一种多能源冗余的不间断电源

摘要

本发明涉及一种多能源冗余的不间断电源，包括能源输入模块、隔离稳压电路、能源优选控制器、逆变器、输出转换电路、主控制电路、多能源交互式辅助电源，所述能源输入模块包括含市电输入在内的至少两路能源输入。本发明将市电、太阳能、风能、储能电池通过各种相应电路进行转化和控制，能有效稳定输出电压，有效克服了不间断电源系统仅仅依靠市电和储能电池的单一应用，扩展了不间断电源系统的应用范围，实现多种能源的统一、有效、合理分配，做到新能源高效利用和不间断电源的优势互补，真正实现绿色能源和高效能源。

权利要求

1.一种多能源冗余的不间断电源，包括能源输入模块、隔离稳压电路、能源优选控制器、主控制电路、逆变器、输出转换电路、多能源交互式辅助电源，其特征在于：所述能源输入模块包括市电输入、太阳能输入、风能输入和储能电池，隔离稳压电路包括第一隔离稳压电路、第二隔离稳压电路、第三隔离稳压电路、第四隔离稳压电路，其中市电输入的一输出通过第一隔离稳压电路连接到能源优选控制器，市电输入的另一输出直接连接到输出转换电路，太阳能输入通过第二隔离稳压电路连接到能源优选控制器，风能输入通过第三隔离稳压电路连接到能源优选控制器，储能电池通过第四隔离稳压电路连接到能源优选控制器；市电输入、太阳能输入、风能输入、储能电池还分别与多能源交互式辅助电源连接；多能源交互式辅助电源与主控制电路相连；能源优选控制器的输出与逆变器相连；逆变器的输出与输出转换电路相连；主控制电路的输出分别与第一隔离稳压电路、第二隔离稳压电路、第三隔离稳压电路、第四隔离稳压电路、能源优选控制器、逆变器以及输出转换电路相连，用以控制整个系统正常运行；所述输出转换电路的输出连接后端负载用以为其供电；

在日照正常或者风强满足时，能源优选控制器选择接入太阳能输入或者风能输入，一路经过逆变器以及输出转换电路为负载供电，同时通过第四隔离稳压电路为储能电池充电，另一路通过多能源交互式辅助电源为主控制电路供电；在日照异常且无风时，若市电正常，能源优选控制器选择接入市电输入，一路通过输出转换开关直接为负载供电，另一路通过第一隔离稳压电路转换成稳定的直流电源再经由能源优先控制器为储能电池充电，再一路通过多能源交互式辅助电源为主控制电路供电；若市电异常，能源优选控制器选择接入储能电池经过逆变器以及输出转换电路为负载供电。

2.根据权利要求1所述的多能源冗余的不间断电源，其特征在于：所述能源输入模块有一种及以上能源输入时即可正常工作。

3.根据权利要求1所述的多能源冗余的不间断电源，其特征在于：不同能源输入类型配置对应的隔离稳压电路，其中与所述储能电池输入连接的隔离稳压电路采用双向隔离双稳压电路。

说明书

一种多能源冗余的不间断电源

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子技术领域中的电源变换装置，特别是一种多能源冗余的不间断电源。

背景技术

[0002] 传统的不间断电源的主要能量依然来源于常规市电，配以蓄电池作为后备能量存储，市电正常时由市电直接供电，市电异常时由逆变器将蓄电池存储的直流电转化为交流电以供使用，即使在新能源技术广泛应用的今天，这种使用方法还是没有得到有效的改善，而这种做法与现今倡导的节能理念对比显得有些格格不入。

[0003] 近些年，一些企业开始陆续推出与新能源相关的供电设备，如太阳能并网逆变器、光伏控制逆变一体机、太阳能控制器，风能并网逆变器、风能控制器等，但由于新能源如风能、太阳能具有不稳定性、区域分布性、季节差异性等特点，使新能源设备开发者不敢于将其作为主要的能量来源，所以这些装置都只具有单一的并网发电或者充电及逆变功能，主要用于一些相对次要的场合，这也限制了新能源的使用。为了更高效、可靠、充分地发挥新能源的优势，新能源开发使用的技术人员也开始将太阳能、风能、市电、储能电池等各种能源和不间断电源系统进行混合利用，也出现了一些风光互补类的不间断电源，但这些产品及装置还存在以下几个方面的不足：

[0004] 1.停电后不易重新启动。现有多能源输入不间断电源内部辅助电源的输入基本来自于市电或蓄电池，在市电断电和蓄电池放电至欠压点时，后端功放电路及控制电路芯片均下电，需在市电重新上电或者蓄电池电压高于欠压点时才能重新启动，没有做到自然条件恢复（如天气阴转晴或重新起风）时设备自启动供电。

[0005] 2、市电优先选择不易实现节能。现有的多能源输入不间断电源在输入能源优先选择上基本都以市电作为主供电能量来源，太阳能、风能等作为增补性能量，这样势必出现市电损耗大，新能源没办法得到有效、充分的利用。

[0006] 3.能量输入扩容不易实现。现有的多能源输入不间断电源基本上选用直流输入，直接将能源输入并联在直流母线上，没有配置单独的稳压隔离电路，所选用的新能源设备的输出必须满足母线电压要求，这势必限制了新能源设备的选用范围。

发明内容

[0007] 针对以上技术背景所提到现存技术的不足，本发明提供一种多能源冗余的不间断电源，将多能源的输入和不间断电源的供电进行原理融合，并且针对多种不同能源的特点（电压多变等）进行分析和实现，通过隔离稳压电路对多种能源进行整形，实现并接于同一能源优选控制器端，填补了现有多能源混合利用在不间断电源系统中的技术空白。

[0008] 为了实现上述目的，本发明采用以下方案实现：一种多能源冗余的不间断电源，包括能源输入模块、隔离稳压电路、能源优选控制器、主控制电路、逆变器、输出转换电路、多能源交互式辅助电源，其特征在于：

[0009] 所述能源输入模块包括含市电输入在内的至少两路能源输入，每一路能源输入的一输出与对应的隔离稳压电路连接，另一输出与所述多能源交互式辅助电源连接，其中市电输入的输出还接至所述输出转换电路；

[0010] 所述隔离稳压电路的输出与所述能源优选控制器相连；

[0011] 所述能源优选控制器的输出与所述逆变器相连；

[0012] 所述主控制电路的输出分别与所述能源优选控制器、隔离稳压电路、逆变器以及输出转换电路相连，用以控制整个系统正常运行；

[0013] 所述逆变器的输出与所述输出转换电路相连；

[0014] 所述输出转换电路的输出连接后端负载用以为其供电；

[0015] 所述多能源交互式辅助电源根据实际优先所需的能源作为能源输入，并与所述主控制电路连接用以为其供电。

[0016] 在本发明一实施例中，所述输入能源类型包含市电、太阳能、风能、储能电池。

[0017] 在本发明一实施例中，所述能源输入模块有一种及以上能源输入时即可正常工作。

[0018] 在本发明一实施例中，不同能源输入类型配置对应的隔离稳压电路，其中与所述储能电池输入连接的隔离稳压电路采用双向隔离双稳压电路。

[0019] 本发明与现有技术相比有益的地方在于：

[0020] 1．多能源输入并接到直流母线上都采用独立隔离稳压电路，隔离稳压电路输出同一标准的直流电压，只要能源设备输出的电压等级满足隔离稳压电路的电压范围即可接入使用，做到电能切换不间断，实现多能源安全可靠应用。

[0021] 2．本发明采用统一的多能源交互式辅助电源，在自然条件异常（如日照异常且无风）、市电异常且蓄电池欠压保护出现系统断电时，只要自然条件恢复（如天气阴转晴或重新起风）即能重新恢复内部控制电路供电，继续为蓄电池充电，做到有效地降低多能源运作损耗，提高能源利用效率，达到真正的高效节能目的。

[0022] 3．本发明中的能源优选控制器可设高精度、高效率、低损耗的全面环境因素及电能检测电路，能及时采集外部光照、风力、市电状况、电池状况等相关信息，在以新能源为主要供电输入时保证系统能可靠稳定地切换，有效克服新能源如风能、太阳能具有不稳定性、区域分布性、季节差异性等缺点。

[0023] 4．有效克服了不间断电源系统仅仅依靠市电和储能电池的单一应用，扩展了不间断电源系统的应用范围，实现各种能源的统一、有效、合理分配，达到新能源高效利用和不间断电源的优势互补，真正实现绿色能源和高效能源。

附图说明

[0024] 图1为本发明的系统结构连接关系图；

[0025] 图2为本发明的具体实施例原理框图。

具体实施方式

[0026] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

[0027] 如图1所示，为本发明的系统结构连接关系图。具体的，能源输入模块100包括含市电输入001在内的至少两路能源输入，每一路能源输入的一输出与对应的隔离稳压电路200连接，另一输出与多能源交互式辅助电源005连接，其中市电输入001的输出还接至输出转换电路013；隔离稳压电路200的输出与能源优选控制器010相连；主控制电路012的输出分别与能源优选控制器010、隔离稳压电路200、逆变器010以及输出转换电路013相连；能源优选控制器010的输出分别与逆变器011及主控制电路012相连；逆变器011的输出与输出转换电路013相连；输出转换电路013的输出连接后端负载；多能源交互式辅助电源根据实际优先所需的能源作为能源输入，并与主控制电路012连接。

[0028] 如图2所示，为本发明的一具体实施例，在该实施例中，输入的能源包括：市电输入001、太阳能输入002、风能输入003、储能电池004，隔离稳压电路包括：第一隔离稳压电路006、第二隔离稳压电路007、第三隔离稳压电路008、第四隔离稳压电路009。第一隔离稳压电路006、第二隔离稳压电路007、第三隔离稳压电路008、第四隔离稳压电路009分别是依据市电、太阳能、风能、储能电池四种能源自身不同特性进行设计配置，其中第四隔离稳压电路009具有双向的隔离双稳压功能，其连接方式为：市电输入001一输出通过第一隔离稳压电路006连接到能源优选控制器010另一输出直接连接到输出转换电路013，太阳能输入002通过第二隔离稳压电路007连接到能源优选控制器010，风能输入003通过第三隔离稳压电路008连接到能源优选控制器010，储能电池004通过第四隔离稳压电路009连接到能源优选控制器010；此外，市电输入001、太阳能输入002、风能输入003、储能电池004还分别与多能源交互式辅助电源005连接；多能源交互式辅助电源005与主控制电路
012相连；能源优选控制器010与逆变器011相连；逆变器011与输出转换电路013相连；
主控制电路012分别与第一隔离稳压电路006、第二隔离稳压电路007、第三隔离稳压电路
008、第四隔离稳压电路009、能源优选控制器010、逆变器011、输出转换电路013相连。

[0029] 本具体实施例的主要工作原理如下：

[0030] 在日照正常或者风强满足时，能源优选控制器010选择接入太阳能输入002或者风能输入003，一路经过逆变器011以及输出转换电路013为负载供电，同时通过第四隔离稳压电路009为储能电池充电，另一路通过多能源交互式辅助电源005为主控制电路012供电。在日照异常且无风时，若市电正常，能源优选控制器010选择接入市电输入001，一路通过输出转换开关003直接为负载供电，另一路通过第一隔离稳压电路006转换成稳定的直流电源再经由能源优先选择控制器010为储能电池004充电，再一路通过多能源交互式辅助电源005为主控制电路012供电；若市电异常，能源优选控制器010选择接入储能电池004经过逆变器011以及输出转换电路013为负载供电。主控制电路012作为整个多能源冗余不间断电源的控制核心，主要进行数据采集、逻辑运算，合理监控各个部分模块的工作过程，实现多种能源的统一、有效、合理分配，确保输出电压的稳定性，保证系统供电不间断。在极端条件下，即市电输入001、太阳输入002、风能输入003、储能电池004均无法输出能量时，系统进入关闭状态，在上述四种输入任何一路恢复正常时将通过多能源交互式辅助电源005为主控制电路012供电使系统重新开机启动，能源优选控制器010根据实际选择合适的能源输入模块重新为负载提供稳定电能。

[0031] 以上具体实施例仅用来进一步说明本发明一种多能源冗余不间断电源，但本发明不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。