CN202231484U - 一种基于光、蓄、市电互补的智能可持续电源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种基于光、蓄、市电互补的智能可持续电源系统。现有的控制器功能不全、适应能力不强、能源消耗大。本实用新型中的DSP单片机与光伏电池板、市电接口、备用蓄电池连接;内置AD采集模块实时采集检测;继电器驱动输出隔离;自动切换模块智能选择供电电源。根据AD采集模块的实时采集数据情况,若DSP控制器检测到光伏部分出现问题无法正常供电,则将负载切换给市电供电;若控制器检测到光伏部分又恢复正常,则切换回光伏供电;若控制器检测到光伏,市电环节都不能正常工作时,能切换到蓄电池供电。本实用新型既节约了能源,又极大的提高了供电系统的稳定性,使得设备能够不间断、持续的工作,从而避免了因断电引起的损失。
Description
技术领域
本实用新型属于电源智能切换控制技术领域,具体涉及一种基于光、蓄、市电互补的智能可持续电源系统。
背景技术
社会对于供电系统的要求越来越高,尤其是在一些边远地区的信用社、银行、通信基站等用电场所,一套持续、平稳的供电系统显得尤为重要。同时在我国的一些偏远缺电地区,虽然具有太阳能供电系统,但由于受到天气等原因的影响,造成供电不稳定、断电现象,带来了较大的不便和损失。常见的解决问题方法主要有市电互补控制器和不间断电源(UPS)。
市电互补控制器用于市电与太阳能互补负载系统。当天气晴好,太阳能工作状态良好时,蓄电池的电量由光伏电池供电。再输送给负载供电;当天气不理想,太阳能无法充满电池消耗的能量,电池电量消耗到一定程度,为保证光源的供电,控制器切换到市电输入,通过控制器转换之后为光源供电。当太阳能为电池充够能量,控制器切断市电输入,再由电池供电。
太阳能市电互补控制器虽然利用了太阳能,但存到的一定缺陷。当运用于电力系统不稳定地区或者缺电地区,再遇到阴雨天气时,光伏装置势必不能正常工作,必须使用市电供电,而市电不稳定,或者遇到特殊情况无法正常供电,这样一来,控制器就失去了作用。
UPS是不间断电源(Uninterruptible Power Supply)的英文简称,是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。一种含有储能装置,以逆变器为主要元件,稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。UPS可以在市电出现异常时,有效地净化市电;还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电,使你能有充裕的时间应付。
但是UPS仅仅是在蓄电池与市电两者之间进行智能切换,解决市电的突发状况,紧急供电问题,并没有涉及太阳能,节能问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术的功能不齐全和各种不足,提出了一种基于光、蓄、市电互补的智能可持续电源系统。
本实用新型包括DSP控制器、光伏电压电流采集模块、光伏电池板、市电接口单元、交流电检测模块、蓄电池、蓄电池电压采集模块、光耦隔离模块、控制切换模块电路、继电器驱动模块、继电器组和逆变器。
DSP控制器通过光伏电压电流采集模块得到光伏电池板的电压电流信号,并计算光伏电池板提供的功率。交流电检测模块获取市电的电压信号传送至DSP控制器,由DSP控制器经过计算判断市电是否正常。蓄电池电压采集模块获取蓄电池的电压电流信号送入DSP控制器。DSP控制器经光耦隔离模块后控制继电器组,从而控制用户负载的供电来源。
控制切换模块电路包括DSP控制器、信号隔离驱动芯片、电源模块、继电器、接口电路和输出接口,DSP控制器将控制信号输出至信号隔离驱动芯片,经隔离放大后的信号输出至由电源模块供电的3个继电器组,3个继电器组其分别对应控制太阳能供电、市电供电、蓄电池供电三种模式,其中三路供给源由接口电路输入,并最终选择其中一路至输出接口给负载供电。
交流电检测模块电路包括变压器T1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器U1;
交流电与变压器T1的1脚和2脚连接,变压器T1的3脚与第一二极管D1负极和第二二极管D2的正极连接,变压器T1的4脚与第三二极管D3负极和第四二极管D4的正极连接,第一二极管D1正极和第三二极管D3正极接地,第二二极管D2的负极与第四二极管D4的负极与第一电阻R1的一端连接,第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端和第一运算放大器U1的正相输入端连接,第二电阻R2的另一端接地,第一运算放大器U1的反相输入端与第一运算放大器U1的输出端和DSP控制器内置AD检测接口连接。
蓄电池电压采集模块电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二运算放大器U2;蓄电池直流电信号与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端和第二运算放大器U2的正相输入端连接,第二运算放大器U2的反相输入端与第二运算放大器U2的输出端和DSP内置AD检测接口连接。
本实用新型的有益效果:本实用新型实现电源间的无缝切换。切换顺序优先选择光伏进行供电,其次由市电供电,最后由蓄电池供电。虽然初次投入成本较大,但长远使用成本逐年降低,同时太阳能本身不仅绿色环保而且零成本,代替电网供电将产生巨大的经济效益。既节约了能源,又极大的提高了供电系统的稳定性,使得设备能够不间断、持续的工作,从而避免了因断电引起的损失。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图;
图2为本实用新型控制切换模块电路示意图;
图3为本实用新型交流电检测模块电路;
图4为本实用新型直流电检测模块电路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明,
如图1所示,DSP控制器通过光伏电压电流采集模块得到光伏电池板的电压电流信号,并计算光伏电池板提供的功率。交流电检测模块获取市电的电压信号传送至DSP控制器,由DSP控制器经过计算判断市电是否正常。蓄电池电压采集模块获取蓄电池的电压电流信号送入DSP控制器。DSP控制器经光耦隔离模块后控制继电器组,从而控制用户负载的供电来源。
如图2所示,控制切换模块电路包括DSP控制器、信号隔离驱动芯片、电源模块、继电器、接口电路和输出接口,DSP控制器将控制信号输出至信号隔离驱动芯片,经隔离放大后的信号输出至由电源模块供电的继电器1、继电器2、继电器3,继电器1、2、3其分别对应控制太阳能供电、市电供电、蓄电池供电三种模式,其中三路供给源由接口电路输入,并最终选择其中一路至输出接口给负载供电。
如图3所示,交流电(市电)检测模块电路包括变压器T1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器U1;
交流电与变压器T1的1脚和2脚连接,变压器T1的3脚与第一二极管D1负极和第二二极管D2的正极连接,变压器T1的4脚与第三二极管D3负极和第四二极管D4的正极连接,第一二极管D1正极和第三二极管D3正极接地,第二二极管D2的负极与第四二极管D4的负极与第一电阻R1的一端连接,第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端和第一运算放大器U1的正相输入端连接,第二电阻R2的另一端接地,第一运算放大器U1的反相输入端与第一运算放大器U1的输出端和DSP控制器内置AD检测接口连接。
如图4所示,蓄电池电压采集模块电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二运算放大器U2;蓄电池直流电信号与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端和第二运算放大器U2的正相输入端连接,第二运算放大器U2的反相输入端与第二运算放大器U2的输出端和DSP内置AD检测接口连接。
基于光、蓄、市电互补的智能可持续电源系统能够通过AD模块实时采集数据,检测太阳光照强度和市电存在与否,实现在光照微弱或出现阴雨天气以及夜晚的情况下,智能自动切换到由市电供给,若此时市电突然发生意外事件例如断电或者电压不稳,智能自动切换到由备用蓄电池供电,及时应对各种突发情况,完成一定智能化切换的操作行为。这就要求该智能控制器在多变的环境下具有一定的自采集、自识别、自切换、自操作和自适应能力。由于该智能可持续电源系统具有自动切换的操作能力,可以将该智能可持续电源系统视为具有采集检测、自动切换电源系统的原型。
为了实现上述目的,本实用新型采用实时AD采集检测,带动继电器输出隔离驱动,实现智能选择的自动切换的工作方式,组成采集检测模块、隔离驱动模块与自动切换模块三级分布式控制系统。其具体技术方案是:根据AD采集模块的实时采集数据情况,若DSP控制器检测到光伏部分出现问题无法正常供电,则通过输出信号驱动外部设备将负载切换给市电供电;若控制器检测到光伏部分又恢复正常,则切换回光伏供电;若控制器检测到光伏,市电环节都不能正常工作时,能快速切换到蓄电池供电。
Claims (1)
1.一种基于光、蓄、市电互补的智能可持续电源系统,包括DSP控制器、光伏电压电流采集模块、光伏电池板、市电接口单元、交流电检测模块、蓄电池、蓄电池电压采集模块、光耦隔离模块、控制切换模块电路、继电器驱动模块、继电器组和逆变器,其特征在于:
DSP控制器通过光伏电压电流采集模块得到光伏电池板的电压电流信号,并计算光伏电池板提供的功率,交流电检测模块获取市电的电压信号传送至DSP控制器,由DSP控制器经过计算并判断市电是否正常,蓄电池电压采集模块获取蓄电池的电压电流信号送入DSP控制器,DSP控制器经光耦隔离模块后控制继电器组,从而控制用户负载的供电来源;
控制切换模块电路包括DSP控制器、信号隔离驱动芯片、电源模块、继电器、接口电路和输出接口,DSP控制器将控制信号输出至信号隔离驱动芯片,经隔离放大后的信号输出至由电源模块供电的3个继电器,3个继电器其分别对应控制太阳能供电、市电供电、蓄电池供电三种模式,其中三路供给源由接口电路输入,并最终选择其中一路至输出接口给负载供电;
交流电检测模块电路包括变压器T1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器U1;
交流电与变压器T1的1脚和2脚连接,变压器T1的3脚与第一二极管D1负极和第二二极管D2的正极连接,变压器T1的4脚与第三二极管D3负极和第四二极管D4的正极连接,第一二极管D1正极和第三二极管D3正极接地,第二二极管D2的负极与第四二极管D4的负极与第一电阻R1的一端连接,第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端和第一运算放大器U1的正相输入端连接,第二电阻R2的另一端接地,第一运算放大器U1的反相输入端与第一运算放大器U1的输出端和DSP控制器内置AD检测接口连接;
蓄电池电压采集模块电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二运算放大器U2;蓄电池直流电信号与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端和第二运算放大器U2的正相输入端连接,第二运算放大器U2的反相输入端与第二运算放大器U2的输出端和DSP内置AD检测接口连接。
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