CN113067359B - 一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统,它包括DC发生器,至少有一台DC发生器和至少有一台AC逆变器;所述DC发生器并联连接在AC电压输出端上;AC逆变器并联连接在DC发生器的输出直流母线上;所述DC发生器和AC逆变器均设置有旁路开关;解决了对于长距离供电导致的严重的用户低电压问题,传统调压器受限于调节能力以及有效工作电压范围难以得到满意的调压效果等技术问题。

Description

一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统及控制方法
技术领域
本发明属于稳压技术;尤其涉及一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统及控制方法。
背景技术
当前,在低压居民配变台区线路末端普遍存在用户电压低的问题。传统调压器通过变压器串联耦合方式,通过改变档位离散调节提高末端用户电压,但调压能力较弱,调节范围较小,尤其对于长距离供电导致的严重的用户低电压问题,传统调压器受限于调节能力以及有效工作电压范围难以得到满意的调压效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题:提供一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统及控制方法,以解决现有技术对于长距离供电导致的严重的用户低电压问题,传统调压器受限于调节能力以及有效工作电压范围难以得到满意的调压效果等技术问题。
本发明技术方案:
一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统,它包括DC发生器,至少有一台DC发生器和至少有一台AC逆变器;所述DC发生器并联连接在AC电压输出端上;AC逆变器并联连接在DC发生器的输出直流母线上;所述DC发生器和AC逆变器均设置有旁路开关。
所述DC发生器将交流输入转换为直流输出功能;输入电压为AC380V±30%或AC220V±20%;当输入为AC380V±30%时,额定输出功率为20kW;当输入为AC220V±20%时,额定功率为7kW;输出电压在DC400V-DC1000V之间连续可调,最小步进为0.1V。
所述DC发生器通过对输入输出端口进行电压和电流采样实现输入欠压保护、输入过压保护、输入过流保护、输出过压保护、输出过流保护和输出过功率保护;通过内部测温电路进行过温保护;通过在线绝缘监测模块对直流母线进行绝缘监测。
当DC发生器出现输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过功率或过温故障,导致无法正常输出直流电压时,DC发生器退出直流配电模式,自动切换至旁路模式;当故障消失,系统自动恢复直流配电模式;当DC发生器出现输出过流保护及绝缘监测故障时,系统停机,不切换至旁路模式,人工检查排除故障后,重新上电恢复工作。
DC发生器之间通过RS485、蓝牙、载波或4G通信方式进行通信。
所述AC逆变器通过对输入输出端口进行电压和电流采样,实现输入欠压保护、输入过压保护、输入过流保护、输出过压保护、输出过流保护和输出过功率保护;通过内部测温电路进行过温保护;通过在线漏电流监测对交流输出端口进行漏电流监测;当AC逆变器出现输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过功率或过温故障,导致无法正常输出交流电压时,AC逆变器退出直流配电模式,自动切换至旁路模式;当故障消失,系统自动恢复直流配电模式;当AC逆变器出现输出过流保护及输出漏电流超标故障时,系统停机,不切换至旁路模式,人工检查排除故障后,重新上电恢复工作。
DC发生器与AC逆变器之间通过蓝牙、载波或4G方式通信。
所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,它包括:
步骤001、系统上电后处于待机状态,DC发生器不输出任何电压,AC逆变器处于断电状态;
步骤002、DC发生器通过旁路模式给AC逆变器供AC220V交流电,系统整体自检;自检合格后进入步骤003,自检不合格则进入步骤007;
步骤003、系统首先控制DC发生器开机,运行直流配电模式,给AC逆变器供电,并下发AC逆变器开机指令,AC逆变器运行直流配电模式,输出交流电压;
步骤004,系统开过程中持续自检,自检合格后进入步骤005,自检不合格则进入步骤007;
步骤005,正常开机后持续运行,并同步执行步骤006;
步骤006,系统处于运行态时持续自检,自检合格维持运行状态,自检不合格则进入007;
步骤007,当系统自检出现异常不能运行直流配电模式时,判断是否可以进入步骤008旁路状态,如果可以则进入旁路模式,如果不可则进入待机状态;
步骤008,系统运行旁路状态,并持续执行009,判断是否可以恢复直流配电模式;
步骤009,系统运行旁路状态时,持续监测系统状态,当允许进入直流配电模式时,系统进入步骤003,从而恢复直流配电模式。
判断是否进入旁路模式或直流配电模式的方法为:系统根据线路负荷以及用户末端电压值,调整DC发生器及AC逆变器工作状态,使其工作在旁路模式或者直流配电模式,保证整个系统高效、稳定的输出AC220V;
当系统总功率低于3kW且末端用户电压高于205V时,系统切换至旁路模式;
当系统总功率高于4kW或末端用户电压低于200V时,系统切换至直流配电模式;
当系统总功率在3kW至4kW之间且电压在200V至205V之间时,系统维持当前工作状态。
本发明的有益效果:
本发明通过一种具有智能旁路的直流配电稳压系统及相应的控制手段,可以将配变台区末端用户电压稳定的控制在AC220V±5%,作为一种配变台区末端低电压问题的有效治理手段,为末端用户提供良好的用电质量。
解决了对于长距离供电导致的严重的用户低电压问题,传统调压器受限于调节能力以及有效工作电压范围难以得到满意的调压效果等技术问题。
附图说明
图1为本发明组成示意图;
图2为本发明控制流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不限定本发明。
如图1所示,一种有智能旁路的直流配电稳压系统,包括一台或多台DC发生器以及一台或多台AC逆变器。系统可以运行在直流配电模式或旁路模式。
DC发生器安装在近变压器侧,将交流输入电压转换为直流电压,通过直流配电供给到AC逆变器,AC逆变器将直流电转换为AC220V交流电,给末端用户供电。每个DC发生器可以带载不同数量的AC逆变器,当DC发生器功率不足时,可以通过多台DC发生器并联提高整体系统功率。每个AC逆变器可以根据用户用电量带载不同数量的用户。
1、所述直流配电模式,是指DC发生器运行在开机状态,输出直流电压,供给AC发生器;AC发生器运行在开机状态,将直流输入电压转换为交流电压供给末端用户。
2、所述旁路模式,是指DC发生器及AC逆变器关机,设备内部旁路开关闭合,系统整体采用交流供电。
3、所述DC发生器,具备将交流输入转换为直流输出功能。其输入电压可以为AC380V±30%或AC220V±20%。当输入为AC380V±30%时,其额定输出功率为20kW;当输入为AC220V±20%时,其额定功率为7kW。输出电压在DC400V-DC1000V之间连续可调,最小步进为0.1V。
所述输入电压AC380V±30%、AC220V±20%、输出电压DC400V-DC1000V、步进电压0.1V及输出功率20kW、7kW非限定值,可以调整为其他值。
所述DC发生器,通过对输入输出端口进行电压、电流采样,具有输入欠压保护、输入过压保护、输入过流保护、输出过压保护、输出过流保护、输出过功率保护;通过内部测温电路,进行过温保护;通过在线绝缘监测模块对直流母线进行绝缘监测,从而形成多重保护措施。
当DC发生器出现:输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过功率、过温等故障,导致无法正常输出直流电压时,DC发生器会退出直流配电模式,自动切换至旁路模式;当故障消失,系统自动恢复直流配电模式。
当DC发生器出现输出过流保护及绝缘监测故障时,系统会停机,不切换至旁路模式,需要人工检查排除故障后,重新上电恢复工作。
4、所述AC逆变器,具备将直流输入转换为交流输出功能。其输入电压可以为DC400V-DC800V,输出电压AC220V-AC240V连续可调,输出额定功率为20kW。
所述输入电压DC400V-DC800V、输出电压AC220V-AC240V及额定输出功率20kW非限定值,可以调整为其他值。
所述AC逆变器,通过对输入输出端口进行电压、电流采样,具有输入欠压保护、输入过压保护、输入过流保护、输出过压保护、输出过流保护、输出过功率保护;通过内部测温电路,进行过温保护;通过在线漏电流监测对交流输出端口进行漏电流监测,从而形成多重保护措施。
当AC逆变器出现:输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过功率、过温等故障,导致无法正常输出交流电压时,AC逆变器会退出直流配电模式,自动切换至旁路模式;当故障消失,系统自动恢复直流配电模式。
当AC逆变器出现输出过流保护及输出漏电流超标故障时,系统会停机,不切换至旁路模式,需要人工检查排除故障后,重新上电恢复工作。
5、不同DC发生器之间可以通过RS485、蓝牙、载波、4G等多种通信方式通信,以相互协调工作状态。在以上通信条件均允许的情况下,系统优先使用载波通信方式进行通信。
6、DC发生器以及AC逆变器之间,可以通过蓝牙、载波、4G等方式通信。在以上通信条件均允许的情况下,系统优先使用载波通信方式进行通信。
7、系统能够根据线路负荷以及用户末端电压值,自动调整DC发生器及AC逆变器工作状态,使其工作在旁路模式或者直流配电模式,保证整个系统高效、稳定的输出AC220V。
当系统总功率低于3kW且末端用户电压高于205V时,系统切换至旁路模式。
当系统总功率高于4kW或末端用户电压低于200V时,系统切换至直流配电模式。
当系统总功率在3kW至4kW之间且电压在200V至205V之间时,系统维持当前工作状态。
所述系统总功率及末端用户电压非限定值,可以调整为其他值。
如图2所示,系统工作流程如下:
步骤001,系统上电后处于待机状态,DC发生器不输出任何电压,AC逆变器处于断电状态。
步骤002,DC发生器通过旁路模式给AC逆变器供AC220V交流电,系统整体自检。自检合格后进入步骤003,自检不合格则进入步骤007。
步骤003,系统首先控制DC发生器开机,运行直流配电模式,给AC逆变器供电,并下发AC逆变器开机指令,AC逆变器运行直流配电模式,输出交流电压。
步骤004,系统开过程中持续自检,自检合格后进入步骤005,自检不合格则进入步骤007.
步骤005,正常开机后持续运行,并同步执行步骤006。
步骤006,系统处于运行态时持续自检,自检合格维持运行状态,自检不合格则进入007。
步骤007,当系统自检出现异常不能运行直流配电模式时,会进一步判断是否可以进入步骤008旁路状态,如果可以则进入旁路模式,如果不可则进入待机状态。
步骤008,系统运行旁路状态,并持续执行009,判断是否可以恢复直流配电模式。
步骤009,系统运行旁路状态时,持续监测系统状态,当允许进入直流配电模式时,系统进入步骤003,从而恢复直流配电模式。

Claims (8)

1.一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,所述系统包括DC发生器,至少有一台DC发生器和至少有一台AC逆变器;所述DC发生器并联连接在AC电压输出端上;AC逆变器并联连接在DC发生器的输出直流母线上;所述DC发生器和AC逆变器均设置有旁路开关;
所述控制方法,包括:
步骤001、系统上电后处于待机状态,DC发生器不输出任何电压,AC逆变器处于断电状态;
步骤002、DC发生器通过旁路模式给AC逆变器供AC220V交流电,系统整体自检;自检合格后进入步骤003,自检不合格则进入步骤007;
步骤003、系统首先控制DC发生器开机,运行直流配电模式,给AC逆变器供电,并下发AC逆变器开机指令,AC逆变器运行直流配电模式,输出交流电压;
步骤004,系统开过程中持续自检,自检合格后进入步骤005,自检不合格则进入步骤007;
步骤005,正常开机后持续运行,并同步执行步骤006;
步骤006,系统处于运行态时持续自检,自检合格维持运行状态,自检不合格则进入007;
步骤007,当系统自检出现异常不能运行直流配电模式时,判断是否可以进入步骤008旁路状态,如果可以则进入旁路模式,如果不可则进入待机状态;
步骤008,系统运行旁路状态,并持续执行009,判断是否可以恢复直流配电模式;
步骤009,系统运行旁路状态时,持续监测系统状态,当允许进入直流配电模式时,系统进入步骤003,从而恢复直流配电模式。
2.根据权利要求1所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,其特征在于:所述DC发生器将交流输入转换为直流输出功能;输入电压为AC380V±30%或AC220V±20%;当输入为AC380V±30%时,额定输出功率为20kW;当输入为AC220V±20%时,额定功率为7kW;输出电压在DC400V-DC1000V之间连续可调,最小步进为0.1V。
3.根据权利要求1所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,其特征在于:所述DC发生器通过对输入输出端口进行电压和电流采样实现输入欠压保护、输入过压保护、输入过流保护、输出过压保护、输出过流保护和输出过功率保护;通过内部测温电路进行过温保护;通过在线绝缘监测模块对直流母线进行绝缘监测。
4.根据权利要求1所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,其特征在于:当DC发生器出现输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过功率或过温故障,导致无法正常输出直流电压时,DC发生器退出直流配电模式,自动切换至旁路模式;当故障消失,系统自动恢复直流配电模式;当DC发生器出现输出过流保护及绝缘监测故障时,系统停机,不切换至旁路模式,人工检查排除故障后,重新上电恢复工作。
5.根据权利要求1所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,其特征在于:DC发生器之间通过RS485、蓝牙、载波或4G通信方式进行通信。
6.根据权利要求1所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法:所述AC逆变器通过对输入输出端口进行电压和电流采样,实现输入欠压保护、输入过压保护、输入过流保护、输出过压保护、输出过流保护和输出过功率保护;通过内部测温电路进行过温保护;通过在线漏电流监测对交流输出端口进行漏电流监测;当AC逆变器出现输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过功率或过温故障,导致无法正常输出交流电压时,AC逆变器退出直流配电模式,自动切换至旁路模式;当故障消失,系统自动恢复直流配电模式;当AC逆变器出现输出过流保护及输出漏电流超标故障时,系统停机,不切换至旁路模式,人工检查排除故障后,重新上电恢复工作。
7.根据权利要求1所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,其特征在于:DC发生器与AC逆变器之间通过蓝牙、载波或4G方式通信。
8.根据权利要求1所述的一种具有智能旁路功能的直流配电稳压系统的控制方法,其特征在于:判断是否进入旁路模式或直流配电模式的方法为:系统根据线路负荷以及用户末端电压值,调整DC发生器及AC逆变器工作状态,使其工作在旁路模式或者直流配电模式,保证整个系统高效、稳定的输出AC220V;
当系统总功率低于3kW且末端用户电压高于205V时,系统切换至旁路模式;
当系统总功率高于4kW或末端用户电压低于200V时,系统切换至直流配电模式;
当系统总功率在3kW至4kW之间且电压在200V至205V之间时,系统维持当前工作状态。
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