CN205212498U - 一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统 - Google Patents

一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统 Download PDF

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刘湘雄
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本实用新型适用于供电技术领域,提供了一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统,包括太阳能充电模块、智能储能控制模块、逆变模组、交流输出模块和直流恒压输出模块;太阳能充电模块与智能储能控制模块连接,将太阳能转化为电能进行输出;智能储能控制模块用于将接收到的电能对各个标准电池模块进行充电,并控制其向外输出直流电;逆变模组分别与智能储能控制模块、交流输出模块连接;交流输出模块用于将直流电转换为不同电压值的交流电进行输出;直流恒压输出模块与智能储能控制模块连接,用于将直流电源转换为不同电压值的直流电进行输出。所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统具有很高的安全性和稳定性。

Description

一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统
技术领域
本实用新型属于供电技术领域,尤其涉及一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统。
背景技术
近年来,随着全球工业的加速发展,人类对各类能源的需求以惊人的速度逐年增长,然而传统能源非常有限,且传统的能源对环境的污染较大,在人类对自然生态环境的保护意识日益强化的时代背景下,研发各类绿色节能的家用电器以及与之配套的供电系统成为时代的必然趋势。
目前国内外家用供电系统基本上为单一的交流电供电,即使有直流供电,也大多使用铅酸储能供电方案或小型锂电池供电方案。铅酸电池直流供电方案具有环保性差、循环寿命短等缺点。目前市面上所见的锂电池储能系统由于功率与容量小,智能化程度不高,安全性和稳定性差等缺点,已难以满足未来人们更高的使用需求。由此可见,单独使用的铅酸电池作为直流供电和锂电池储能都具有诸多的缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种具有很高的安全性和稳定性的太阳能交流直流两用智能储能供电系统。
本实用新型是这样实现的,一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统,包括太阳能充电模块、智能储能控制模块、逆变模组、交流输出模块和直流恒压输出模块;
所述太阳能充电模块与所述智能储能控制模块连接,用于将太阳能转化为电能并进行输出;
所述智能储能控制模块内包括若干标准电池模块,用于将接收到的电能对各个标准电池模块进行充电,并控制各个标准电池模块向外界输出直流电;
所述逆变模组分别与所述智能储能控制模块、交流输出模块连接,用于将直流电输出到所述交流输出模块;
所述交流输出模块用于将接收到的直流电转换为不同电压值的交流电进行输出;
所述直流恒压输出模块与所述智能储能控制模块连接,用于将接收到的直流电源转换为不同电压值的直流电进行输出。
进一步地,所述太阳能交流直流两用智能储能供电系统还包括远程监视与控制模块,所述远程监视与控制模块与所述智能储能控制模块连接,用于实现远程操作所述智能储能控制模块的接通与关断。
进一步地,所述太阳能交流直流两用智能储能供电系统还包括智能配电模块,所述智能配电模块分别与所述交流输出模块、直流恒压输出模块连接,用于根据用户的需要选择不同的电压值的交流或直流电进行输出。
进一步地,所述智能储能控制模块还包括在线热拨插冗余主控电路和冗余模块;所述每个标准电池模块均包括电池组和智能BMS管理系统,所述冗余模块也包括电池组和智能BMS管理系统;
所述电池组用于存储电能;
所述智能BMS管理系统与所述电池组相连接,用于控制相应的电池组进行充放电和监控所述电池组的状态;
所述在线热拨插冗余主控电路分别与每个所述标准电池模块、所述冗余模块连接,用于监控每个标准电池模块的电压信息,并检测到有电压信息出现异常时关闭相应的标准电压模块,启动所述冗余模块工作。
进一步地,所述在线热拨插冗余主控电路包括电量读取模块、故障报警与控制模块、在线热拨插控制模块和CPU;
所述电量读取模块与所述CPU相连接,用于读取所述每个标准电池模块和所述冗余模块的电压值并反馈给所述CPU;
所述CPU与所述故障报警与控制模块连接,用于分析接收到的电压值是否处于正常值,并在分析出异常值时控制异常的标准电池模块关闭,同时启动所述冗余模块替换出现异常的标准电池模块;
所述故障报警与控制模块与所述CPU连接,用于接收所述CPU输出的异常信息,同时对所述异常信息进行显示和发出报警声。
进一步地,所述在线热拨插冗余主控电路还包括电压自动均衡模块,所述电压自动均衡模块与所述CPU连接,用于将各个不同电压值的电池组的电压自动均衡一致。
进一步地,所述远程监视与控制模块包括移动终端显示控制模组和无线网络远程监视主控模组;所述移动终端显示控制模组用于监视与控制由所述智能储能控制模块供电的家用电器的使用情况;
所述无线网络远程监视主控模组用于监视与控制所述智能储能控制模块的工作情况。
进一步地,所述交流输出模块包括交流220V输出模组和交流110V输出模组。
进一步地,所述直流恒压输出模块包括直流12V输出模组、直流24V输出模组和直流48V输出模组。
进一步地,所述太阳能充电模块包括若干太阳能电池片发电模组、太阳能汇流模组和太阳能智能充电控制模组;所述若干太阳能电池片发电模组用于将太阳能转化为电能;所述太阳能汇流模组将所述若干太阳能电池片发电模组产生的电能进行汇集;所述太阳能智能充电控制模组用于将所述太阳能汇流模组汇集的电能进行管理、输出。
本实用新型与现有技术相比,有益效果在于:所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统采用集成一片高度智能化的智能储能控制模块,能使智能储能供电系统具有很高的安全性和稳定性,且在系统不断电的前提下,可以任意拨插智能储能控制模块中的标准电池模块,使得系统维护变得非常简单和便利。同时,交流输出模块和直流恒压输出模块能将智能储能控制模块输出的直流电转化为不同电压值的直流电或交流电以满足不同的家用电器的需求,使得智能储能供电系统的配电更加灵活。
附图说明
图1是本实用新型太阳能交流直流两用智能储能供电系统的模块框图;
图2是图1中智能储能控制模块的原理框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型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仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
结合图1和图2所示,一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统,包括太阳能充电模块10、智能储能控制模块20、逆变模组40、交流输出模块50和直流恒压输出模块60。太阳能充电模块10与智能储能控制模块20连接,用于将太阳能转化为电能并进行输出。智能储能控制模块20内包括若干标准电池模块202,即磷酸铁锂储能电池模块202,用于将接收到的电能对各个标准电池模块202进行充电,并控制各个标准电池模块202向外界输出直流电。逆变模组40分别与智能储能控制模块20、交流输出模块50连接,用于将直流电输出到交流输出模块50。交流输出模块50用于将接收到的直流电转换为不同电压值的交流电进行输出。直流恒压输出模块60与智能储能控制模块20连接,用于将接收到的直流电源转换为不同电压值的直流电进行输出。
太阳能交流直流两用智能储能供电系统还包括智能配电模块70,智能配电模块70的输入端分别与交流输出模块50、直流恒压输出模块60连接,智能配电模块70的输出端与用电电器和设备80连接,用于根据用户的需要选择不同电压值的交流或直流电进行输出。用电电器和设备80包括交流电器和设备801以及直流电器和设备802,智能配电模块70根据用电电器和设备80需要接入的电压值分配相应电压值的电压。
太阳能交流直流两用智能储能供电系统还包括远程监视与控制模块30,远程监视与控制模块30分别与智能储能控制模块20、智能配电模块70连接,用于实现远程操作智能储能控制模块220的接通与关断。远程监视与控制模块30包括移动终端显示控制模组301和无线网络远程监视主控模组302。移动终端显示控制模组301用于监视与控制由智能储能控制模块20供电的家用电器的使用情况。无线网络远程监视主控模组302用于监视与控制智能储能控制模块20的工作情况。远程监视与控制模块30的智能管理电路方案,可以采用移动终端设备相应的APP去远程读取各个标准电池模块202中锂电池组204的电压、电流、运行状态等数据,并实现对各类家用电器和设备进行远程监视和控制,实时了解各种家用电器和设备的使用状态。
交流输出模块501包括交流220V输出模组501和交流110V输出模组502。直流恒压输出模块60包括直流12V输出模组601、直流24V输出模组602和直流48V输出模组603。该智能储能供电系统可以同时提供两种交流电输出和三种直流电输出,以满足不同的交流电器和直流电器的同时使用。
太阳能充电模块10包括若干太阳能电池片发电模组101、太阳能汇流模组102和太阳能智能充电控制模组103。若干太阳能电池片发电模组101用于将太阳能转化为电能。太阳能汇流模组102将若干太阳能电池片发电模组101产生的电能进行汇集。太阳能智能充电控制模组103用于将太阳能汇流模组102汇集的电能进行管理、输出。
如图2所示,智能储能控制模块20包括若干标准电池模块202、在线热拨插冗余主控电路203和冗余模块205。每个标准电池模块202均包括电池组204和智能BMS(batterymanagementsystem,电池管理系统)管理系统201,电池组204可以为锂电池组。同样,冗余模块205也包括电池组204和智能BMS管理系统201。各个电池组204用于存储电能,可以选用大型的磷酸铁锂电池单体,且设计成标准模块,每个电池组204均为48V/20Ah,磷酸铁锂电池的使用可以增强系统的循环寿命和环保性。电池组204。智能BMS管理系统201与电池组204相连接,用于控制相应的电池组204进行充放电和监控电池组204的状态。在线热拨插冗余主控电路203分别与每个标准电池模块202、冗余模块205连接,用于监控每个标准电池模块202的电压信息,并检测到有电压信息出现异常时关闭相应的标准电池模块202,启动冗余模块205工作。
在线热拨插冗余主控电路203包括电量读取模块2031、电压自动均衡模块2032、故障报警与控制模块2033、在线热拨插控制模块2034和CPU(CentralProcessingUnit,中央处理器)2035。电量读取模块2031与CPU2035相连接,用于读取每个标准电池模块202和冗余模块205的电压值并反馈给CPU2035。CPU2035与故障报警与控制模块2033连接,用于分析接收到的电压值是否处于正常值,并在分析出异常值时控制异常的标准电池模块202关闭,同时启动冗余模块205替换出现异常的标准电池模块202。故障报警与控制模块2033与CPU2035连接,用于接收CPU2035输出的各个标准电池模块202的异常信息,同时对异常信息进行显示和发出报警声。故障报警与控制模块2033通过显示屏显示异常的标准电池模块202的编号、异常故障的原因和项目,并通过发声装置发出警报音,提示用户需要进行维护。电压自动均衡模块2032与CPU2035连接,用于将各个不同电压值的电池组的电压自动均衡一致。均衡时将各个标准电池模块202中的电池组204和冗余模块205中的电池组204自动均衡为一致,均衡结束之时,各单体电池组204间的电压差小于0.005V,均衡电流约500MA。
具体地,智能储能控制模块20的工作过程如下,若干标准电池模块202以为10组为例进行说明:
在线热拨插冗余主控电路203上的电量读取模块2031读取每一组标准电池模块202的电压,并反馈给CPU2035,CPU2035根据收集到的电压信息,分析每一组标准电池模块202的电压值是否处于正常状态,当读取到的10组标准电池模块202的电压值全部正常时,CPU2035发出指令通知,在线热拨插控制模块2034关闭编号为11#的冗余模块205,此时冗余模块205处于不工作状态。当电量读取模块2031读取到10组标准电池模块202中有任何一组出现工作状态异常时,会将相关信息反馈给CPU2035,CPU2035会发出指令通知让在线热拨插控制模块2034关闭异常的标准电池模块202,同时启动冗余模块205来替代异常的那组标准电池模块202,整个系统的工作状态不受影响。同时系统会在显示屏上发出警报通知维修,虽发出警报,但系统仍处于正常工作状态。此时专业的维修人员可以随时取下异常的标准电池模块202进行检修和维护,不需要关闭整个储能供电系统即可进行维修,使用非常便利。
当异常的标准电池模块202维修完成后,安装到系统原来的位置并进行通电后,电量读取模块2031读取到此电池的电压又恢复正常状态时,电量读取模块2031将信息反馈给CPU2035,CPU2035接收到信息后,发出指令通知在线热拨插控制模块2034关闭编号为11#的冗余模块205,此时冗余模块205又停止工作,系统恢复原正常状态。
当系统中有不止一个标准电池模块202出现故障时,CPU2035接收到信息后,会分析出现异常的标准电池模块202的数量,当异常数量少于3组时,CPU2035会发出指令通知在线热拨插控制模块2034关闭所有异常的标准电池模块202,同时启用冗余模块205,此时各个标准电池模块202可能会工作在轻微过载(约过载20%)工作状态,当电量读取模块2031读取到标准电池模块202的电量低于30%时,会将信息反馈给CPU2035,故障报警与控制模块2033发出警报,警报约3分钟后,发出指令通知在线热拨插控制模块2034关闭整个系统。此时直到异常的标准电池模块202被修复好之前,系统不可恢复工作,使得系统保护了各个锂电池组的各项性能和安全。
当电量读取模块2031读取到各个标准电池模块202的电量处于不均衡时,会将信息反馈至CPU2035,CPU2035发出指令通知电压自动均衡模块2032,电压自动均衡模块2032启动工作,将电压高的标准电池模块202上的电量用来对电压低的标准电池模块202进行充电。直至各标准电池模块202内的电压完全均衡,此时电压自动均衡模块2032停止工作。从而保障了各标准电池模块202的电量一致性,提高了整个系统的使用时间和寿命。
本实用新型的太阳能交流直流两用智能储能供电系统将太阳能发电技术、智能家用电器、直流储能和供电系统、互联网无线智能控制技术等有机结合起来,让锂电池储能系统成为高度智能化、高度节能环保的管理系统。同时,由于整个系统设计成由多个标准电池模块202,可根据需要随意增加或删减,在出现故障时,在在线热拨插冗余主控电路203的控制下,能在不断电的前提下任意拨插各个标准电池模块202,使得系统的维护变得简单便利,同时,也使得系统具有很高的安全性和稳定性。在远程监视与控制模块30的控制下,用户也可以根据需要,实时对家用电器和设备进行无线远程控制。
该太阳能交流直流两用智能储能供电系统可应用于普通带屋顶的楼房和高端家庭中,比如:别墅,能与智能家居和家用电器相结合,组建智能化家用供电和控制系统。也可应用于在供电相对紧张以及阳光照射时间长的的国家和区域,如:泰国、印度、非洲等。将本智能储能供电系统与太阳充电技术相结合,可应用于家庭的供电、各服务场所的应及供电,如:医院、银行、酒店等。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,包括太阳能充电模块、智能储能控制模块、逆变模组、交流输出模块和直流恒压输出模块;
所述太阳能充电模块与所述智能储能控制模块连接,用于将太阳能转化为电能并进行输出;
所述智能储能控制模块内包括若干标准电池模块,用于将接收到的电能对各个标准电池模块进行充电,并控制各个标准电池模块向外界输出直流电;
所述逆变模组分别与所述智能储能控制模块、交流输出模块连接,用于将直流电输出到所述交流输出模块;
所述交流输出模块用于将接收到的直流电转换为不同电压值的交流电进行输出;
所述直流恒压输出模块与所述智能储能控制模块连接,用于将接收到的直流电源转换为不同电压值的直流电进行输出。
2.根据权利要求1所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述太阳能交流直流两用智能储能供电系统还包括远程监视与控制模块,所述远程监视与控制模块与所述智能储能控制模块连接,用于实现远程操作所述智能储能控制模块的接通与关断。
3.根据权利要求1所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述太阳能交流直流两用智能储能供电系统还包括智能配电模块,所述智能配电模块分别与所述交流输出模块、直流恒压输出模块连接,用于根据用户的需要选择不同的电压值的交流或直流电进行输出。
4.根据权利要求1所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述智能储能控制模块还包括在线热拨插冗余主控电路和冗余模块;所述每个标准电池模块均包括电池组和智能BMS管理系统,所述冗余模块也包括电池组和智能BMS管理系统;
所述电池组用于存储电能;
所述智能BMS管理系统与所述电池组相连接,用于控制相应的电池组进行充放电和监控所述电池组的状态;
所述在线热拨插冗余主控电路分别与每个所述标准电池模块、所述冗余模块连接,用于监控每个标准电池模块的电压信息,并检测到有电压信息出现异常时关闭相应的标准电压模块,启动所述冗余模块工作。
5.根据权利要求4所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述在线热拨插冗余主控电路包括电量读取模块、故障报警与控制模块、在线热拨插控制模块和CPU;
所述电量读取模块与所述CPU相连接,用于读取所述每个标准电池模块和所述冗余模块的电压值并反馈给所述CPU;
所述CPU与所述故障报警与控制模块连接,用于分析接收到的电压值是否处于正常值,并在分析出异常值时控制异常的标准电池模块关闭,同时启动所述冗余模块替换出现异常的标准电池模块;
所述故障报警与控制模块与所述CPU连接,用于接收所述CPU输出的异常信息,同时对所述异常信息进行显示和发出报警声。
6.根据权利要求5所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述在线热拨插冗余主控电路还包括电压自动均衡模块,所述电压自动均衡模块与所述CPU连接,用于将各个不同电压值的电池组的电压自动均衡一致。
7.根据权利要求2所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述远程监视与控制模块包括移动终端显示控制模组和无线网络远程监视主控模组;所述移动终端显示控制模组用于监视与控制由所述智能储能控制模块供电的家用电器的使用情况;
所述无线网络远程监视主控模组用于监视与控制所述智能储能控制模块的工作情况。
8.根据权利要求1所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述交流输出模块包括交流220V输出模组和交流110V输出模组。
9.根据权利要求1所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述直流恒压输出模块包括直流12V输出模组、直流24V输出模组和直流48V输出模组。
10.根据权利要求1所述的太阳能交流直流两用智能储能供电系统,其特征在于,所述太阳能充电模块包括若干太阳能电池片发电模组、太阳能汇流模组和太阳能智能充电控制模组;所述若干太阳能电池片发电模组用于将太阳能转化为电能;所述太阳能汇流模组将所述若干太阳能电池片发电模组产生的电能进行汇集;所述太阳能智能充电控制模组用于将所述太阳能汇流模组汇集的电能进行管理、输出。
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