CN110994609A - 交直流负载供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交直流负载供电系统，其包括用于输出交流电的供电模块、用于输出直流电的光伏供电模块、连接于市电供电模块并用于检测交流电的供电质量的电能质量检测模块以及连接于电能质量检测模块、市电供电模块以及光伏供电模块，用于切换输电电路的切换模块。本发明具有能够在根据用电负载的使用条件对用电负载进行供电，并对输电质量进行检测，避免用电负载损坏的效果。

Description

交直流负载供电系统
技术领域
本发明涉及交直流负载供电的技术领域，尤其是涉及一种交直流负载供电系统。
背景技术
目前电视等用电设备均采用交流供电系统，交流供电系统通过滤波、电压转换等方法将220V市电转换为电视等用电设备所需的工作电压，并将其输出至用电设备，以实现电视等用电设备的供电；而为开发新能源，光伏能源已经逐渐成为用电设备的供电方式之一。
现有申请号为201711206607.5的中国发明，该发明公开了一种交直流自动切换供电系统，其主要技术方案包括交流供电电路与直流供电电路的交直流自动切换供电系统，使得当交流供电电路工作时，转换模块将外部输入的交流电进行降压变换后输出至整流滤波模块与控制模块，整流滤波模块对降压后的交流电进行整流滤波处理以输出直流电至用电负载；控制模块根据降压后的交流电控制直流充电模块关闭；当交流供电电路不工作时，控制模块关闭，直流充电模块根据直流供电模块输出的第一直流电压导通，并将第二直流电压输出至用电负载，解决了现有的供电系统存在当市电断电时，无法为用电设备供电的问题。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在中西部采用光伏电源和传统电源的地区由于电网建设水平等原因，在进行市电电网供电的过程中，电网输电质量容易出现波动以至于对用电负载造成损坏，缩短了用电负载的使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供交直流负载供电系统，能够在根据用电负载的使用条件对用电负载进行供电，并对输电质量进行检测，避免用电负载损坏。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种交直流负载供电系统，包括：
市电供电模块，输入端连接于市电，且输出端与用电负载相连接，用于输出交流电；
光伏供电模块，输入端连接于光伏蓄能电池，且输出端与用电负载相连接，用于输出直流电；
电能质量检测模块，连接于市电供电模块，用于检测交流电的供电质量；当检测到交流电的输电质量不符合要求时，输出切换信号；
切换模块，连接于电能质量检测模块、市电供电模块的输电电路以及光伏供电模块的输电电路，用于接收切换信号；当接受到切换信号时，将市电供电模块切换至光伏供电模块。
通过采用上述技术方案，根据用电负载的使用要求将用电负载与市电供电模块或光伏供电模块相连接；同时电能质量检测模块对市电供电模块的输电电路进行电能质量检测；当检测到光伏供电模块的输电质量不符合要求时，电能质量检测模块输出切换信号；当切换模块接收到切换信号时，切换模块将市电供电模块的输电电路切换至光伏供电模块的输电电路，使光伏供电模块的输电电路对用电负载进行供电，避免因输电质量不合格造成的用电设备损坏。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电能质量检测模块包括电网频率检测单元，所述电网频率检测单元包括用于采集单位时间内电网频率的电网频率采集单元以及连接于电网频率采集单元和切换模块的控制单元；当电网频率采集单元采集到电网频率时，所述控制单元对T（n-9）-Tn的单位时间内的电网频率做均方差，当均方差大于预设的f0时，输出切换信号；当切换模块接收到切换信号时，切换模块切换至光伏供电模块。
通过采用上述技术方案，当电网频率采集单元采集到电网频率时，控制单元对T（n-9）-Tn的单位时间内的电网频率做均方差，当均方差大于预设的f0时，输出切换信号；当切换模块接收到切换信号时，切换模块切换至光伏供电模块，从而避免用电负载损坏，延长用电负载的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电能质量检测模块还包括：
电压偏差检测单元，连接于控制单元以及市电供电模块，用于采集电压偏差量，当检测到电压偏差量大于预设值ΔU0时，控制单元输出切换信号；
三相电压不平衡检测单元，连接于控制单元以及市电供电模块，用于采集电压不平衡度，检测到电压不平衡度大于预设值ΔK0时，控制单元输出切换信号；
电网谐波检测单元，连接于控制单元以及市电供电模块，用于采集电网谐波，当电网总谐波畸变率大于ΔUn时，控制单元输出切换信号；
波动闪变检测单元，连接于控制单元以及市电供电模块，用于采集单位时间内的闪变值，当闪变值不等于预设值ΔP0时，控制单元输出切换信号。
通过采用上述技术方案，当电能质量检测模块检测到电压偏差量大于预设值ΔU0或电压不平衡度大于预设值ΔK0或电网总谐波畸变率大于ΔUn或闪变值不等于预设值ΔP0时，控制单元输出切换信号，当切换模块接收到切换信号时，切换模块切换至光伏供电模块，从而避免用电负载损坏，延长用电负载的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电网频率检测单元的切换优先级大于电压偏差检测单元、三相电压不平衡检测单元、电网谐波检测单元、波动闪变检测单元。
通过采用上述技术方案，在电网输电过程中，当输电频率与用电负载不匹配时，用电负载容易使用电设备损坏，因而电网频率检测单元的切换优先级大于其它模块的切换等级，能够避免用电负载因频率不匹配造成的损害，延长了用电负载的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电能质量检测模块还包括定时单元，所述定时单元用于对检测时间进行定时；当定时单元达到预设值时，输出启动信号，随后电能质量检测模块对电能质量进行检测。
通过采用上述技术方案，当定时单元达到预设值时，输出启动信号，随后电能质量检测模块对电能质量进行检测，从而方便对市电供电电路进行定时检测。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述光伏供电模块的输出端连接有逆变模块，所述逆变模块的输出端与用电负载相连接。
通过采用上述技术方案，当用电负载需要使用交流电工作时，且切换模块将输电电路切换至光伏供电输电电路时，光伏供电模块输出的直流电经逆变模块转换为交流电，从而实现对用电负载的供电。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述市电供电模块的输出端连接有整流模块，所述整流模块的输出端与用电负载相连接。
通过采用上述技术方案，当光伏供电模块的输电电路切换至市电供电模块时，市电供电模块输出的交流电经整流模块整流为直流电从而实现对用电负载的供电。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过设置电能质量检测模块，能够实现对市电供电模块的输电电路状态进行检测，从而避免用电负载发生损坏，延长用电负载的使用寿命；
2.通过设置逆变模块，能够使光伏供电模块对用电负载进行供电，实现输电电路的切换；
3.通过设置整流模块，能够使市电供电模块对用电负载进行供电，实现输电电路的切换。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明中系统的局部结构示意图。
图中，1、市电供电模块；2、光伏供电模块；3、切换模块；4、电能质量检测模块；41、定时单元；42、电网频率检测单元；43、电压偏差检测单元；44、三相电压不平衡检测单元；45、电网谐波检测单元；46、波动闪变检测单元；47、控制单元；5、逆变模块；6、整流模块；7、用电负载。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种交直流负载供电系统，包括：
市电供电模块1，输入端连接于市电，且输出端与用电负载7相连接，用于输出交流电；
光伏供电模块2，输入端连接于光伏蓄能电池，且输出端与用电负载7相连接，用于输出直流电；
电能质量检测模块4，连接于市电供电模块1，用于检测交流电的供电质量；当检测到交流电的输电质量不符合要求时，输出切换信号；
切换模块3，连接于电能质量检测模块4、市电供电模块1的输电电路以及光伏供电模块2的输电电路，用于接收切换信号；当接受到切换信号时，将市电供电模块1的输电电路切换至光伏供电模块2的输电电路。
根据用电负载7的使用要求将用电负载7与市电供电模块1或光伏供电模块2相连接；当市电供电模块1向用电负载7供电时，电能质量检测模块4对市电供电模块1的输电电路进行电能质量检测；当检测到光伏供电模块2的输电质量不符合要求时，电能质量检测模块4输出切换信号；当切换模块3接收到切换信号时，切换模块3将市电供电模块1的输电电路切换至光伏供电模块2的输电电路，使光伏供电模块2的输电电路对用电负载7进行供电，从而避免用电负载7发生损坏。
参照图2，电能质量模块4包括：
定时单元41，用于对检测时间进行定时；当定时单元达到预设值时，输出启动信号；
电网频率检测单元42，连接于定时单元41和市电供电模块的输电电路的电网频率采集单元以及连接于电网频率采集单元和切换模块3的控制单元47，电网频率采集单元用于接收启动信号以及用于采集单位时间内电网频率；当电网频率采集单元接收到启动信号时，电网频率采集单元对电网频率进行采集；电网频率采集单元采集到电网频率时，控制单元47对T（n-9）-Tn的单位时间内的电网频率做均方差，当均方差大于预设的f0时，输出切换信号；当切换模块3接收到切换信号时，切换模块3切换至光伏供电模块2的输电电路；
电压偏差检测单元43，连接于控制单元47以及市电供电模块1的输电电路，用于采集电压偏差量，当检测到电压偏差量大于预设值ΔU0时，控制单元47输出切换信号；
三相电压不平衡检测单元44，连接于控制单元47以及市电供电模块1的输电电路，用于采集电压不平衡度，检测到电压不平衡度大于预设值ΔK0时，控制单元47输出切换信号；
电网谐波检测单元45，连接于控制单元47以及市电供电模块1的输电电路，用于采集电网谐波，当电网总谐波畸变率大于ΔUn时，控制单元47输出切换信号；其中，0.38kV电网的ΔUn=2.6%，6~10kV电网的ΔUn=2.2%，35~66kV电网的ΔUn=1.9%，110kV电网的ΔUn=1.5%，220kV电网标准按照110kV执行；
波动闪变检测单元46，连接于控制单元47以及市电供电模块1的输电电路，用于采集单位时间内的闪变值，当闪变值不等于预设值ΔP0时，控制单元输出切换信号；其中，当电网电压≤110kV，ΔP0=1；当电网电压>110kV，ΔP0=0.8。
当定时单元41达到预设值时，输出启动信号，随后电能质量检测模块4对电能质量进行检测；随后当电网频率采集单元接收到启动信号时，电网频率采集单元对电网频率进行采集；电网频率采集单元采集到电网频率时，控制单元47对T（n-9）-Tn的单位时间内的电网频率做均方差，当均方差大于预设的f0或电压偏差量大于预设值ΔU0或电压不平衡度大于预设值ΔK0或电网总谐波畸变率大于ΔUn或闪变值不等于预设值ΔP0时，控制单元47输出切换信号；当切换模块3接收到切换信号时，切换模块3切换至光伏供电模块2的输电电路，从而避免用电负载损坏，延长用电负载的使用寿命；其中，电网频率检测单元42的切换等级大于其他模块的切换等级。
参照图1，光伏供电模块2的输出端并联有逆变模块5，逆变模块5的输入端与切换模块3相连接，且逆变模块5的输出端与用电负载7相连接；市电供电模块1的输出端并联有整流模块6，整流模块6的输入端与切换模块3，且整流模块6的输出端与用电负载7相连接；当用电负载7需要使用交流电工作时，且切换模块3将输电电路切换至光伏供电模块2的输电电路时，光伏供电模块2输出的直流电经逆变模块5转换为交流电，从而实现对用电负载的供电；当光伏供电模块2的输电电路切换至市电供电模块1时，市电供电模块1输出的交流电经整流模块6整流为直流电从而实现对用电负载7的供电。
本实施例的实施原理为：根据用电负载7的使用要求将用电负载7与市电供电模块1或光伏供电模块2相连接；当市电供电模块1向用电负载7供电时，定时单元41对检测时间进行定时；当定时单元41达到预设值时，输出启动信号；当电能质量检测模块4接收到启动信号时，电能质量检测模块4对市电供电模块1的输电电路进行电能质量检测；
当电网频率采集单元接收到启动信号时，电网频率采集单元对电网频率进行采集；电网频率采集单元采集到电网频率时，控制单元47对T（n-9）-Tn的单位时间内的电网频率做均方差，当均方差大于预设的f0或电压偏差量大于预设值ΔU0或电压不平衡度大于预设值ΔK0或电网总谐波畸变率大于ΔUn或闪变值不等于预设值ΔP0时，控制单元47输出切换信号；当切换模块3接收到切换信号时，切换模块3切换至光伏供电模块2的输电电路；
当切换模块3将输电电路切换至光伏供电模块2的输电电路时，光伏供电模块2输出的直流电经逆变模块5转换为交流电；当光伏供电模块2的输电电路切换至市电供电模块1时，市电供电模块1输出的交流电经整流模块6整流为直流电从而实现对用电负载7的供电。
本发明通过设置电能质量检测模块4，能够实现对市电供电模块1的输电电路状态进行检测，从而避免用电负载7发生损坏，延长用电负载7的使用寿命；通过设置逆变模块5，能够使光伏供电模块2对用电负载7进行供电，实现输电电路的切换；通过设置整流模块6，能够使市电供电模块1对用电负载7进行供电，实现输电电路的切换。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种交直流负载供电系统，其特征在于：包括：
市电供电模块(1)，输入端连接于市电，且输出端与用电负载(7)相连接，用于输出交流电；
光伏供电模块(2)，输入端连接于光伏蓄能电池，且输出端与用电负载(7)相连接，用于输出直流电；
电能质量检测模块(4)，连接于市电供电模块(1)，用于检测交流电的供电质量；当检测到交流电的输电质量不符合要求时，输出切换信号；
切换模块(3)，连接于电能质量检测模块(4)、市电供电模块(1)的输电电路以及光伏供电模块(2)的输电电路，用于接收切换信号；当接受到切换信号时，将市电供电模块(1)的输电电路切换至光伏供电模块(2)的输电电路。
2.根据权利要求1所述的交直流负载供电系统，其特征在于：所述电能质量检测模块(4)包括电网频率检测单元(42)，所述电网频率检测单元(42)包括用于采集单位时间内电网频率的电网频率采集单元以及连接于电网频率采集单元和切换模块(3)的控制单元(47)；当电网频率采集单元采集到电网频率时，所述控制单元(47)对T（n-9）-Tn的单位时间内的电网频率做均方差，当均方差大于预设的f0时，输出切换信号；当切换模块(3)接收到切换信号时，切换模块(3)切换至光伏供电模块(2)的输电电路。
3.根据权利要求2所述的交直流负载供电系统，其特征在于：所述电能质量检测模块(4)还包括：
电压偏差检测单元(43)，连接于控制单元(47)以及市电供电模块(1)，用于采集电压偏差量，当检测到电压偏差量大于预设值ΔU0时，控制单元(47)输出切换信号；
三相电压不平衡检测单元(44)，连接于控制单元(47)以及市电供电模块(1)，用于采集电压不平衡度，检测到电压不平衡度大于预设值ΔK0时，控制单元(47)输出切换信号；
电网谐波检测单元(45)，连接于控制单元(47)以及市电供电模块(1)，用于采集电网谐波，当电网总谐波畸变率大于ΔUn时，控制单元(47)输出切换信号；
波动闪变检测单元(46)，连接于控制单元(47)以及市电供电模块(1)，用于采集单位时间内的闪变值，当闪变值不等于预设值ΔP0时，控制单元(47)输出切换信号。
4.根据权利要求3所述的交直流负载供电系统，其特征在于：所述电网频率检测单元(42)的切换优先级大于电压偏差检测单元(43)、三相电压不平衡检测单元(44)、电网谐波检测单元(45)、波动闪变检测单元(46)。
5.根据权利要求4所述的交直流负载供电系统，其特征在于：所述电能质量检测模块(4)还包括定时单元(41)，所述定时单元(41)用于对检测时间进行定时；当定时单元(41)达到预设值时，输出启动信号，随后电能质量检测模块(4)对电能质量进行检测。
6.根据权利要求1所述的交直流负载供电系统，其特征在于：所述光伏供电模块(2)的输出端连接有逆变模块(5)，所述逆变模块(5)的输出端与用电负载(7)相连接。
7.根据权利要求1所述的交直流负载供电系统，其特征在于：所述市电供电模块(1)的输出端连接有整流模块(6)，所述整流模块(6)的输出端与用电负载(7)相连接。
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