CN201656474U - 多电源并联供电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多电源并联供电***，包括：直流配电单元，用于为负载供电；至少两个电源并联至直流配电单元以形成至少两个并联支路；至少一个功率跟踪控制单元，每一功率跟踪控制单元连接至少两个并联支路中的一被控并联支路及直流配电单元，用于在被控并联支路的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于直流配电单元的电压、电流或功率时，增大被控并联支路的输出电压至第一电压，第一电压小于直流配电单元的最大工作电压且大于被控并联支路之外的并联支路的供电电压。本实用新型使各并联支路以电压差的方式进行输出电流的转换，实现多电源并联供电***中电流的无间隙软切换。

Description

多电源并联供电***

技术领域

本实用新型涉及一种多电源并联供电***。

背景技术

在现有多个直流电源并联供电***中的各个独立电源，如风电电源、光伏电源、模块电源、蓄电池组等，的输出功率与其电源电压的高低有关。只有电压高的电源才有较大的输出功率，电压低的电源在该***回路中功率输出小或成为负载(如蓄电池组)吸收功率或被反向截止。因此多电源并联***中通常利用均压原理跟踪并联母线的总电压，通过精确的动态调整各支路的输出电压，而使各支路电源实现均流以提高电源***的供电容量，并使各并联电源共同承担负载所需供电电流。

由于现有技术是对多电源实行简单并联加均流的供电方案或主备切换(电器切换)的供电方案，所以不同电源在执行主供电任务时，电流间的切换就无法实现无间隙地切换供电，而且在多电源并联***中无法实现各电源按认为指定的顺序进行程序供电，也就无法实现某电源优先供电，充分利用某些优势能源，如绿色能源。

现有的并联供电技术存在如下不足：

(1)无法满足应用场景，如基站的通信供电，对供电***的高稳定性、高安全性和最小维护工作量的需求。

(2)无法实现各个供电电源供电顺序的设定。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提出一种高稳定性的多电源并联供电***。

为实现上述第一目的，本实用新型提供了一种多电源并联供电***，包括：直流配电单元，用于为负载供电；至少两个电源并联至直流配电单元以形成至少两个并联支路；至少一个功率跟踪控制单元，每一功率跟踪控制单元连接至少两个并联支路中的一被控并联支路及直流配电单元，用于在被控并联支路的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于直流配电单元的电压、电流或功率时，增大被控并联支路的输出电压至第一电压，第一电压小于直流配电单元的最大工作电压且大于被控并联支路之外的并联支路的供电电压。

本实用新型各个实施例中，通过功率跟踪控制单元，在被控并联支路中的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于直流配电单元的电压、电流或功率时，增大被控并联支路的输出电压以使各并联支路以电压差的方式进行输出电流的转换，实现多电源并联供电***中电流的无间隙软切换。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一并用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的多电源并联供电***的实施例一结构图；

图2为本实用新型的多电源并联供电***的实施例二结构图。

附图标记说明：

10-功率跟踪控制单元  12-第一并联支路    14-第二并联支路

16-直流配电单元      210-风力发电机     212-整流电路

240-信号采样电路     242-功率运算电路   244-升压控制电路

246-降压控制电路     220-市电配电电路   222-开关电源

224-整流模块         230-蓄电池组       260-负载

具体实施方式

***实施例

图1为本实用新型的多电源并联供电***的实施例一结构图。如图1所示，本实施例中多电源并联供电***包括：并联至直流配电单元16的多个电源(第一并联支路12及第二并联支路14)，形成多个并联支路；至少一个功率跟踪控制单元，每一功率跟踪控制单元10连接至少两个并联支路中的一被控并联支路及直流配电单元16，用于在被控并联支路的电源输出电压、电源电流或电源输出功率对应低于直流配电单元16的电压、电流或功率时，增大被控并联支路的输出电压至第一电压，第一电压小于直流配电单元16的最大工作电压且大于被控并联支路之外的并联支路的供电电压。本领域技术人员可以理解，本实用新型多电源并联供电***中的直流配电单元16可以为理解为并联母线。

本实施例通过功率跟踪控制单元10在被控并联支路中的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于直流配电单元16的电压、电流或功率时，增大被控并联支路的输出电压，以使各并联支路以电压差的方式进行输出电流的转换，因此实现多电源并联供电***中电流的无间隙软切换。

图2为本实用新型的多电源并联供电***的实施例二结构图。如图2所示，本实施例包括：

电源优先级控制单元(图未示)，连接多个并联支路，用于根据通过各个并联支路的输出电压来确定各个并联支路的供电优先级；如，具体操作时，可以设置输出电压高低的电源供电优先级高，这样可以在功率运算电路242(其具体解释详见以下解释说明)设置绿色能源的输出电压最高，则实现了绿色能源优先供电；也可以设置按照输出功率的高低决定电源供电的优先次序，还可以设置在所有能源不能满足负载要求时，及时给出应急电源启动信号，如应急电源可以是油机；

功率跟踪控制单元10，其可以包括：

信号采样电路240，用于采样被控并联支路中的电源输出电压和直流配电单元16的电压，或采样被控并联支路的电源输出电流及直流配电单元16的电流，或采样被控并联支路的电源输出电流、电源输出电压及直流配电单元16的电流、电压；具体操作时，信号采样电路240还可以采集风力发电机210的电压输出信号U0，其为模拟电压信号，主要用于功率运算电路242进行风机的转速检测和对应风电机输出功率的换算；还可以将风力发电机210供电支路的输出电压与直流配电单元16的电压或电流进行比较处理后，将比较结果送至功率运算电路242；

功率运算电路242，连接信号采样电路240，用于根据被控并联支路的电源输出电压和直流配电单元16的电压，或者被控并联支路的电源输出电流及直流配电单元16的电流；或者被控并联支路的电源输出电流、电源输出电压及直流配电单元16的电流、电压确定功率控制信息；具体操作时，功率运算电路242可以是微处理器或者以软件的形式存在，其根据信号采样电路240采集到的电压或/和电流信号确定功率控制信息，上述信号采样电路240中比较的动作也可以由功率运算电路242来完成；

升压控制电路244，用于在被控并联支路中的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于直流配电单元16的电压、电流或功率时，根据功率控制信息增大被控并联支路的输出电压至第一电压；具体操作时，首先根据功率控制信息判断被控并联支路中的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应是否低于直流配电单元16的电压、电流或功率；其次，在被控并联支路中的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于直流配电单元16的电压、电流或功率时，根据预设的U0&P关系曲线跟踪风机实时最大功率，将自动跟踪电压(跟U)进行提升，给负载和蓄电池组7提供补充电能；

降压控制电路246，用于在被控并联支路中的电源输出电压、输出电流或功率对应高于直流配电单元16的电压、电流或功率时，根据功率控制信息，降低被控并联支路的输出电压；具体操作时，如将信号采样电路输出电压调整信号进行降压控制将高于直流配电单元的电压下降至高于直流配电单元16的电压(但低与负载要求的限制电压范围内)优先给负载供电能输出。

需要说明的是，功率运算电路242还可以根据信号采样电路240采样得到的信号及功率相等的原则，直接确定通过升压控制电路244将输出电压U2提升及升压的幅度，或通过降压控制电路246将输出电压U2降低及降低的幅度；此外，降压控制电路246的设置是为了合理的利用被控并联支路的能源，没有此电路也能保证无缝软切换，其为一种优选方式，可以根据实际需要而设置；并联支路还可以包括光伏供电支路，该光伏供电支路包括光伏发电机(图未示)及连接光伏发电机与直流配电单元16的第二整流电路(图未示)。

上述并联支路可以包括风力供电支路、市电供电支路、蓄电池供电支路及油机供电支路，其中，风力供电支路包括风力发电机210及连接风力发电机210与直流配电单元16的整流电路212(即第一整流电路)；市电供电支路包括市电配电电路220、连接市电配电电路220的开关电源222及连接开关电源222与直流配电单元16的整流电路212(即第三整流电路)；蓄电池供电支路包括连接直流配电单元16的蓄电池组230。以下以风力供电支路的优先级最高，市电及蓄电池供电支路依次次之为例进行解释说明。

其中，主要工作原理为：当风源良好时，风机电源能量充足，负载260由风力发电机210供电，风力发电机210输出的交流电源通过整流电路212整流为直流电后，送至升压控制电路244，再通过降压控制电路246，送至直流配电单元16以送至负载260和蓄电池组230，为负载260供电和蓄电池组230补充能量；当风源小且风机电源能量不足时，市电将经市电配电电路220、开关电源222及整流模块224(即第三整流电路)送至直流配电单元16以送至负载260和蓄电池组230，以补充风电能量的不足部分，为负载260供电和蓄电池组230补充能量。

风源不足时的详细工作原理为：风力发电机210输出的交流电，经整流电路212整流后输出的电压U1被信号采样电路240侦测到低于直流配电单元16的电压U3时，经U1与U3比较后得到的信号U4(图未示)经功率运算电路242通过软件运算后(具体操作时，运算过程可根据风力发电机的转速-功率关系曲线进行)由升压控制电路244按照对应的U0&P关系曲线跟踪风机实时最大功率，将自动跟踪电压U2进行提升，给负载和蓄电池组7提供补充电能；由于市电供电支路与风电供电支路并联，并市电支路输出的直流电压(即整流模块224的输出电压)低于自动跟踪电压U2，故处于备份补充地位(对应于上述电压最高供电优先级最高的原则)，当风力发电机供电能量不足时则由市电经整流模块224或蓄电池组230送至直流配电单元16补充风电不足部分的能量给负载供电，以实现当风力不足时，通过提高跟踪电压U2无缝切换至市电或蓄电池组供电。

风源充足时的详细工作原理为：风力发电机210的输出电压U0经整流电路212整流后输出直流电压U1，当信号采样电路240侦测到直流电压U1高于直流配电单元的电压U3时，经U1与U3比较后得到的信号U4(图未示)送至功率运算电路242通过软件运算由降压控制电路246，自动跟踪直流配电单元母排的(均、浮充)电压U3和风机的实时最大功率，按照U0&P功率曲线关系进行综合调整(此时升压控制电路244的作用相当于一个缓冲和功率调整电路)，给负载260和蓄电池组230补充能量；当风源充足时，全部设备及蓄电池组7的补充电能均由风力发电机提供，市电处于热备份状态。

风电供电支路不工作时的原理为：当无风、风电设备故障、风力发电机210超速被保护等原因出现风力发电机210无电输出时，由于自动跟踪电压U2源于风力发电机210输出的电能，故自动跟踪电压U2按照U0&P功率曲线关系下降；风力发电机210无电输出时，自动跟踪电压此时，蓄电池组230补充能量或由市电供电支路执行自动弥补能量的不足或自动承担全部供电任务，以保证不间断地给负载6提供电源和蓄电池组7补充能量。

本领域技术人员可以理解，本实用新型采取的技术方案可适用于多个不同性质电源，如：风电、光伏、蓄电池组、市电、油机等，可根据设计需要设定各个电源的供电顺序，并实现电流的无间隙软切换供电，上述方案在设置电源供电优先级的情况下，无间隙的软切换可以保证优先级最高的绿色能源在功率不足的时候仍能继续供电，其他支路补充供电，即可以最大限度地有效利用绿色能源，市电为补充电源、油机为应急电源程序供电方式。

本实施例中，通过升压控制电路244和降压控制电路246根据信号采样电路240采样的被跟踪并联支路中的电源输出电压、电流或功率对应提升或降压该并联支路的输出电压，以使其他并联支路供电，各并联支路以电压差的方式进行输出电流的转换，实现多电源并联供电***中电流的无间隙软切换，避免了现有技术的硬切换(电器切换)，实现了供电***的稳定性、安全性和最小的维护工作量等问题；由于使用了能源功率跟踪技术，故可对多电源并联***中的相对独立电源进行功率跟踪和电源电位编程排序为实现为负载供电，即在多电源直流并联***中，实现被跟踪的电源按约定程序进行供电和最大化利用某一能源，便于绿色能源优先和充分利用。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多电源并联供电***，其特征在于，包括：

直流配电单元，用于为负载供电；

至少两个电源并联至所述直流配电单元以形成至少两个并联支路；

至少一个功率跟踪控制单元，每一功率跟踪控制单元连接所述至少两个并联支路中的一被控并联支路及所述直流配电单元，用于在所述被控并联支路的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于所述直流配电单元的电压、电流或功率时，增大所述被控并联支路的输出电压至第一电压，所述第一电压小于所述直流配电单元的最大工作电压且大于所述被控并联支路之外的并联支路的供电电压。

2.根据权利要求1所述的多电源并联供电***，其特征在于，还包括电源优先级控制单元，连接所述至少两个并联支路，用于通过预设所述至少两个并联支路的输出电压或功率来确定所述至少两个并联支路的供电优先级。

3.根据权利要求1或2所述的多电源并联供电***，其特征在于，所述功率跟踪控制单元包括：

信号采样电路，用于采样所述被控并联支路的电源输出电压和所述直流配电单元的电压，或采样所述被控并联支路的电源输出电流及所述直流配电单元的电流，或采样所述被控并联支路的电源输出电流、电源输出电压及所述直流配电单元的电流、电压；

功率运算电路，连接所述信号采样电路，用于根据所述被控并联支路的电源输出电压和所述直流配电单元的电压，或者所述被控并联支路的电源输出电流及所述直流配电单元的电流；或者所述被控并联支路的电源输出电流、电源输出电压及所述直流配电单元的电流、电压确定功率控制信息；

升压控制电路，连接所述功率运算电路，用于在所述被控并联支路中的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应低于所述直流配电单元的电压、电流或功率时，根据所述功率控制信息增大所述被控并联支路的输出电压至所述第一电压。

4.根据权利要求3所述的多电源并联供电***，其特征在于，所述功率跟踪控制单元还包括：

降压控制电路，连接所述功率运算电路，用于在所述被控并联支路中的电源输出电压、电源输出电流或电源输出功率对应高于所述直流配电单元的电压、电流或功率时，根据所述功率控制信息降低所述被控并联支路的输出电压。

5.根据权利要求1或2所述的多电源并联供电***，其特征在于，所述至少两个并联支路包括风力供电支路或光伏供电支路，所述风力供电支路包括风力发电机及连接所述风力发电机与所述直流配电单元的第一整流电路，所述光伏供电支路包括光伏发电机及连接所述光伏发电机与所述直流配电单元的第二整流电路。

6.根据权利要求5所述的多电源并联供电***，其特征在于，所述至少两个并联支路还包括市电供电支路，所述市电供电支路包括市电配电电路、连接所述市电配电电路的开关电源及连接所述开关电源与所述直流配电单元的第三整流电路。

7.根据权利要求6所述的多电源并联供电***，其特征在于，所述至少两个并联支路还包括蓄电池供电支路，所述蓄电池供电支路包括连接所述直流配电单元的蓄电池组。

8.根据权利要求7所述的多电源并联供电***，其特征在于，所述至少两个并联支路还包括油机供电支路。

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