应急太阳能多机并联数字电源系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种应急太阳能多机并联数字电源系统，该系统包括一台主太阳能应急电源、n台从太阳能应急电源和并联控制总线；主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均内嵌有控制模块；主太阳能应急电源的控制模块通过并联控制总线分别与从太阳能应急电源的控制模块并联连接；其中n为等于或大于30的自然数。本发明主太阳能应急电源和从太阳能应急电源并联成更大容量的电源系统，该系统使得电功率得到了很大的提高，缩短了充电时间。且能满足大功率输出和长时间用电的需求及在各种恶劣天气情况和应急情况下均能及时提供电力。
【专利说明】应急太阳能多机并联数字电源系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能应用领域，尤其涉及一种应急太阳能多机并联数字电源系统。【背景技术】
[0002]太阳能电源作为一种特殊情况下的备用电源，充分合理的利用太阳能是解决能源短缺和环境污染问题的重要途径。为了充分与方便的利用太阳能资源，对太阳能移动系统的研究和开发已经成为各个国家研究的焦点，近年来，太阳能光伏技术和光伏产业迅速发展，利用太阳能为手机、笔记本等高新产品充电已经非常普遍，而且在远离城镇的高山、峡谷、草原等电力供应不足的场所使用太阳能就很方便。然而现有的太阳能应急电源的使用包括以下缺陷:
[0003]1、现有的太阳能应急电源是单独使用的，因此对于一些需要大功率输出的用电设备，该电源就会因用电供应不足而导致不能使用；
[0004]2、当出现阴雨天气造成太阳光线不足，如果总是依靠太阳光供电的话，势必会影响一些工作的正常运行；
[0005]3、若现有的太阳能应急电源在一些偏远的野外进行工作的话，使用者不能随时随地的知道该应急电源的工作情况。
【发明内容】
[0006]针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种操作简单、使用安全、可操作性强、充电效率高、输出交流电压稳定可靠、输出功率大且具有多种充电方式的应急太阳能多机并联数字电源系统。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种应急太阳能多机并联数字电源系统，包括一台主太阳能应急电源、η台从太阳能应急电源和并联控制总线；所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均内嵌有控制模块；所述主太阳能应急电源的控制模块通过并联控制总线分别与从太阳能应急电源的控制模块并联连接；其中η为等于或大于30的自然数；
[0008]所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括中央控制模块、光伏电池模块、蓄能电池的扩展接口、充/放电控制模块、蓄能电池模块、报警模块、逆变模块、AC交流充电模块和多电压DC直流输出模块；所述光伏电池模块和蓄能电池的扩展接口分别与充/放电控制模块电连接，所述充/放电控制模块通过蓄能电池模块与逆变模块电连接，所述报警模块和多电压DC直流输出模块分别与蓄能电池模块电连接，所述AC交流充电模块分别与逆变模块和充/放电控制模块电连接，且所述蓄能电池模块和逆变模块分别与中央控制模块相交互电连接；
[0009]所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括OLED显示模块、北斗星及GPS定位模块和3G/4G无线通讯模块；所述北斗星及GPS定位模块、3G/4G无线通讯模块和OLED显示模块分别与中央控制模块电连接。
[0010]其中，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括汽车车载电源充电和手摇发电机；所述汽车车载电源充电和手摇发电机分别与充/放电控制模块电连接。
[0011]其中，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源的壳体上还设有主从机识别模块，所述主从机识别模块与蓄能电池模块电连接。
[0012]其中，所述主太阳能应急电源的控制模块通过BNC接口分别与η台从太阳能应急电源的控制模块并联连接。
[0013]其中，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源的壳体上均还设有移动LED探照灯模块，所述移动LED探照灯模块与中央控制模块电连接。
[0014]其中，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括交流电接口模块；所述交流电接口模块与逆变模块电连接。
[0015]其中，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括内置的风扇和外置的散热鳍片，所述散热鳍片均匀分布在太阳能应急电源的壳体上；当应急电源使用交流电时，风扇与蓄能电池模块电连接进行散热。
[0016]其中，所述蓄能电池模块为磷酸铁锂电池模块。
[0017]其中，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括光伏电池的扩展接口，所述光伏电池的扩展接口与充/放电控制模块电连接。
[0018]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明提供的应急太阳能多机并联数字电源系统，具有以下技术效果:
[0019]1、主太阳能应急电源的控制模块通过并联控制总线分别与从太阳能应急电源的控制模块并联连接；且主太阳能应急电源与从太阳能应急电源的结构和内容完全一模一样，没有任何区别，因此太阳能应急电源的数量等于或大于30的自然数，在并联成系统之前任意一台太阳能应急电源定为主太阳能应急电源，其它为从太阳能应急电源，主太阳能应急电源和从太阳能应急电源并联成更大容量的电源系统，该系统使得电功率得到了很大的提高，缩短了充电时间。
[0020]2、太阳能应急电源包括光伏电池模块、蓄能电池的扩展接口和AC交流充电模块等多种充电模式，且实现充电并行叠加或单独充电，这样可以加快充电速度；且使得该系统能够在各种天气情况下均能及时提供电力。
[0021 ] 3、太阳能应急电源设有OLED显示模块与报警模块，OLED显示模块能够对充/放电控制模块的充电和放电状况、逆变模块的工作过程及多电压DC直流输出模块的输出电流、输出电压、输出保护或输出欠压等状态进行显示，且若上述的这些工作出现异常状况时，报警模块能及时自动进行报警，以提示使用者，起到有效的保护作用。
[0022]4、即使该系统在野外作业时，北斗星及GPS定位模块能对该系统所在的位置进行准确的定位，3G/4G无线通讯模块实现对应急太阳能多机并联数字电源系统的远程定位、监控和通讯。
[0023]本发明具有操作简单、使用安全、光照接收效率高、充电效率高、输出的AC交流电稳定可靠、输出功率大及具有多种充电方式等特点，且能满足大功率输出和长时间用电的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的应急太阳能多机并联数字电源系统的结构图；[0025]图2为本发明的太阳能应急电源的结构图。
[0026]主要元件符号说明如下:
[0027]1、从太阳能应急电源2、主太阳能应急电源
[0028]3、并联控制总线4、交流输出总线
[0029]5、中央控制模块6、光伏电池模块
[0030]7、蓄能电池的扩展接口8、充/放电控制模块
[0031]9、蓄能电池模块10、报警模块
[0032]11、逆变模块12、多电压DC直流输出模块
[0033]13、AC交流充电模块14、OLED显示模块 [0034]15、北斗星及GPS定位模块16、3G/4G无线通讯模块
[0035]17、汽车车载电源充电18、手摇发电机
[0036]19、移动LED探照灯模块20、交流电接口模块
[0037]21、光伏电池的扩展接口
【具体实施方式】
[0038]为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
[0039]请注意，在本发明中，主太阳能应急电源和从太阳能应急电源是一样结构和内容的，只是为了区分开，所以将其中一台定为主太阳能应急电源2，其余的为从太阳能应急电源1，在该系统中任意一台太阳能应急系统均可以作为主机。为了方便，下面将主太阳能应急电源I和从太阳能应急电源2统一写成太阳能应急电源。
[0040]请参阅图1-2，本发明的应急太阳能多机并联数字电源系统，包括一台主太阳能应急电源2、η台从太阳能应急电源I和并联控制总线3 ;主太阳能应急电源2和从太阳能应急电源I均内嵌有控制模块；主太阳能应急电源2的控制模块通过并联控制总线3分别与从太阳能应急电源I的控制模块并联连接；其中η为等于或大于30的自然数；
[0041]太阳能应急电源还包括中央控制模块5、光伏电池模块6、蓄能电池的扩展接口 7、充/放电控制模块8、蓄能电池模块9、报警模块10、逆变模块11、AC交流充电模块13和多电压DC直流输出模块12 ;光伏电池模块6和蓄能电池的扩展接口 7分别与充/放电控制模块8电连接，充/放电控制模块8通过蓄能电池模块9与逆变模块11电连接，报警模块10和多电压DC直流输出模块12分别与蓄能电池模块9电连接，AC交流充电模块13分别与逆变模块11和充/放电控制模块8电连接，且蓄能电池模块9和逆变模块11分别与中央控制模块5相交互电连接；
[0042]主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括OLED显示模块14、北斗星及GPS定位模块15和3G/4G无线通讯模块16 ;北斗星及GPS定位模块15、3G/4G无线通讯模块16和OLED显示模块14分别与中央控制模块5电连接。
[0043]相较于现有技术的情况，本发明提供的应急太阳能多机并联数字电源系统，具有以下技术效果:
[0044]1、主太阳能应急电源2的控制模块通过并联控制总线3分别与从太阳能应急电源I的控制模块并联连接；且主太阳能应急电源2与从太阳能应急电源I的结构一致，因此太阳能应急电源的数量等于或大于30的自然数，在将η台太阳能应急电源并联成系统之前任意一台太阳能应急电源定为主太阳能应急电源，其它从太阳能应急电源，主太阳能应急电源2和从太阳能应急电源I并联成更大容量的电源系统，该系统使得电功率得到了很大的提高，缩短了充电时间，在本发明中最小的系统容量为并联30台太阳能应急电源，并联时除了通过并联控制总线3外，还需要通过AC220V输出总线4。
[0045]2、太阳能应急电源包括光伏电池模块6、蓄能电池的扩展接口 7和AC交流充电模块13等多种充电模式，且实现充电并行叠加或单独充电，这样可以加快充电速度；且使得该系统能够在各种天气情况下均能及时提供电力。
[0046]3、太阳能应急电源均设有OLED显示模块14与报警模块10，OLED显示模块14能够对充/放电控制模块8的充电和放电状况、逆变模块11的工作过程及多电压DC直流输出模块12的输出电流、输出电压、输出保护或输出欠压等状态进行显示，且若上述的这些工作出现异常状况时，报警模块10能及时自动进行报警，以提示使用者，起到有效的保护作用。
[0047]4、即使该系统在野外作业时，北斗星及GPS定位模块15能对该系统所在的位置进行准确的定位，3G/4G无线通讯模块16实现对应急太阳能多机并联数字电源系统的远程定位、监控和通讯。
[0048]本发明具有操作简单、使用安全、光照接收效率高、充电效率高、输出AC交流电稳定可靠、输出功率大及具有多种充电方式等特点，且能满足大功率输出和长时间用电的需求。
[0049]在本实施例中，太阳能应急电源均还包括汽车车载电源充电17和手摇发电机18 ；汽车车载电源充电17和手摇发电机18分别与充/放电控制模块8电连接。手摇发电机18的输出充电功率为< 40W，汽车车载电源充电17的电压为12V。
[0050]在本实施例中，太阳能应急电源的壳体上还设有主从机识别模块(图未示)，主从机识别模块(图未示)与蓄能电池模块9电连接。系统在并机前先关掉所有的太阳能应急电源，通过并联控制总线和AC220V输出总线将所有的太阳能应急电源输出汇集到一起，先开启任何一台太阳能应急电源的主从机识别模块(图未示)作为主机即是为主太阳能应急电源，然后一一再开动其它从机，从机要能自动跟随主机相位，而且做到均流及同步；如果当出现安装错误时，在当出现异常状况，太阳能应急电源上的报警模块10发出报警信号，具有防错、容错和保护的功能。
[0051]在本实施例中，主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括内置的风扇(图未示)和外置的散热鳍片(图未示)，散热鳍片(图未示)均匀分布在主太阳能应急电源和从太阳能应急电源的壳体上；当应急电源使用交流电时，风扇(图未示)与蓄能电池模块9电连接进行散热，当没有交流电后，风扇(图未示)停止运行，依靠自身的铝壳体上的散热鳍片(图未示)进行散热。另外，主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均设计成行李箱式的箱体，箱体上设有拉杆、滚轮和支撑脚；可以通过拉杆和滚轮的作用拉动该箱体，在光伏电池模块6进行光照充电时,可以利用支撑脚将光伏电池模块6与平面形成30度的角度，使得光伏电池模块6接受到的光照面积是最大的，达到了光照效率的最大化。
[0052]在本实施例中，OLED显示模块14作为现场操作界面，太阳能应急电源I内设有与OLED显示模块14电连接的OLED控制器，且北斗星及GPS定位模块15与OLED显示模块14电连接，可以及时有效的将使用者所处的地位位置显示在OLED显示模块14上，且OLED显示屏还用于显示应急电源在操作过程中的一些数据显示，如温度、天气状况、地理位置、电池用电情况、电池充电程度等；OLED (英文名称为Organic Light Emitt ing Di splay)即有机发光显示器，在手机IXD上属于新型产品，被称誉为“梦幻显示器”。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著的节省耗电量。
[0053]在本实施例中，主太阳能应急电源2的控制模块通过BNC接口(图未示)分别与η台从太阳能应急电源I的控制模块电连接。当然，本发明并不局限于通过主太阳能应急电源2的控制模块和η台从太阳能应急电源I的控制模块通过BNC接口(图未示)电连接，还可以通过其他特殊接口连接，如果是对接口种类的改变，均属于对本发明的简单变体或者变换，落入本发明专利的保护范围。BNC(英文全称为Bayonet Nut Connector)接口可以隔绝视频输入信号，使信号个互间干扰减少，且信号带宽要比普通15针的D型接口大，可达到更佳的信号响应效果。
[0054]在本实施例中，太阳能应急电源的壳体上均还设有移动LED探照灯模块19，移动LED探照灯模块19与中央控制模块5电连接。移动LED探照灯模块19的电压电流为5V3A，可以为该使用者提供近距离照明，强光射远和求援警示等，使得使用者在各种恶劣环境和应急环境下能使用需要的功能。
[0055]在本实施例中，蓄能电池模块9为磷酸铁锂电池模块。当然，本发发明并不局限于采用蓄能电池模块9为磷酸铁锂电池模块的实施方式；蓄能电池模块9还可以是锂聚合物电池模块等其他实施方式，如果是对蓄能电池模块9的种类的改变，均属于对本发明的简单变体或者变换，落入本发明专利的保护范围。
[0056]在本实施例中，太阳能应急电源包括光伏电池的扩展接口 21，光伏电池的扩展接口 21与充/放电控制模块8电连接。当系统本身的功率容量不够时，可以通过光伏电池的扩展接口 21对系统进行快速充电。
[0057]本发明提供的应急太阳能多机并联数字电源系统，其中各要素的部分参考条件:
[0058]1、整个系统使用操作环境温度范围为:-30度?70度，防水级别为IP67以上，防震级别为:可以在任意环境使用，每台太阳能应急电源I的重量20KG左右，满足EMC电磁兼容环境，且具有防尘、防撞击的作用。当系统温度达到85度以上，系统自动停止工作，当温度低于85度时，系统自动恢复工作。
[0059]2、逆变模块11的输出规格为:220/110V AC/50/60Hz，500VA，逆变模块11可以直
接并联或也可实现与外部多机并联。
[0060]3、每台太阳能应急电源I的蓄能电池的扩展接口 7的供电电压范围为:DC37.5?60V,容量为15AH，同时最大的输出电流40A ;汽车车载电源充电的电压为9V?36V.输入电流最大20A，充电功率200W最大。
[0061]4、光伏电池模块6的输出参数为:12?100VDC之间，充电功率最大150W。
[0062]5、AC交流充电模块13的输出电压范围覆盖整个系统的电压范围，其充电功率最大550W，且该AC交流充电模块13带有电池温度检测器，可以有效检测AC交流充电模块13的温度，若温度过高时，马上停止AC交流充电模块13，有效延长了该系统的使用寿命。而且AC交流充电模块13可以通过中央控制模块控制直接给逆变模块11直接充电，起到“滤波和稳压”的作用，从而得到稳定可靠的AC交流电，保证需求AC交流电的外部设备能够在恶劣的外电环境下稳定正常工作。
[0063]6、3G/4G无线通讯模块16对外联网操作通讯口使用USB或者RJ45或者RS485接口，主太阳能应急电源2的控制模块和η台从太阳能应急电源I的控制模块的并联接口为BNC或者其它特殊接口。
[0064]7、本系统的多电压直流输出分为5V2A和12V4A这两种模式提供给外部设备使用。
[0065]8、该系统还可以利用北斗星及GPS定位进行定位，另外，北斗星及GPS定位模块15和3G/4G无线通讯模块16要作EMI处理，而3G/4G无线通讯模块16可以利用3G或OFDM无线宽带传输设备或其它通讯方式进行网络通讯。
[0066]该系统在运行过程中的一些说明:
[0067]1、多种充电方式对蓄能电池模块9进行充电时，刻实现充电并行叠加，这样可以加快充电速度，平时，该系统可以不接交流电，只需要将系统晒太阳就可以将电池充电；要想加快充电，再将交流接入系统，你是否将机器连接交流电，都可以使用其他方式单独或者同时给电池充电。
[0068]2、若系统本身带的光伏电池模块6的容量较小，可以将系统外大容量的电池板连接光伏电池的扩展接口 21，实现对系统快速充电。
[0069]3、充/放电控制模块8负责控制充电通道和放电通道的开关和控制。
[0070]4、由于充放电电流较大，每节单体电池直接串连成为一个蓄能电池模块9，蓄能电池模块9的工作电流较大，内部温度将要受到系统控制模块监控，并且，电池组要求有良好散热。逆变模块11的工作是实现和外部多机并联和本机最大功率限制，具备最大恒功率输出功能，必须根据电池组输出电压电流实现最大功率跟踪。
[0071]5、电池组的充放电状态,任意时刻电量状态都要在OLED显示模块14上显示出来。在充电和放电时，要能估计计算充电充满和放电放完的剩余时间。除了逆变过程的监控，对于其它输出电流的通道，也要完成监控，任意一个输出通道的输出电流，输出电压，输出保护，输出欠压等保护状态都要有数据显示。
[0072]6、逆变模块11的工作必须要能根据整机的主从模式来决定:即充/放电控制模块8将信号传给逆变模块11，系统通过OLED显示模块14能显示出逆变发生后的输出电压电流，并显示出电池剩余时间。
[0073]7、通过中央控制模块5的集中控制，可以提高每台太阳能应急电源及系统的工作效率。
[0074]以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，包括一台主太阳能应急电源、η台从太阳能应急电源和并联控制总线；所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均内嵌有控制模块；所述主太阳能应急电源的控制模块通过并联控制总线分别与从太阳能应急电源的控制模块并联连接；其中η为等于或大于30的自然数； 所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括中央控制模块、光伏电池模块、蓄能电池的扩展接口、充/放电控制模块、蓄能电池模块、报警模块、逆变模块、AC交流充电模块和多电压DC直流输出模块；所述光伏电池模块和蓄能电池的扩展接口分别与充/放电控制模块电连接，所述充/放电控制模块通过蓄能电池模块与逆变模块电连接，所述报警模块和多电压DC直流输出模块分别与蓄能电池模块电连接，所述AC交流充电模块分别与逆变模块和充/放电控制模块电连接，且所述蓄能电池模块和逆变模块分别与中央控制模块相交互电连接； 所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括OLED显示模块、北斗星及GPS定位模块和3G/4G无线通讯模块；所述北斗星及GPS定位模块、3G/4G无线通讯模块和OLED显示模块分别与中央控制模块电连接。
2.根据权利要求1所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括汽车车载电源充电和手摇发电机；所述汽车车载电源充电和手摇发电机分别与充/放电控制模块电连接。
3.根据权利要求1或2所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源的壳体上还设有主从机识别模块，所述主从机识别模块与蓄能电池模块电连接。
4.根据权利要求3所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述主太阳能应急电源的控制模块通过BNC接口(或者其它特殊接口)分别与η台从太阳能应急电源的控制模块并联连接。
5.根据权利要求4所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源的壳体上均还设有移动LED探照灯模块，所述移动LED探照灯模块与中央控制模块电连接。
6.根据权利要求5所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括交流电接口模块；所述交流电接口模块与逆变模块电连接。
7.根据权利要求6所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括内置的风扇和外置的散热鳍片，所述散热鳍片均匀分布在太阳能应急电源的壳体上；当应急电源使用交流电时，风扇与蓄能电池模块电连接进行散热。
8.根据权利要求1所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述蓄能电池模块为磷酸铁锂电池模块。
9.根据权利要求1所述的应急太阳能多机并联数字电源系统，其特征在于，所述主太阳能应急电源和从太阳能应急电源均还包括光伏电池的扩展接口，所述光伏电池的扩展接口与充/放电控制模块电连接。
【文档编号】H02J7/35GK103997113SQ201310053507
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年2月19日 优先权日:2013年2月19日
【发明者】聂磊, 钱峻, 薛海波, 钱炜, 谭卫平 申请人:钱炜, 谭卫平