CN109742847A - 家用供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种家用供电系统，包括：控制单元以及受控于所述控制单元的接入单元、检测单元、母线单元和供电单元；所述母线单元与所述供电单元连接；所述检测单元与所述控制单元通讯连接，所述接入单元、所述母线单元和所述供电单元中至少一个与所述检测单元数据连接；所述接入单元包括多个，所述接入单元分别与所述母线单元连接；每个所述接入单元用于与一种电源连接。本申请的家用供电的系统，利用多个供电系统对家庭进行供电，且通过直流母线将外界的电源转换为直流电源，再将直流电源转换为负载所需的交流电，给负载提供了稳定可靠的电源，极大的提高了用户使用的体验。

Description

家用供电系统

技术领域

本发明涉及到家用供电领域，特别是涉及到一种家用供电系统。

背景技术

在家庭用电的过程中，若市电突然停电，则许多没有配备电源的电器就会直接停止工作。例如：一般的电饭煲都没有配备电源，在煮饭的过程中突然停电，那么电饭煲也不会继续工作，此时电饭煲不能将饭煮熟，给用户带来了诸多不便。

目前为了实现在市电停电的情况下仍可以继续用电，一般是通过家用供电系统，但是目前的家用供电系统通常是并网和用电负载共用一个逆变并网器，当市电的电压或者频率发生改变时，用电负载会跟随市电波动，且在切换供电系统时会导致用电负载断电的问题，不能提供切换不间断的供电和恒定电压和恒定频率输出的能力。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种家用供电系统，解决了目前的家用供电系统不能提供不间断的供电的问题。

本发明的主要目的为提供一种家用供电系统，包括：控制单元以及受控于所述控制单元的接入单元、检测单元、母线单元和供电单元；

所述母线单元与所述供电单元连接；

所述检测单元与所述控制单元通讯连接，所述接入单元、所述母线单元和所述供电单元中至少一个与所述检测单元数据连接，所述检测单元用于检测所述母线单元和所述供电单元中至少一个的用电参数；

所述接入单元包括多个，所述接入单元分别与所述母线单元连接，所述控制单元用于控制所述接入单元，使其中至少一个所述接入单元与所述母线单元连通；

每个所述接入单元用于与一种电源连接；

其中一个所述接入单元为市电接入单元，所述市电接入单元用于连接市电；

所述供电单元用于给用电负载供电。

进一步地，所述市电接入单元为交流电压至直流电压的变流器，所述交流电压至直流电压的变流器的交流端口与市电连接，所述交流电压至直流电压的变流器的直流端口与所述母线单元连接。

进一步地，其中一个所述接入单元为PV接入单元，所述PV接入单元用于连接太阳能供电系统与所述母线单元。

进一步地，所述PV接入单元为直流电压至直流电压的变流器。

进一步地，其中一个所述接入单元为储能电池接入单元，所述储能电池接入单元用于连接储能电池与所述直流母线。

进一步地，所述储能电池接入单元为直流电压至直流电压的变流器。

进一步地，所述直流电压至直流电压的变流器为双向直流电压至直流电压的变流器。

进一步地，所述储能电池为锂电池。

进一步地，其中一个所述接入单元为风能接入单元，所述风能接入单元与所述母线单元连接，所述风能接入单元用于连接风能供电系统与所述直流母线。

进一步地，所述母线单元为直流母线。

本申请的家用供电的方法，利用多个综合电源对家庭进行供电，且通过直流母线将外界的电源转换为直流电源，再将直流电源转换为负载所需的交流电，给负载提供了稳定可靠的电源，极大的提高了用户使用的体验。

附图说明

图1为本申请一实施例的家用供电系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例的家用供电系统检测单元连接示意图；

图3为本申请一实施例的家用供电系统检测单元连接示意图；

图4为本申请一实施例的家用供电系统检测单元连接示意图；

图5为本申请一实施例的家用供电系统的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本申请实施例提供一种家用供电系统，包括：控制单元5以及受控于控制单元5的接入单元2、检测单元4、母线单元1和供电单元3；母线单元1与供电单元3连接；检测单元4与控制单元5通讯连接，接入单元2、母线单元1和供电单元中至少一个与检测单元4数据连接，检测单元4用于检测母线单元1和供电单元中至少一个的用电参数；接入单元2包括多个，接入单元2分别与母线单元1连接；供电单元3用于给用电负载供电。

本实施例中，将通过多个接入单元2与母线单元1连接，再通过母线单元1与用电负载连接，给用电负载进行供电。即多个综合电源不与用电负载直接连接，而是先将综合供电单元中的电能先导入母线单元1中，在母线单元1中将综合电源中的电能转化为直流电源，再通过将母线单元1中的直流电流转化为恒定的频率和恒定的电压的电流对用电负载进行供电。由于综合电源没有与用电负载直接接触，故一些电压和频率不稳定的综合供电单元无法直接对用电负载进行供电。保证了对用电负载供电电压和频率的稳定性，使用电负载能在其工作电压和工作频率下进行工作，保证用电安全的同时也延长了负载的使用寿命。此外，将多个综合电源通过多个接入单元2一并连接至直流母线11中，即在母线单元1中有多个综合供电单元的电源的输入，母线将这多个综合供电单元进行整合，再对用电负载进行供电，检测单元4用于检测母线单元1和供电单元3中至少一个的用电参数，即将用电负载使用的用电参数情况检测出来，然后将参数发送至控制单元5分析，控制单元5可以控制接入单元的开启和关闭，进而控制外部的供电系统与直流母线11的连通，使得用电负载的用电参数能保持相对稳定。解决了单一供电系统无法支撑负载供电的情况，保证了家庭供电不间断，且能维持恒定电压恒定频率的输入电压。

本实施例中，其中一个接入单元2为市电接入单元22，市电接入单元22与母线单元1连接，市电接入单元22用于市电与直流母线11连接。

市电是作为大多数用户的首选供电来源，是一种可以实现大规模供电的供电来源。在日常的用电过程中，存在使用市电的用户过多，导致在实际的使用过程中会出现市电对一些用户的供电电压及供电频率不稳的现象，影响用户的使用效果，也会带来缩短电器的使用寿命等诸多问题。故可以将市电导入母线单元1中去，可以有效的避免上述问题。具体地，市电通过市电接入单元22与母线单元1进行连接，在将市电中的电能导入母线中后，在母线中将市电调整至恒定的电压和恒定的频率后再对负载进行供电，保持了对负载供电电压和频率的稳定性，而且通过逆变并网器将市电中的电能导入至母线单元1中，也解决了现有技术中在切换市电和其他供电系统(如太阳能、风能)时会出现短时间断电，不能不间断供电的问题。

本实施例中，市电接入单元22为交流电压至直流电压的变流器。即通过交流电压至直流电压的变流器可以将市电中的电能接入至母线单元1中。进一步地，交流电压至直流电压的变流器为并网逆变器，既能将市电中的电能接入至母线单元1中，也能将母线单元1中的电能接入至市电中，实现母线单元1和市电单元中电能的交换。具体地，母线单元1为直流母线11，即市电中的电能通过逆变并网单元将交流电转化为直流电后导入直流母线11，也能将直流母线11中的直流电通过逆变并网器转化为与市电一致的频率和电压的交流电后导入市电中。实现了市电与直流母线11中电能的相互交换，即可以将直流母线11中多余的电能返还至市电中，避免了多余电能的浪费，绿色环保。

本实施例中，其中一个接入单元2为PV接入单元23，PV接入单元23与母线单元1连接，PV接入单元23用于太阳能供电系统与母线单元1连接的介质。其中PV接入单元23是太阳能供电系统接入单元2，通过PV接入单元23可以将太阳能供电系统中的电能导入母线单元1中。具体地，通过PV接入单元23将太阳能供电系统中的电能进行升降压操作，使其电能与直流母线11中的电压保持一致。此外，可以将太阳能供电的电能导入直流母线11中后，又通过逆变并网单元将多余的电能导入市电中，避免浪费电能。由于在实际的用电过程中，特别是白天，太阳能供电系统往往会提供大量的电能，家庭用电有时完全用不上这些电能，故可以将这部分电能通过逆变并网器将多余的电能导入市电中，使太阳能供电系统提供的电能得到充分利用。

本实施例中，PV接入单元23为直流电压至直流电压的变流器，由于家用的太阳能供电系统供电的电能只需要满足家庭用电即可，不需要供给给其他家庭，所需的电能很少，一般的家用太阳能供电系统提供的电能也很小，且家用太阳能供电系统离用电负载的距离比较近，直流电比交流电更安全些，故提供的一般是直流电，因此PV接入单元23一般为直流电压至直流电压的变流器。

本实施例中，其中一个接入单元2为储能电池接入单元21，储能电池接入单元21与母线单元1连接，储能电池接入单元21用于储能电池与直流母线11连接的介质。即通过储能电池接入单元21可以接入储能电池，用于在其他接入单元2没有电源输入的时候给负载提供用电电源，即为备用电源，减少用户断电的时间。

本实施例中，同上述太阳能供电系统所述，储能电池也是作为家用的储能电池，即存储的电能不会很大，因此使用直流电输送和交流电输送均可，但是交流电由于在输送的过程中其电压往往是比较大的，为了安全考虑，储能电池输入的一般都是直流电，即储能电池接入单元21为直流电压至直流电压的变流器，通过直流电压至直流电压的变流器2将储能电池中的电能导入至直流母线中。

进一步地，直流电压至直流电压的变流器为双向直流电压至直流电压的变流器，即通过双向直流电压至直流电压的变流器可以将储能电池中的电能导入直流母线11中，也能将直流母线11中的电能导入储能电池中，以保证储能电池的续航。应当理解，此处也可以是只是单向直流电压至直流电压的变流器，充电端口可以另外设置，或者是通过另一个变流器将电能导入储能电池中。为了结构简单，优选为双向直流电压至直流电压的变流器2。

本实施例中，储能电池为锂电池，锂电池作为一种新能源电池，不仅存储电量的容量大，而且绿色环保，使用安全，可多次往复使用，非常适宜家庭用电的储能电池，故优选为锂电池。

本实施例中，其中一个接入单元2为风能接入单元2，风能接入单元2与母线单元1连接，风能接入单元2用于风能供电系统与直流母线11连接的介质。由于在一些地方风能充裕，故相应的可以设置风能接入单元2。同上述太阳能供电系统，风能供电系统供应的电能也不会太多，供电的距离也不会太长，故风能供电系统优选为直流电进行供电，相应地，风能接入单元2也为风能直流电压至直流电压的变流器2，导入直流母线11中。

参照图2-4，检测单元4可以检测接入单元2流经的功率或者电压，即对外部输入的功率或者电压进行检测，若输入的功率或者电压小于设定的功率值或者电压值，则将使用其他的供电系统进行供电，可以将当前供电的接入单元2关闭，也可以不关闭。例如：在使用太阳能供电系统进行供电时，晚上没有稳定的太阳能输入，其供电系统的电能不足，使其输入的功率和电压均不足，检测单元4检测到其功率和电压小于预设值，此时控制系统控制市电接入单元开启，使用市电继续进行供电。应当理解，检测单元还可以检测母线单元1中的功率或者电压，也可以检测供电单元3的功率或者电压，优选为检测接入单元2和母线单元1，检测接入单元2和母线单元1的时效性大于供电单元3的时效性，故优选为检测接入单元2和母线单元1的功率或者电压。具体地，检测接入单元2的功率或者电压为检测所有的接入单元2的电压和功率总和。例如：在日常用电过程中，可能某一单独的供电系统不满足用电负载的需求，故使用太阳能和储能电池同时进行供电，此时不能只检测一个接入单元2的电压或者功率，应当以二者的和与预设值进行比较。

参照图5，在一个实施例中，以节省用户的电费为优选的条件，在一些绿色能源的电能充足的条件下，控制单元5一般会控制市电接入单元22关闭，只选择绿色能源的电能对负载进行供电，同时若储能电池内的电能尚未充满，可通过双向直流电压至直流电压的变流器2对储能电池进行充电。通过检测单元4对绿色能源的母线单元2进行检测，若绿色能源的电能不足以满足用户电能的消耗，则控制单元5可以优先选择控制储能电池接入单元21开启，使用储能电池进行放电。若储能电池电量也不足时，则控制单元5将市电接入单元22开启，使用市电通过供电单元3对负载进行供电。此外，控制单元5可以通过控制逆变并网器向外导出电能，即可以把绿色能源或者储能电池输入至直流母线中的电能输入至市电中。优选地，在储能电池未充满时，根据市电阶梯电价进行错峰填谷，即当市电价格便宜时，将绿色能源提供的电源存储至储能电池中，当市电价格上升时，将储能电池中的电能输入至市电中，即实现用户利益最大化。其中上述绿色能源包括但不限于风能、地热能、潮汐能和太阳能。

在另一个实施例中，以尽可能满足用户不断电的情况进行供电，在将储能电池中的电量充满的情况下，将绿色能源的接入单元2(例如：风能接入单元、PV接入单元23)打开，使用绿色能源进行供电。当绿色电源不足以满足用户需求时，控制单元5控制市电输入单元开启，使市电进行供电。在市电和绿色能源的电能均不满足用户使用的情况下，再使用储能电池对家庭用电进行供电。除非三者均没有电能，用户才会断电，尽可能满足了用户不断电的需求。应当理解，上述供电可以是单一供电系统(市电、绿色能源、储能电池)对家庭负载进行供电，也可以是两个或者多个供电系统对家庭负载进行供电，供电的方法不做限制，尽可能满足用户用电需求即可。

优选地，可以将家用绿色能源设置一个接入单元2，由于家用绿色能源输入的基本上都是直流电，且其供电的电能的参数可以在电池上进行设定，故可以只设置一个接入单元2用以接收所有的绿色能源即可。即在绿色能源接收单元设置多个接收端，用于接收多个绿色能源供给的电能，并将其统一处理，避免了设置多个绿色能源的接入单元2，节省能源。进一步地，储能电池也可以与绿色能源共用一个接入单元2。

本实施例中，将供电系统中的电能转换为直流电，即无论外部的供电系统输入的是直流电还是交流电，都将其转换为需要的的直流电来实现外部的供电系统电能的导入，且能将外部的供电系统输入的电能稳定的导入直流母线11中，再通过供电单元3将直流母线11中的电能传递至家庭负载中，其中供电单元3可以为直流电至交流电的逆变器。

本申请的家用供电的方法，利用多个综合电源对家庭进行供电，且通过直流母线11将外界的电源转换为直流电源，再将直流电源转换为负载所需的交流电，给负载提供了稳定可靠的电源，极大的提高了用户使用的体验。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种家用供电系统，其特征在于，包括：控制单元以及受控于所述控制单元的接入单元、检测单元、母线单元和供电单元；

所述母线单元与所述供电单元连接；

所述检测单元与所述控制单元通讯连接，所述接入单元、所述母线单元和所述供电单元中至少一个与所述检测单元数据连接，所述检测单元用于检测所述母线单元和所述供电单元中至少一个的用电参数；

所述接入单元包括多个，所述接入单元分别与所述母线单元连接，所述控制单元用于控制所述接入单元，使其中至少一个所述接入单元与所述母线单元连通；

每个所述接入单元用于与一种电源连接；

其中一个所述接入单元为市电接入单元，所述市电接入单元用于连接市电；

所述供电单元用于给用电负载供电。

2.根据权利要求1所述的家用供电系统，其特征在于，所述市电接入单元为交流电压至直流电压的变流器，所述交流电压至直流电压的变流器的交流端口与市电连接，所述交流电压至直流电压的变流器的直流端口与所述母线单元连接。

3.根据权利要求1所述的家用供电系统，其特征在于，其中一个所述接入单元为PV接入单元，所述PV接入单元用于连接太阳能供电系统与所述母线单元。

4.根据权利要求3所述的家用供电系统，其特征在于，所述PV接入单元为直流电压至直流电压的变流器。

5.根据权利要求1或3所述的家用供电系统，其特征在于，其中一个所述接入单元为储能电池接入单元，所述储能电池接入单元用于连接储能电池与所述直流母线。

6.根据权利要求5所述的家用供电系统，其特征在于，所述储能电池接入单元为直流电压至直流电压的变流器。

7.根据权利要求6所述的家用供电系统，其特征在于，所述直流电压至直流电压的变流器为双向直流电压至直流电压的变流器。

8.根据权利要求5所述的家用供电系统，其特征在于，所述储能电池为锂电池。

9.根据权利要求1或3所述的家用供电系统，其特征在于，其中一个所述接入单元为风能接入单元，所述风能接入单元与所述母线单元连接，所述风能接入单元用于连接风能供电系统与所述直流母线。

10.根据权利要求1所述的家用供电系统，其特征在于，所述母线单元为直流母线。