CN113078733A - 一种集成能量管理的飞机静变电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集成能量管理的飞机静变电源，包括配电装置、整流装置、储能装置、逆变装置以及控制器，控制器分别与配电装置、整流装置、储能装置和逆变装置通信，控制各装置运行以及进行能量管理；配电装置对外与电网、发电设备和用电设备连接，对内与整流装置连接，并设有对应开关控制对外连接的能量通路；整流装置与储能装置、逆变装置连接，用于将工频交流电整流为直流电并输送至储能装置和逆变装置；储能装置，由锂电池组成，用于存储电能；逆变装置，用于将直流电逆变为满足飞机辅助供电标准的交流电，并对外输出至飞机。本发明提出的电源可以实现基础局部的能量管理，降低机场能源成本，合理调度电能，实现电能的高效利用。

Description

一种集成能量管理的飞机静变电源
技术领域
本发明涉及电源领域，特别涉及一种集成能量管理的飞机静变电源。
背景技术
目前的储能型飞机静变电源产品主要是在飞机静变电源基础上增加储能装置，以解决机场配电不足的情况。原有的飞机静变电源对配电容量要求比较大，且没有考虑机场电能使用成本问题，使用成本比较高，综合收益低等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，提供了一种集成能量管理的飞机静变电源，在储能飞机地面电源基础上上增加了能量管理功能，将能量管理器装置集成到储能型飞机静变电源上，使机场电源具备能量管理功能，可以将光伏、小型风电等新能源发电设备和飞机地面空调等用电设备连接在一起，实现基础局部的能量管理，提高能源利用率，降低机场能源成本。
本发明采用的技术方案如下：一种集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，包括配电装置、整流装置、储能装置、逆变装置以及控制器，控制器分别与配电装置、整流装置、储能装置和逆变装置通信，控制各装置运行以及进行能量管理；配电装置对外与电网、发电设备和用电设备连接，对内与整流装置连接，并设有对应开关控制对外连接的能量通路；整流装置与储能装置、逆变装置连接，用于将工频交流电整流为直流电并输送至储能装置和逆变装置；储能装置，由锂电池组成，用于存储电能；逆变装置，用于将直流电逆变为满足飞机辅助供电标准的交流电，并对外输出至飞机。
进一步的，所述控制器包括主芯片、存储模块、通信模块以及远程监控模块；所述主芯片用于能量管理、电源控制、通信数据处理以及将数据通过远程监控模块传输至云端；所述存储模块用于参数、日志和故障数据记录与存储；所述通信模块用于与配电装柜子、整流装置、储能装置及逆变装置通信，并分别接收发电设备、用电设备的数据信息并传输至主芯片。
进一步的，所述能量管理包括，根据当前逆变装置的输出功率和储能装置的存储电量，实时计算当前电源的可利用时长，当可用时长小于T_min时，控制器控制整流装置为储能装置充电，若电源的可利用时长继续下降，则增加有功功率输入；当可用时长大于T_max时，控制器控制整流模块停止充电。
进一步的，所述能量管理还包括，当电源处理于离网模式时，控制器打开储能装置和逆变装置，为飞机供电；当电池SOC大于80％时，且其他用电设备有用电需求时，控制器控制配电装置打开与用电设备能量通路并启动整流装置为其他用电设备提供有功功率；当带电池SOC小于50％时，关闭用电设备能量通路，停止为用电设备供电。
进一步的，所述能量管理还包括，当电源处于并网模式时，若逆变装置有功功率需求大于配电装置的功率上限时，控制器启动储能模块与经由配电装置、整流装置输入的直流电一起输入至逆变装置，通过逆变装置为飞机供电；若逆变装置有功功率需求小于整流装置可提供的有功功率时，控制器控制整流装置同时为储能装置充电。
进一步的，所述能量管理还包括，当电源的可利用时长大于T_max时或电池SOC大于95％，且逆变器没有启动时，控制器通过配电装置开启发电设备以及与电网的能量通路，向电网输出功率。
进一步的，所述能量管理还包括，在谷电时段，控制器控制配电装置开启与电网的能量通路，为储能模块充电，当储能模块电池SOC大于95％时，关闭配电装置与电网连接的开关。
进一步的，还包括电池管理系统，分别与储能装置和控制器连接，用于采集储能模块中电池数据，并传输给控制器。
进一步的，所述发电设备通信模块、用电设备通信设备通过TCP/IP将相关信息传输至主芯片；电池管理系统通过CAN通信协议将电池数据传输至主芯片。
进一步的，所述配电装置由连接端子、接触器、控制继电器、检测模块构成；电网、发电设备和用电设备通过连接端子连接至接触器，控制继电器与接触器连接控制接触器，控制继电器与控制器连接通信；所述检测模块用于检测电压与电流信号并将信号传至控制器。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：将储能型飞机静变电源由能量被动接受设备变成主动能量管理设备，设备可以根据航本信息、飞机电能使用情况、发电设备运行情况、储能装置的电能储量、电价等信息，合理调度电能，实现电能的高效利用，
附图说明
图1是为本发明提出的集成能量管理的飞机静变电源拓扑图。
图2是为本发明提出的集成能量管理的飞机静变电源通信框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明提出了一种集成能量管理的飞机静变电源，集成能量管理装置后，储能型飞机静变电源由能量被动接受设备变成主动能量管理设备，设备可以根据航本信息、飞机电能使用情况、发电设备运行情况、储能装置的电能储量、电价等信息，合理调度电能，实现电能的高效利用，具体方案如下：
如图1所示，一种集成能量管理的飞机静变电源，包括配电装置、整流装置、储能装置、逆变装置以及控制器，控制器分别与配电装置、整流装置、储能装置和逆变装置通信，控制各装置运行以及进行能量管理；配电装置对外与电网、发电设备和用电设备连接，对内与整流装置连接，并设有对应开关控制对外连接的能量通路；整流装置与储能装置、逆变装置连接，用于将工频交流电整流为直流电并输送至储能装置和逆变装置；储能装置，由锂电池组成，用于存储电能；逆变装置，用于将直流电逆变为满足飞机辅助供电标准的交流电，并对外输出至飞机。
优选的，还包括电池管理系统，分别与储能装置和控制器连接，用于采集储能模块中电池数据，并传输给控制器。
具体的，所述控制器包括主芯片、存储模块、通信模块以及远程监控模块；所述主芯片用于能量管理、电源控制、通信数据处理以及将数据通过远程监控模块传输至云端；所述存储模块用于参数、日志和故障数据记录与存储；所述通信模块用于与配电装柜子、整流装置、储能装置及逆变装置通信，采用TCP/IP协议，组成通信网络，采集发电设备、用电设备信息、航班信息、电池管理模块信息等。。
优选的，配电装置主要由连接端子、接触器、控制继电器以及检测模块构成；电网、发电设备和用电设备通过连接端子连接至接触器，控制继电器与接触器连接控制接触器，控制继电器与控制器连接通信；所述检测模块用于检测电压与电流信号并将信号传至控制器。通过控制器调度控制继电器和接触器，实现能量通路的切换。
优选的，整流装置由滤波装置、功率模块等组成，通过控制器控制启动，将工频交流整成直流，用于给储能装置充电和逆变装置使用。
优选的，逆变装置由由功率模块和滤波器组成，由控制器控制启动，将直流电逆变程满足飞机辅助供电标准的交流电(110V，400Hz)。
所述能量管理包括，根据当前逆变装置的输出功率和储能装置的存储电量，实时计算当前电源的可利用时长，当可用时长小于T_min时，控制器控制整流装置为储能装置充电，若电源的可利用时长继续下降，则增加有功功率输入；当可用时长大于T_max时，控制器控制整流模块停止充电；其中，T_max和T_max可根据运行情况进行调整。
当电源处理于离网模式时，控制器打开储能装置和逆变装置，为飞机供电；当电池SOC大于80％时，且其他用电设备有用电需求时，控制器控制配电装置打开与用电设备能量通路并启动整流装置为其他用电设备提供有功功率；当带电池SOC小于50％时，关闭用电设备能量通路，停止为用电设备供电。
当电源处于并网模式时，若逆变装置有功功率需求大于配电装置的功率上限时，控制器启动储能模块与经由配电装置、整流装置输入的直流电一起输入至逆变装置，通过逆变装置为飞机供电；若逆变装置有功功率需求小于整流装置可提供的有功功率时，控制器控制整流装置同时为储能装置充电。
当电源的可利用时长大于T_max时或电池SOC大于95％，且逆变器没有启动时，控制器通过配电装置开启发电设备以及与电网的能量通路，向电网输出功率。
在谷电时段，控制器控制配电装置开启与电网的能量通路，为储能模块充电，当储能模块电池SOC大于95％时，关闭配电装置与电网连接的开关。
其中整流装置优先考虑有功功率输入和输出，根据视在功率限幅值和其他用电设备的无功功率需求，提供相应的无功功率输出。
优选的，控制器可根据航班信息控制配电装置提前完成储能装置充电。
如图2所示，发电设备的通信模块将发电设备数据信息(如预测发电功率、设备状态等)通过TCP/IP协议上传给控制器；用电设备的通信模块将用电设备数据信息(如当前用电设备功率、设备状态等)通过TCP/IP协议上传给控制器；电池管理系统通过CAN通信协议将数据信息(电池SOC、单体电压、电流、电池状态等)传给控制器；控制器将与之相连接的各模块数据通过远程监控模块上传至云端；所述控制器还通过TCP/IP协议与PC通信，共享电源数据。
本发明在原有储能飞机地面电源基础上上增加了能量管理功能，将能量管理器装置集成到储能型飞机静变电源上，使机场电源具备能量管理功能，可以将光伏、小型风电等新能源发电设备和飞机地面空调等用电设备连接在一起，实现基础局部的能量管理，提高能源利用率，降低机场能源成本。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，包括配电装置、整流装置、储能装置、逆变装置以及控制器，控制器分别与配电装置、整流装置、储能装置和逆变装置通信，控制各装置运行以及进行能量管理；配电装置对外与电网、发电设备和用电设备连接，对内与整流装置连接，并设有对应开关控制对外连接的能量通路；整流装置与储能装置、逆变装置连接，用于将工频交流电整流为直流电并输送至储能装置和逆变装置；储能装置，由锂电池组成，用于存储电能；逆变装置，用于将直流电逆变为满足飞机辅助供电标准的交流电，并对外输出至飞机。
2.根据权利要求1所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述控制器包括主芯片、存储模块、通信模块以及远程监控模块；所述主芯片用于能量管理、电源控制、通信数据处理以及将数据通过远程监控模块传输至云端；所述存储模块用于参数、日志和故障数据记录与存储；所述通信模块用于与配电装柜子、整流装置、储能装置及逆变装置通信，并分别接收发电设备、用电设备的数据信息并传输至主芯片。
3.根据权利要求2所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述能量管理包括，根据当前逆变装置的输出功率和储能装置的存储电量，实时计算当前电源的可利用时长，当可用时长小于T_min时，控制器控制整流装置为储能装置充电，若电源的可利用时长继续下降，则增加有功功率输入；当可用时长大于T_max时，控制器控制整流模块停止充电。
4.根据权利要求2所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述能量管理还包括，当电源处理于离网模式时，控制器打开储能装置和逆变装置，为飞机供电；当电池SOC大于80％时，且其他用电设备有用电需求时，控制器控制配电装置打开与用电设备能量通路并启动整流装置为其他用电设备提供有功功率；当带电池SOC小于50％时，关闭用电设备能量通路，停止为用电设备供电。
5.根据权利要求2所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述能量管理还包括，当电源处于并网模式时，若逆变装置有功功率需求大于配电装置的功率上限时，控制器启动储能模块与经由配电装置、整流装置输入的直流电一起输入至逆变装置，通过逆变装置为飞机供电；若逆变装置有功功率需求小于整流装置可提供的有功功率时，控制器控制整流装置同时为储能装置充电。
6.根据权利要求2所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述能量管理还包括，当电源的可利用时长大于T_max时或电池SOC大于95％，且逆变器没有启动时，控制器通过配电装置开启发电设备以及与电网的能量通路，向电网输出功率。
7.根据权利要求2所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述能量管理还包括，在谷电时段，控制器控制配电装置开启与电网的能量通路，为储能模块充电，当储能模块电池SOC大于95％时，关闭配电装置与电网连接的开关。
8.根据权利要求1所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，还包括电池管理系统，分别与储能装置和控制器连接，用于采集储能模块中电池数据，并传输给控制器。
9.根据权利要求2所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述发电设备通信模块、用电设备通信设备通过TCP/IP将相关信息传输至主芯片；电池管理系统通过CAN通信协议将电池数据传输至主芯片。
10.根据权利要求1所述集成能量管理的飞机静变电源，其特征在于，所述配电装置由连接端子、接触器、控制继电器、检测模块构成；电网、发电设备和用电设备通过连接端子连接至接触器，控制继电器与接触器连接控制接触器，控制继电器与控制器连接通信；所述检测模块用于检测电压与电流信号并将信号传至控制器。
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GR01 Patent grant
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