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一種電源控制系統的制作方法

文檔序號:29687883發布日期:2022-04-14 22:42來源:國知局
一種電源控制系統的制作方法

1.本實用新型屬于電源管理技術領域,具體涉及一種電源控制系統。


背景技術:

2.隨著電子設備以及物聯網技術的發展,野外無人值守的觀測站逐漸成為天氣監測、地震監測、安全監測等領域中一種觀測手段。觀測站中的監測設備運行穩定性和可靠性對觀測質量至關重要。觀測站不僅受環境考驗,而且受建設條件影響,一般野外在線監測站的供電中不會備用專業變壓器,多以配電網尚直接獲取輸入性電源來滿足或者以太陽能、風能滿足系統供電需求。因此,為保障野外觀測系統內監測設備連續穩定運行,需要提供穩定可靠的供電電源。
3.目前供電電源控制一般采用電源監控系統,一般的電源監控系統包括電源開關參數及狀態檢測、蓄電池狀態及充放電控制、發電機組運行狀態檢測,例如,公告號為cn102306944b的專利文獻公開的一種災害地質監測儀器專用的智能蓄電池管理器。
4.隨著網絡技術的發展,電源監控系統具備網絡傳輸功能,能實現遠距離、大范圍分布。一些小型化的電源監控系統還可以同時適用于ac-dc、dc-dc、dc-ac和ac-ac四類電源,基本實現了電源監控智能管理的需求。但是,在電源監控中仍然存在冗余供電能源浪費的問題,尤其是一些偏遠地區監測系統的供電上。目前的電源監控系統僅能保障供電不斷,但沒有考慮冗余供電模塊的壽命以及綠色能源的優先使用問題,造成了野外觀測系統中供電浪費或者運行成本較高。


技術實現要素:

5.基于現有技術中存在的上述缺點和不足,本實用新型的目的之一是至少解決現有技術中存在的上述問題之一或多個,換言之,本實用新型的目的之一是提供滿足前述需求之一或多個的一種電源控制系統,以合理化、智能化、低能耗為原則,具有供電方式優先選擇功能,操作簡單,能有效利用電力來源,提高各供電設備的使用壽命,且能有效監控輸出參數,解決野外無人值守觀測系統中供電成本高、高能耗的問題。
6.為了達到上述實用新型目的,本實用新型采用以下技術方案:
7.一種電源控制系統,包括:
8.中央控制模塊;
9.人機交互模塊,與中央控制模塊信號連接,用于輸入控制命令;
10.輸入控制模塊,與中央控制模塊信號連接,用于根據控制命令控制第一目標電源類型的輸入;其中,第一目標電源類型為交流電或直流電;
11.冗余備電模塊,與中央控制模塊信號連接,用于根據控制命令控制備用電源的輸入;
12.輸出控制模塊,與中央控制模塊信號連接,用于根據控制命令控制第二目標電源類型的輸出;其中,第二目標電源類型為交流電或直流電。
13.作為優選方案,所述輸入控制模塊包括交流輸入端、直流輸入端、第一電壓檢測模塊和控制開關,交流輸入端用于連接市電,直流輸入端用于連接太陽能光伏板或風力發電機,交流輸入端和直流輸入端分別連接第一電壓檢測模塊,第一電壓檢測模塊用于檢測交流輸入端、直流輸入端的電壓信息并將其傳輸至中央控制模塊;交流輸入端和直流輸入端的輸出端通過控制開關連接至中央控制模塊;
14.中央控制模塊根據電壓信息并通過控制開關控制交流電的輸入與直流電的輸入之間的切換。
15.作為優選方案,所述冗余備電模塊包括輸入開關、輸出開關、蓄電池和第二電壓檢測模塊,中央控制模塊分別通過輸入開關和輸出開關連接蓄電池,蓄電池連接第二電壓檢測模塊,第二電壓檢測模塊用于檢測蓄電池的電壓并傳輸至中央控制模塊。
16.作為優選方案,所述輸出控制模塊包括電源變換器、直流輸出端、交流輸出端和電流電壓檢測模塊,中央控制模塊連接電源變換器,電源變換器分別連接直流輸出端和交流輸出端,直流輸出端和交流輸出端分別連接電流電壓檢測模塊,電流電壓檢測模塊用于檢測第二目標電源類型輸出的電流和電壓并傳輸至中央控制模塊。
17.作為優選方案,所述電源變換器包括ac-ac變換器、ac-dc整流器、dc-dc變換器和dc-ac逆變器,ac-ac變換器分別與中央控制模塊、交流輸出端連接,ac-dc整流器分別與中央控制模塊、直流輸出端連接,dc-dc變換器分別與中央控制模塊、直流輸出端連接,dc-ac逆變器分別與中央控制模塊、交流輸出端連接。
18.作為優選方案,所述直流輸出端和/或交流輸出端的數量有多個。
19.作為優選方案,所述人機交互模塊為觸摸屏,用于輸入第一目標電源類型、第二目標電源類型以及電壓范圍、備用電源的定時工作時間以構成控制命令,還用于顯示中央控制模塊接收的電壓及電流信息。
20.作為優選方案,電源控制系統,還包括網絡通訊模塊,與中央控制模塊信號連接,用于將中央控制模塊接收的電壓及電流信息傳輸至遠程數據端。
21.作為優選方案,所述網絡通訊模塊包括無線通信模塊和鋰電池,無線通信模塊用于中央控制模塊與遠程數據端通信連接,鋰電池用于對無線通信模塊和中央控制模塊供電。
22.本實用新型與現有技術相比,有益效果是:
23.(1)交直流輸入控制,根據實際需求可控制交流或直流輸入優先,并通過電壓檢測可實現交直流輸入自動切換,不僅保障了供電的連續性,同時有效利用綠色能源,避免交流與直流同時供電的能源浪費情況;
24.(2)冗余備電模塊可在線自動充放電,無需人工維護保養,提高了蓄電池的使用壽命,同時達到了節能效果;
25.(3)通過無線網絡傳輸電源控制系統的電源輸入、輸出情況,便于操作人員判斷野外在線監測系統的供電是否正常,且可在電源控制系統故障時或者交直流電均無輸入時提供報警信息,方便操作人員判斷故障原因,提高運維效率。
附圖說明
26.圖1是本實用新型實施例的電源控制系統的構架圖;
27.圖2是本實用新型實施例的電源控制系統的控制方法的流程圖。
具體實施方式
28.為了更清楚地說明本實用新型實施例,下面將對照附圖說明本實用新型的具體實施方式。顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖,并獲得其他的實施方式。
29.如圖1所示,本實用新型實施例的電源控制系統,包括中央控制模塊1、輸入控制模塊、輸出控制模塊、冗余備電模塊、人機交互模塊5和網絡通訊模塊,具體地,人機交互模塊與中央控制模塊信號連接,用于輸入控制命令;輸入控制模塊與中央控制模塊信號連接,用于根據控制命令控制第一目標電源類型的輸入;其中,第一目標電源類型為交流電或直流電;冗余備電模塊與中央控制模塊信號連接,用于根據控制命令控制備用電源的輸入;輸出控制模塊與中央控制模塊信號連接,用于根據控制命令控制第二目標電源類型的輸出;其中,第二目標電源類型為交流電或直流電。
30.其中,輸入控制模塊包括交流輸入端2-1、直流輸入端2-2、電壓檢測模塊2-3和控制開關2-4,交流輸入端2-1用于連接110~240v市電,直流輸入端2-2用于連接太陽能光伏板或風力發電機,交流輸入端2-1和直流輸入端2-2分別連接電壓檢測模塊2-3,電壓檢測模塊2-3用于檢測交流輸入端、直流輸入端的電壓信息并將其傳輸至中央控制模塊1;交流輸入端和直流輸入端的輸出端通過控制開關2-4連接至中央控制模塊1,以便通過控制開關2-4控制交流電或直流電或無電的輸入;另外,中央控制模塊1根據電壓信息并通過控制開關控制交流電的輸入與直流電的輸入之間的切換;具體地,操作人員選擇優先供電模式,如果交流供電優先,則交流輸入端開啟,當電壓檢測模塊2-3檢測電壓為零時,中央控制模塊控制開啟直流輸入端;如果直流電供電優先,則直流輸入端開啟,當電壓檢測模塊2-3檢測電壓低于10v時,中央控制模塊控制開啟交流輸入端;最終實現交流電的輸入與直流電的輸入之間的切換,不僅保障了供電的連續性,同時有效利用綠色能源,避免交流與直流同時供電的能源浪費情況。
31.本實用新型實施例的輸出控制模塊包括電源變換器3-1、直流輸出端3-2、交流輸出端3-3和電流電壓檢測模塊3-4,中央控制模塊1連接電源變換器3-1,電源變換器3-1分別連接直流輸出端3-2和交流輸出端3-3,直流輸出端3-2和交流輸出端3-3分別連接電流電壓檢測模塊3-4,電流電壓檢測模塊3-4用于檢測第二目標電源類型輸出的電流和電壓并傳輸至中央控制模塊1。其中,電源變換器包括ac-ac變換器、ac-dc整流器、dc-dc變換器和dc-ac逆變器,ac-ac變換器分別與中央控制模塊、交流輸出端連接,ac-dc整流器分別與中央控制模塊、直流輸出端連接,dc-dc變換器分別與中央控制模塊、直流輸出端連接,dc-ac逆變器分別與中央控制模塊、交流輸出端連接;具體根據輸入控制模塊的輸入方式以及輸出控制模塊連接的負載設備,中央控制模塊1控制電源變換器的工作和輸出電壓范圍。
32.當交流電輸入時:若負載設備為交流電設備,電源變換器的ac-ac變換器工作;若負載設備為直流電設備,ac-dc整流器工作。
33.當直流電輸入時:若負載設備為交流電設備,電源變換器的dc-ac逆變器工作;若負載設備為直流電設備,dc-dc變換器工作。
34.另外,電源變換器根據中央控制模塊1的控制命令調節輸出的電壓范圍。
35.本實用新型實施例的上述直流輸出端和/或交流輸出端的數量有多個,各對多個負載設備進行區分供電。
36.本實用新型實施例的冗余備電模塊包括輸入開關4-1、輸出開關4-2、蓄電池4-3和電壓檢測模塊4-4,中央控制模塊1分別通過輸入開關4-1和輸出開關4-2連接蓄電池4-3,蓄電池4-3連接電壓檢測模塊4-4,電壓檢測模塊4-4用于檢測蓄電池4-3的電壓并傳輸至中央控制模塊;
37.當電壓檢測模塊4-4檢測到蓄電池的電壓低于第一電壓閾值時,輸入開關4-1打開,中央控制模塊1控制對蓄電池4-3充電;
38.當電壓檢測模塊4-4檢測到蓄電池的電壓高于第二電壓閾值時,輸入開關4-1關閉,停止對蓄電池4-3充電,防止過充,提升蓄電池的壽命;
39.當電壓檢測模塊2-3檢測的交流輸入端及直流輸入端的電壓均為零時,中央控制模塊1控制輸出開關4-2打開,以將蓄電池4-3作為備用電源并進行輸入,實現備用電源供電。
40.本實用新型實施例的人機交互模塊5用于操作人員向電源控制系統輸出控制命令。具體地,人機交互模塊5為觸摸屏,用于輸入第一目標電源類型、第二目標電源類型以及電壓范圍、備用電源的定時工作時間以構成控制命令,還用于顯示中央控制模塊接收的電壓及電流信息,便于現場查看。
41.本實用新型實施例的網絡通訊模塊與中央控制模塊信號連接,用于將中央控制模塊接收的電壓及電流信息傳輸至遠程數據端。具體地,網絡通訊模塊包括無線通信模塊(以4g模塊6-1示例說明,還可以為5g模塊等)和鋰電池6-2,4g模塊6-1用于中央控制模塊與遠程數據端通信連接,鋰電池6-2用于對無線通信模塊和中央控制模塊供電。當交直流電均無輸入或者電源控制系統故障時,鋰電池6-2短暫供電,使中央控制模塊的故障信息通過4g模塊傳送至遠程數據端,以便進行遠程報警。
42.本實用新型實施例的中央控制模塊是以微處理器為核心控制各功能模塊的運行,中央控制模塊接收人機交互模塊的命令,根據供電優選通過輸入控制模塊中的電壓檢測模塊控制交流和直流輸入,根據負載設備的類型控制輸出控制模塊的電源變換器的輸出電壓范圍,并接收電流電壓檢測模塊檢測,中央控制模塊控制冗余備電模塊的輸入開關和輸出開關對蓄電池進行充放電,人機交互模塊和網絡通訊模塊向操作人員或者遠程數據端顯示電源控制系統的運行情況。
43.另外,如圖2所示,本實用新型實施例的電源控制系統的控制方法,包括:
44.根據輸入的第一目標電源類型,中央控制模塊控制交流電或直流電的輸入;若為交流電的輸入,當第一電壓檢測模塊檢測的電壓為零時,中央控制模塊控制切換為直流電的輸入;若為直流電的輸入,當第一電壓檢測模塊檢測的電壓低于10v時,中央控制模塊控制切換為交流電的輸入;具體地,操作人員選擇優先供電模式,中央控制模塊控制連接交流電或直流電,電壓檢測模塊檢測電壓,當電壓檢測供電異常時,中央控制模塊控制連接另一供電。其中,若交流供電優先時,則交流輸入端開啟,當電壓檢測模塊檢測電壓為0時,中央控制模塊控制開啟直流輸入端;若直流電供電優先時,則直流輸入端開啟,當電壓檢測模塊檢測電壓低于10v時,中央控制模塊控制開啟交流輸入端,實現切換。
45.根據負載類型選擇第二目標電源類型以及電壓范圍,中央控制模塊控制電源變換器向各直流輸出端或交流輸出端進行第二目標電源類型的輸出,并通過電流電壓檢測模塊監測第二目標電源類型輸出的電流和電壓;
46.設置備用電源的定時工作時間,當到達設定的工作時間,中央控制模塊關閉第一目標電源類型的輸入,打開冗余備電模塊的輸出開關,以進行備用電源的輸入;
47.當蓄電池的電壓低于10v,輸出開關關閉,中央控制模塊控制第一目標電源類型的輸入,冗余備電模塊的輸入開關打開,以對蓄電池進行充電;
48.當蓄電池的電壓高于12v,冗余備電模塊的輸入開關關閉;
49.當第一電壓檢測模塊檢測的交流輸入端及直流輸入端的電壓均為零時,中央控制模塊控制輸出開關打開,以將蓄電池作為備用電源并進行輸入;
50.中央控制模塊接收的電壓及電流信息(即采集信息)通過網絡通訊模塊的通信模塊傳輸至遠程數據端(即客戶端);
51.當電源控制系統存在故障時,例如,輸入控制模塊和冗余備電模塊均無法提供電源時,或者其他故障造成電源控制系統無法正常運行時,網絡通訊模塊的鋰電池對中央控制模塊和無線通信模塊短暫供電,以使故障信息無線傳輸至遠程數據端從而實現報警。
52.以上所述僅是對本實用新型的優選實施例及原理進行了詳細說明,對本領域的普通技術人員而言,依據本實用新型提供的思想,在具體實施方式上會有改變之處,而這些改變也應視為本實用新型的保護范圍。
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