装置并联，用于存储发电装置发出的电能，以及向负载设备供电。所述供电系统还包括通断开关，发电装置与负载设备通过通断开关连接。本发明实施例的供电系统、供电控制方法及供电控制器，可应用于要求能量效率较高、要求维护成本较低的物联网中。

Description

供电系统、供电控制方法及供电控制器

技术领域

本发明涉及可再生能源领域，尤其涉及一种供电系统、供电控制方法及供电控制器。

背景技术

在传统的无线传感网节点供电系统中，电池通过直流电压转换器(DC-DC Converter)将电池的输出电压转换为负载设备的工作电压向负载设备提供电能。

为了解决传统传感网节点电池能量受限的问题，在实际应用中常采用能量采集的方式为电池补充能量。即通过将太阳能、风能等自然界能量转换为电能为电池充电，以延长电池耗尽的时间。以太阳能发电器为例，太阳能发电器通过最大功率跟踪器(MPP Tracker)，将采集到的能量存储于电池，电池通过直流电压转换器向负载设备提供电能。

但是，目前的直流电压转换器的转换效率通常在20%至90%之间，电压转换过程中电能损失较大，电能利用率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种供电系统、供电控制方法及供电控制器，能够提高电能利用率。

本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种供电系统，包括：发电装置、控制器、负载设备；

所述控制器用于，检测发电装置两端的电压，如果所述发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；如果所述发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

可选的，所述负载设备具有断电参数记录及上电参数恢复功能；

可选的，所述控制器还用于，当控制所述发电装置开始向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送启动信号，触发所述负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态。

可选的，所述负载设备具有断电参数记录及上电参数恢复功能；

可选的，所述控制器还用于，当控制所述发电装置停止向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送关闭信号，触发所述负载设备记录当前工作参数。

可选的，还包括：容性装置，所述容性装置与所述发电装置并联，用于存储所述发电装置发出的电能，以及向所述负载设备供电。

可选的，还包括：通断开关，所述发电装置与所述负载设备通过所述通断开关连接；

可选的，所述控制器具体用于，通过控制所述通断开关闭合实现控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；通过控制所述通断开关断开实现控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

可选的，所述发电装置包括：

风力发电机，太阳能发电器，温差发电器，震动发电器。

第二方面，提供一种供电控制方法，所述方法用于控制电能产生装置对负载设备进行供电，所述电能产生装置与容性装置并联，所述方法包括：

检测发电装置两端的电压，如果所述发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；如果所述发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

可选的，所述负载设备具有断电参数记录及上电参数恢复功能，所述方法还包括：

当控制所述发电装置开始向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送启动信号，触发所述负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态；当控制所述发电装置停止向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送关闭信号，触发所述负载设备记录当前工作参数。

可选的，所述发电装置与所述负载设备通过所述通断开关连接，所述方法还包括：

通过控制所述通断开关闭合实现控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；通过控制所述通断开关断开实现控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

第三方面，提供一种供电控制器，包括：

检测模块，用于检测发电装置两端的电压；

第一控制模块，用于当所述发电装置两端电压大于第一预设电压时，控制所述发电装置开始向所述负载设备供电，并向所述负载设备发送启动信号，触发所述负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态；

第二控制模块，用于当所述发电装置两端电压小于第二预设电压时，向所述负载设备发送关闭信号，触发所述负载设备记录当前工作参数，并控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的供电系统、供电控制方法及供电控制器，检测发电装置两端的电压，如果发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制发电装置开始向负载设备供电；如果发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制发电装置停止向负载设备供电。这样，发电装置直接向负载设备供电，避免了应用直流电压转换器造的电能浪费，从而提高电能利用率。另外，本实施例简化了供电系统复杂度，能够减小设计和维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种供电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的另一种供电系统的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的又一种供电系统的结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的一种供电系统的结构示意图；

图5为本发明实施例2提供的一种供电系统工作模式示意图；

图6为本发明实施例4提供的一种控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种供电系统，包括：发电装置11、控制器12、负载设备13；

控制器12用于，检测发电装置11两端的电压，如果发电装置11两端电压大于第一预设电压，则控制发电装置11开始向负载设备13供电；如果发电装置11两端电压小于第二预设电压，则控制发电装置11停止向负载设备13供电。

本实施例的供电系统，检测发电装置两端的电压，如果发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制发电装置开始向负载设备供电；如果发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制发电装置停止向负载设备供电。这样，发电装置直接向负载设备供电，避免了应用直流电压转换器造的电能浪费，从而提高电能利用率。另外，本实施例简化了供电系统复杂度，能够减小设计和维护成本。

本实施例中，可选地，负载设备13具有断电参数记录及上电参数恢复功能。

例如，负载设备13可以安装非易失处理器，应用非易失处理器能快速备份和恢复工作的性能，这样，由于非易失处理器能在关闭和开启状态间快速切换，从而负载设备13在通、断切换频繁的情况下，依旧能够接续工作。

相应地，控制器12还用于，当控制发电装置11停止向负载设备13供电时，向负载设备13发送关闭信号，触发负载设备13记录当前工作参数。负载设备13记录的当前工作参数可以用于下次开启时，根据该工作参数恢复工作状态。

控制器13还用于，当控制发电装置11开始向负载设备13供电时，向负载设备13发送启动信号，触发负载设备13根据记录的工作参数恢复工作状态。

这样，负载设备13能够在关闭和开启状态间快速切换且能够接续工作，从而提高系统的稳定性。

如图2所示，本实施例中，可选地，该系统还包括：容性装置14，容性装置14与发电装置11并联，用于存储发电装置11发出的电能，以及向负载设备13供电。

本实施例中，容性设备为具有电容性能的设备，如电容等。

如图3所示，本实施例中，可选地，该系统还包括：通断开关15，发电装置11与负载设备13通过通断开关15连接。

相应地，控制器12具体用于，通过控制通断开关15闭合实现控制发电装置11开始向负载设备13供电；通过控制通断开关15断开实现控制发电装置11停止向负载设备13供电。

本实施例中，可选地，发电装置11可以为风力发电机，太阳能发电器，温差发电器，震动发电器等。

本实施例的供电系统，检测发电装置两端的电压，如果发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制发电装置开始向负载设备供电；如果发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制发电装置停止向负载设备供电。这样，发电装置直接向负载设备供电，避免了应用直流电压转换器造的电能浪费，从而提高电能利用率。本实施例简化了供电系统复杂度，能够减小设计和维护成本。

实施例2

本实施例以供电装置为太阳能发电器、容性装置为电容器为例详细介绍供电控制系统的工作模式。

如图4所示，太阳能发电器41与一个电容器44并联，太阳能发电器41通过通断开关45与负载设备43相连，控制器42与太阳能发电器41及负载设备43通信，电容器44作为能量缓冲器，在太阳能发电器41输出功率小于负载设备43功率时，该电容器44放电；在太阳能发电器41输出功率大于负载设备43功率时，该电容器44充电。

其中，太阳能发电器41的最大功率点对应的输出电压在负载设备44的工作电压范围之内，通断开关45的通、断由控制器42进行控制。

太阳能发电器41最大功率点对应的输出功率记为P_mpp，对应的输出电压记为V_mpp，对应的输出电流记为I_mpp。

负载设备43开启时（工作状态），消耗的功率记为P_on，负载设备43关闭时（关闭状态），消耗的功率记为P_off=0，负载设备43由开启转为关闭的过程（即设备备份过程）所需的时间记作T_on,off，消耗的功率记作P_on,off，负载设备43由关闭转为开启的过程（即设备恢复工作过程）所需的时间记作T_off,on，消耗的功率记作P_off,on。

在P_on＞P_mpp的情况下，即太阳能发电器41无法满足负载设备43一直工作所需功率的情况下，可采用间断工作的模式。

如图5所示，工作模式如下：

负载设备43恢复：控制器42将通断开关45连通，并为负载设备43发送启动信号，使负载设备43开启并转入恢复之前的工作状态。恢复完成时电容器44电压为V_H。

负载设备43工作：恢复工作状态后，负载设备43继续运行，执行相应的程序任务。太阳能发电器41与电容器44一起为负载设备43供电。由于电容器44放电，其两端电压（即太阳能发电器41的输出电压）由V_H逐渐降低至V_L。

负载设备43备份：控制器42为负载设备43发送关闭信号，使其暂停当前工作并将当前工作参数进行备份，并转入关闭状态。

负载设备43关闭：控制器42将通断开关45断开，负载设备43此时已经处于关闭状态，太阳能发电器41为电容器44器充电，其两端电压（即太阳能发电器41的输出电压）逐渐升高。

至此，一个控制周期完成。

本实施例中，负载设备43内置非易失处理器，非易失处理器可以无需连续稳定的直流供电，无需进行能量存储。非易失处理器是一种利用分布式非易失存储架构的处理器，能够在掉电时迅速备份状态和数据，在上电后立即恢复并继续工作。其采用的分布式非易失技术使其备份时间T_on,off和恢复时间降低至微秒量级，同时能使备份能量P_on,off×T_on,off和恢复能量P_off,on×T_off,on较传统处理器节省3个数量级以上。

采用非易失处理器为核心的电子设备作为上述无直流电压转换器的太阳能供电电路的负载设备43时，备份和恢复过程中的开销，包括时间开销和能量开销都非常小，也即在一个工作周期中（V_H->V_L->V_H）实际用于有效工作的能量更多，可以进一步提高电能使用率。

本实施例的供电系统，太阳能发电器直接向负载设备供电，避免了应用直流电压转换器造的电能浪费，从而提高电能利用率。另外，本实施例简化了供电系统复杂度，能够减小设计和维护成本。

实施例3

本实施例一种供电控制方法，所述方法用于控制电能产生装置对负载设备进行供电，所述电能产生装置与容性装置并联，所述方法包括：

检测发电装置两端的电压，如果所述发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；如果所述发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

本实施例中，可选地，所述负载设备具有断电参数记录及上电参数恢复功能，所述方法还包括：

当控制所述发电装置开始向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送启动信号，触发所述负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态；当控制所述发电装置停止向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送关闭信号，触发所述负载设备记录当前工作参数。

本实施例中，可选地，所述发电装置与所述负载设备通过所述通断开关连接，所述方法还包括：

通过控制所述通断开关闭合实现控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；通过控制所述通断开关断开实现控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

本实施例的供电控制方法可以通过控制器实现，并可以应用于上述实施例提供的供电系统，本实施例的详细实现过程请参阅上述实施例的描述，此处不赘述。

本实施例的供电控制方法，检测发电装置两端的电压，如果发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制发电装置开始向负载设备供电；如果发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制发电装置停止向负载设备供电。这样，发电装置直接向负载设备供电，避免了应用直流电压转换器造的电能浪费，从而提高电能利用率。

实施例4

如图6所示，本实施例提供一种供电控制器，包括：

检测模块61，用于检测发电装置两端的电压；

第一控制模块62，用于当发电装置两端电压大于第一预设电压时，控制发电装置开始向负载设备供电，并向负载设备发送启动信号，触发负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态；

第二控制模块63，用于当发电装置两端电压小于第二预设电压时，向负载设备发送关闭信号，触发负载设备记录当前工作参数，并控制发电装置停止向负载设备供电。

本实施例的供控制器可以应用于上述实施例提供的供电系统以及实现上述实施例的供电控制方法，本实施例的详细实现过程请参阅上述实施例的描述，此处不赘述。

本实施例的控制器，检测发电装置两端的电压，如果发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制发电装置开始向负载设备供电；如果发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制发电装置停止向负载设备供电。这样，发电装置直接向负载设备供电，避免了应用直流电压转换器造的电能浪费，从而提高电能利用率。

本发明实施例的供电系统、供电控制方法及供电控制器，可应用于要求能量效率较高、要求维护成本较低的物联网中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例的方法。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：发电装置、控制器、负载设备；

所述控制器用于，检测发电装置两端的电压，如果所述发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；如果所述发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载设备具有断电参数记录及上电参数恢复功能；

所述控制器还用于，当控制所述发电装置开始向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送启动信号，触发所述负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述负载设备具有断电参数记录及上电参数恢复功能；

所述控制器还用于，当控制所述发电装置停止向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送关闭信号，触发所述负载设备记录当前工作参数。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：容性装置，所述容性装置与所述发电装置并联，用于存储所述发电装置发出的电能，以及向所述负载设备供电。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：通断开关，所述发电装置与所述负载设备通过所述通断开关连接；

所述控制器具体用于，通过控制所述通断开关闭合实现控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；通过控制所述通断开关断开实现控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述发电装置包括：

风力发电机，太阳能发电器，温差发电器，震动发电器。

7.一种供电控制方法，其特征在于，所述方法用于控制电能产生装置对负载设备进行供电，所述电能产生装置与容性装置并联，所述方法包括：

检测发电装置两端的电压，如果所述发电装置两端电压大于第一预设电压，则控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；如果所述发电装置两端电压小于第二预设电压，则控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述负载设备具有断电参数记录及上电参数恢复功能，所述方法还包括：

当控制所述发电装置开始向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送启动信号，触发所述负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态；当控制所述发电装置停止向所述负载设备供电时，向所述负载设备发送关闭信号，触发所述负载设备记录当前工作参数。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述发电装置与所述负载设备通过所述通断开关连接，所述方法还包括：

通过控制所述通断开关闭合实现控制所述发电装置开始向所述负载设备供电；通过控制所述通断开关断开实现控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

10.一种供电控制器，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测发电装置两端的电压；

第一控制模块，用于当所述发电装置两端电压大于第一预设电压时，控制所述发电装置开始向所述负载设备供电，并向所述负载设备发送启动信号，触发所述负载设备根据记录的工作参数恢复工作状态；

第二控制模块，用于当所述发电装置两端电压小于第二预设电压时，向所述负载设备发送关闭信号，触发所述负载设备记录当前工作参数，并控制所述发电装置停止向所述负载设备供电。

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