CN107482752B - 一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统，包括：多个电池板方阵、第1至第n高压光伏充电模块、控制模块、负载管理系统、电池管理系统、蓄电池和远程监控模块。电池板方阵的直流电输入总线，经过并联的第1至第n高压光伏充电模块处理，输出总线，处理后直流电源分别接入负载管理系统和电池管理系统，电池管理系统连接蓄电池，负载管理系统连接负载；同时控制模块连接控制第1至第n高压光伏充电模块、负载管理系统、电池管理系统，并将信息传输给远程监控模块。本发明通过并联高压输入，使得系统效率提高，电缆容量少；同时模块轮换休眠，延长所有模块寿命；还通过智能监控实现动态充放电管理、负载动态连接、电池过充放电保护。

Description

一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统。
背景技术
随着全球能源结构的优化，太阳能作为清洁可再生新能源越来越受推崇，光伏发电更是倍受重视。光伏发电基站一般作为独立电源系统，应用于偏远地区，且运行时间较长，光伏发电技术是世界新能源的发展趋势之一，它要求更讲究系统效率、更可靠、也更经济。传统意义上的监控一般建立在近距离条件下，即近距离监控，这种方式要求配备一定的维护人员进行，花费大量的人力、物力和财力，而且随着电站规模的扩大，已经越来越不能适应现代化经济的发展，因此，一种成本低、低功耗、界面简单容易操作、具有配置通用性、方便实用的光伏电源监控系统势在必行。
太阳能光伏电源系统一般由太阳能电池板、蓄电池、管理单元组成。目前系统中的管理单元一般只具有简单的电池保护功能，而不具有完备的智能管理功能，如太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)、电池充放电过程管理、电池过充电保护、过放电保护、过电流保护、电池均衡管理、电量计、电池电压监视，以及与外部智能单元通信等功能，因此不能成为一个独立的智能电源系统，不能满足当前智能电网发展的要求。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统，通过充电模块轮换休眠，可延长所有模块寿命，同时具有动态充放电管理及负载动态连接的远程智能监控功能。
为解决上述问题，本发明提出的一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统，包括：多个电池板方阵、第1至第m太阳能电池板方阵接口、第1至第n高压光伏充电模块、控制模块、负载管理系统、负载接口、电池管理系统、电池接口、蓄电池和远程监控模块，
所述电池板方阵的直流电通过第1至第m太阳能电池板方阵接口输入总线，经过并联的第1至第n高压光伏充电模块处理，输出总线，处理后直流电源分别接入负载管理系统和电池管理系统；所述电池管理系统通过电池接口连接蓄电池，所述负载管理系统通过负载接口连接负载；
所述第1至第n高压光伏充电模块皆包括数据采集模块、充电通信模块、休眠控制模块，所述数据采集模块与充电通信模块的输入端相连，所述充电通信模块的输出端与休眠控制模块连接；
所述负载管理系统包括负载通信模块、负载检测模块、负载连接模块，所述负载检测模块与负载通信模块的输入端相连，负载通信模块的输出端与负载连接模块相连；
所述电池管理系统包括电压电流检测模块、电池通信模块、充电模块、放电模块，所述电压电流检测模块与所述电池通信模块的输入端连接，所述电池通信模块输出端与所述充电模块、放电模块连接；
所述控制模块包括系统通信模块、系统控制模块、GSM模块，所述系统通信模块与系统控制模块相互连接，所述系统控制模块与GSM模块相互连接，所述GSM模块与远程监控模块通过无线通信连接，所述系统通信模块分别与第1至第n高压光伏充电模块的充电通信模块、负载管理系统的负载通信模块、电池管理系统的电池通信模块相互连接，用于系统通信模块与所述充电通信模块、负载通信模块、电池通信模块之间的数据传输。
上述技术方案中，所述高压光伏充电模块的数量多于太阳能电池板方阵接口数量。
上述技术方案中，所述远程监控模块包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、数据存储模块、通讯模块、时钟模块和报警模块。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果和优点：
1、并联高压输入，效率提高，电缆容量少，同时可实现N+1\N+m冗余配置，提高的电路的可靠性；
2、通过部分充电模块休眠，可让剩下的模块工作在接近最高效率点，且模块轮换休眠，可延长所有模块寿命；
3、通过监控模块实现动态充放电管理、负载动态连接、电池过充放电保护，并可实时进行远程监测，得到可靠的监测数据，有效的节约了人力。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明智能监控的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
如图1和图2所示，本发明提出的一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统，包括：多个电池板方阵、第1至第m太阳能电池板方阵接口、第1至第n高压光伏充电模块、控制模块、负载管理系统、负载接口、电池管理系统、电池接口、蓄电池和远程监控模块，电池板方阵的直流电通过第1至第m太阳能电池板方阵接口输入总线，经过并联的第1至第n高压光伏充电模块处理，输出总线，处理后直流电源分别接入负载管理系统和电池管理系统；所述电池管理系统通过电池接口连接蓄电池，所述负载管理系统通过负载接口连接负载；其中，高压光伏充电模块的数量n多于太阳能电池板方阵接口数量m。
如图2所示，第1至第n高压光伏充电模块皆包括数据采集模块、充电通信模块、休眠控制模块，所述数据采集模块与充电通信模块的输入端相连，所述充电通信模块的输出端与休眠控制模块连接；
负载管理系统包括负载通信模块、负载检测模块、负载连接模块，所述负载检测模块与负载通信模块的输入端相连，负载通信模块的输出端与负载连接模块相连；
电池管理系统包括电压电流检测模块、电池通信模块、充电模块、放电模块，所述电压电流检测模块与所述电池通信模块的输入端连接，所述电池通信模块输出端与所述充电模块、放电模块连接；
控制模块包括系统通信模块、系统控制模块、GSM模块，所述系统通信模块与系统控制模块相互连接，所述系统控制模块与GSM模块相互连接，所述GSM模块与远程监控模块通过无线通信连接，所述系统通信模块分别与第1至第n高压光伏充电模块的充电通信模块、负载管理系统的负载通信模块、电池管理系统的电池通信模块相互连接，用于系统通信模块与所述充电通信模块、负载通信模块、电池通信模块之间的数据传输。
GSM模块主要实现数据的远程无线传输，将数据传送给远程监控模块。远程监控模块包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、数据存储模块、通讯模块、时钟模块和报警模块；该后台监控可以实现实时数据监控、历史数据存储、参数设置、数据显示、报警等功能。
充电模块的轮换休眠实现：数据采集模块的数据通过充电通信模块传输到系统通信模块，通过系统控制模块计算，将反馈信息通过系统通信模块传输到充电通信模块，从而通过休眠控制模块控制充电模块的开机和休眠状态。
动态充放电管理功能及负载动态连接的实现：负载检测模块监控太阳能电池板输出电源功率和负载消耗功率并将该信息通过负载通信模块传输到系统电信模块，数据经过系统控制模块计算分析，并将信息反馈给负载通信模块和电池通信模块。当太阳能电池板输出电源功率大于负载消耗功率时，将开启充电模块用多余电能为蓄电池充电或通过负载连接模块开启更多负载连接；当太阳能电池板输出电源功率小于负载消耗功率时，将开启放电模块用蓄电池组作为补充电源以满足负载需求或通过负载连接模块关闭无效负载。
蓄电池保护功能的实现：通过电压电流检测模块对电池电压及充放电电流进行连续监测并将信息通过电池通信模块传输到系统通信模块，数据经过系统控制模块计算分析，并将信息反馈给电池通信模块。当电池电压高于设定值时立即关闭充电模块，当电池电压低于设定值时立即关闭放电模块，当充放电电流超过设定值时也立即关闭充电和放电模块，从而实现过充电、过放电、充放电过电流或短路保护，同时所有的保护动作信息记录在系统控制模块上，以备查询。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (3)

1.一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统，其特征在于，包括：多个电池板方阵、第1至第m太阳能电池板方阵接口、第1至第n高压光伏充电模块、控制模块、负载管理系统、负载接口、电池管理系统、电池接口、蓄电池和远程监控模块；
所述电池板方阵的直流电通过第1至第m太阳能电池板方阵接口输入总线，经过并联的第1至第n高压光伏充电模块处理，输出总线，处理后直流电源分别接入负载管理系统和电池管理系统；所述电池管理系统通过电池接口连接蓄电池，所述负载管理系统通过负载接口连接负载；
所述第1至第n高压光伏充电模块皆包括数据采集模块、充电通信模块、休眠控制模块，所述数据采集模块与充电通信模块的输入端相连，所述充电通信模块的输出端与休眠控制模块连接；
所述负载管理系统包括负载通信模块、负载检测模块、负载连接模块，所述负载检测模块与负载通信模块的输入端相连，负载通信模块的输出端与负载连接模块相连；
所述电池管理系统包括电压电流检测模块、电池通信模块、充电模块、放电模块，所述电压电流检测模块与所述电池通信模块的输入端连接，所述电池通信模块输出端与所述充电模块、放电模块连接；
所述控制模块包括系统通信模块、系统控制模块、GSM模块，所述系统通信模块与系统控制模块相互连接，所述系统控制模块与GSM模块相互连接，所述GSM模块与远程监控模块通过无线通信连接，所述系统通信模块分别与第1至第n高压光伏充电模块的充电通信模块、负载管理系统的负载通信模块、电池管理系统的电池通信模块相互连接，用于系统通信模块与所述充电通信模块、负载通信模块、电池通信模块之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统，其特征在于，所述高压光伏充电模块的数量多于太阳能电池板方阵接口数量。
3.根据权利要求1所述的一种具有高压光伏充电模块的智能供电系统，其特征在于，所述远程监控模块包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、数据存储模块、通讯模块、时钟模块和报警模块。
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