CN105958560A - 一种自动化机房不间断智能供电管理系统 - Google Patents

一种自动化机房不间断智能供电管理系统 Download PDF

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张绍鑫
陈天杰
徐福华
姚玉刚
白岳
张倩
陈禹
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State Grid Corp of China SGCC
Jinghai Power Supply Co of State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种自动化机房不间断智能供电管理系统，其特征在于：由市电电源、智能控制管理电路、太阳能电池板、蓄电池组、逆变电源及交流负载构成，所述的市电电源、智能控制管理电路、逆变电源及交流负载依次连接，在所述智能控制管理电路的输入端上还连接有太阳能电池板，在所述智能控制管理电路的输出端上还连接有蓄电池组。本发明结构设计科学合理，具经济环保、降低工程造价、延长电池使用寿命的优点，是一种具有较高创新性的自动化机房不间断智能供电管理系统。

Description

一种自动化机房不间断智能供电管理系统
技术领域
本发明属于电力领域，特别是一种自动化机房不间断智能供电管理系统。
背景技术
现有的机房、调控中心、变电室等重要场所应用的供电系统，通常以市电为主，以UPS或其它备用电源为辅的不间断电源供电系统。但负载工作时，都要消耗电力能源，存在不经济、环保的问题。
太阳能作为一种新型能源具有绿色清洁、无环境污染、取之不竭用之不尽、又无地域限制的优势，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能，进行太阳能发电。为了确保供电系统的稳定运行，必须有足够智能的控制管理电路进行协调管理，才能保障不间断供电与绿色环保供电的可行性，同时降低工程造价，延长蓄电池的使用寿命。
综上，发明一种不间断供电与绿色环保供电相结合的供电管理系统是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设计科学合理，经济环保、降低工程造价、延长电池使用寿命的自动化机房不间断智能供电管理系统。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种自动化机房不间断智能供电管理系统，其特征在于：由市电电源、智能控制管理电路、太阳能电池板、蓄电池组、逆变电源及交流负载构成，所述的市电电源、智能控制管理电路、逆变电源及交流负载依次连接，在所述智能控制管理电路的输入端上还连接有太阳能电池板，在所述智能控制管理电路的输出端上还连接有蓄电池组。
而且，所述的蓄电池组由两个蓄电池构成。
而且，在所述的两个蓄电池之间设置有隔离二极管。
本发明的优点和有益效果为：
1.本自动化机房不间断智能供电管理系统，由简单的电子电路实现了对蓄电池组进行轮流充电，保证蓄电池组的利用率、延长电池的使用寿命；同时智能控制管理电路检测蓄电池组电压，当电压低于一定阀值时，自动切换到市电电源对蓄电池进行充电，从而保证了不间断供电的可行性，确保满足不间断用电的需求。通过应用该供电管理系统可以很轻松的实现以太阳能为主，市电电源为辅的不间断电源供电系统。同时，通过太阳能供电与市电电源供电的自动切换系统，以弥补数日绵绵阴雨天气太阳能供不上电的缺陷，做到不间断式的供电目的。
2.本发明结构设计科学合理，具经济环保、降低工程造价、延长电池使用寿命的优点，是一种具有较高创新性的自动化机房不间断智能供电管理系统。
附图说明
图1为本发明的方框原理图；
图2为本发明的电路原理图；
图3为本发明用CMOS反相器构成的施密特触发器电路图；
图4为本发明同相输出电压传输特性图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种自动化机房不间断智能供电管理系统，其创新之处在于：由市电电源、智能控制管理电路、太阳能电池板、蓄电池组、逆变电源及交流负载构成，所述的市电电源、智能控制管理电路、逆变电源及交流负载依次连接，在所述智能控制管理电路的输入端上还连接有太阳能电池板，在所述智能控制管理电路的输出端上还连接有蓄电池组。
轮流充电：
如图2所示，太阳能电池板的输出引线连接D1、D2，由于R2是R1的10倍，依据I＝(U—E1.2)/R1.2，其中I为各支路充电电流，U为太阳能电池板带载输出的端电压，E1，E2分别为蓄电池El、E2上的电压，在两个蓄电池原始电压相同的情况下，蓄电池El的充电电流I1是蓄电池E2的充电电流I2的10倍；显然，El蓄电池的充电电压的初始速度比蓄电池E2充电电压的初始速度大得多，相当于太阳能电池板先对蓄电池El进行充电，随着充电过程的不断产生，蓄电池El上的电压也在不断地增加，使得蓄电池El上的电压逐渐趋于饱和，同时蓄电池E1的充电电流I1在逐渐地减少，当蓄电池El上的电压充到接近于额定值时，蓄电池El的充电电流I1也就趋近于零，此时可认为蓄电池El的充电过程基本结束。
当太阳能电池板对蓄电池El充电的同时也对蓄电池E2充电，只不过蓄电池E2电压上升的速度比蓄电池El电压上升的速度要慢得多，当蓄电池El充电过程基本结束后，相当于充电负载减轻，依据(U＝E—I×r)，U为太阳能电池板带载输出的端电压，E为太阳能电池板所提供的电压源电压，I为回路充电的总电流，r为太阳能电池板的内阻，此时太阳能电池板带载输出的端电压U会回升，从而加快了太阳能电池板对E2的充电速度，即加快了蓄电池E2上的电荷的累积速度，当历经r若干时间后，蓄电池E2上的电压也充到接近于额定值时，蓄电池E2的充电电流I2也趋近于零；同理，此时也可认为蓄电池E2的充电过程基本结束。当两个蓄电池充电过程基本结束后，此时若仍有太阳光存在，虽然说充电电流都趋近于零，当仍有微小的充电电流在流动，充电过程仍在延续，只不过此时蓄电池上电荷累积的速度变得异常缓慢，其目的不仅不浪费资源，而且有利于延长蓄电池的使用寿命。
D1、D2、D3、D4、D5、D6是隔离二极管，其作用是阻止两个蓄电池互相充电，形成不必要的内耗、提高供电系统的效率。
太阳能与市电供电自动切换电路：
用CMOS反相器构成的施密特触发器如图3所示，其电路的同相电压传输特性如图4所示，电路设计时参数设定：正向阀值VT+＝7V，负向阀值VT-＝3V，确定可变电阻器RP1与电阻器R5的值。
从图3上式两式解出RPl/R5＝2/5，VDD取10V。
为保证G6输出高电平时的负载电流不超过最大允许值，应使(VOH-VTH)/R5(10-5)/1.3＝3.85(kΩ)故取R5＝20kΩ，RPl＝2.R5/5＝8(kΩ)。实际取RP1为15kΩ可调电位器。
当有太阳光照的情况下，太阳能电池板对蓄电池进行充电，逆变电源供电由蓄电池经D3、D4供给；当连续数天阴雨绵绵时，无太阳光对蓄电池进行充电，蓄电池上的电荷逐渐被消耗掉，导致蓄电池的端电压逐渐降低，引起非门电路G5的输入端电压降低，电池电压低到到4.2V时，经R3与R4分压后，即G5输入端的电压小于负向阀值(VT-＝3V)电压时，施密特触发器翻转，G5输出高电平，G6输出低电平(同相输出)，经G7倒相输出高电平，单向可控硅VS1导通，220V市电电压经变压器T降压，二极管(D7～Dl0)整流、C5滤波后，再经LM7812稳压，形成12V的直流电压通过D5、D6对蓄电池进行充电，同时，造成二极管D1、D2反偏而截止，太阳能向蓄电池El、E2充电回路被切断，逆变电源供电始终由蓄电池经D3、D4供给。
同理，当阳光来临时，蓄电池立即被充电，蓄电池上的电压不断的上升，当升到11V时，经R3与R4分压后，即G5输入端的电压与正向阀值(VT+＝7V)相同，施密特触发器再次翻转，单向可控硅VS1截止，市电被切断，供电电路转而由太阳能电池板提供。如此，周而复始地进行着，始终保证蓄电池组内有足够的电量供给逆变电源输出，构成以太阳能为主，市电为辅的不间断式供电系统核心电路。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (3)

1.一种自动化机房不间断智能供电管理系统，其特征在于：由市电电源、智能控制管理电路、太阳能电池板、蓄电池组、逆变电源及交流负载构成，所述的市电电源、智能控制管理电路、逆变电源及交流负载依次连接，在所述智能控制管理电路的输入端上还连接有太阳能电池板，在所述智能控制管理电路的输出端上还连接有蓄电池组。
2.根据权利要求1所述的一种自动化机房不间断智能供电管理系统，其特征在于：所述的蓄电池组由两个蓄电池构成。
3.根据权利要求2所述的一种自动化机房不间断智能供电管理系统，其特征在于：在所述的两个蓄电池之间设置有隔离二极管。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101291076A (zh) * 2008-04-11 2008-10-22 浙江省能源研究所 一种太阳能与市电互补式不间断供电系统
CN201466749U (zh) * 2009-02-10 2010-05-12 路建乡 基于蓄电池组轮换控制的风光互补发电电源装置
CN205141798U (zh) * 2015-10-25 2016-04-06 国网天津静海供电有限公司 一种自动化光伏电源智能管理模块

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