一种风力发电用一体化电源系统的监控装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种风力发电用一体化电源系统的监控装置，包括：中控模块（1），通信总线（2），市用交流电源监控模块（3），AC/DC监控模块（4），UPS监控模块（5），DC/AC模块监控模块（6），DC/DC模块监控模块（7），直流电源管理模块（8）。本装置将分散的模块进行集中管理，同时实时的监视一体化电源的各个模块的运行情况，通过直流电源管理模块对各模块的直流侧进行统一协同管理，优化了电源的运行模式，提高了各个模块的效率，避免将供电压力集中在某个模块上，从而延长了整个系统的使用寿命。
【专利说明】—种风力发电用一体化电源系统的监控装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种风力发电用一体化电源系统的监控装置。
【背景技术】
[0002]很多小型风力发电装置(百瓦级)属于间歇能源利用，风环境经常变化，除部分发电直接并网情况外，很多场合均需要与之配套蓄电系统。蓄电系统是风力发电装置整套系统中核心部件之一，其寿命直接影响到整套发电装置的寿命，小型风力发电装置及用电设备往往存在高频率特性，即经常要充电放电，因此蓄电系统必须面临高频次的充放电。虽然铅酸蓄电池容量高，成本低，但其充放电循环次数过少，80%D0D (D0D,放电深度)时为400次，通常1-2年必须更换蓄电池组，蓄电池的成本占整套系统的15-25%，因其短寿命带来的维护成本颇高。
[0003]随着技术的发展，电力一体化智能电源系统已经广泛的应用于风力发电厂，典型的电力一体化电源系统，包括:AC/DC整流模块，用于将市电转变为直流电，具有蓄电池组的UPS电源，用作风力发电启动电源或风力不足时的辅助电源；DC/DC变换模块以及DC/AC逆变模块，用于将整流模块的直流电转换成设备所需要直流/交流电。
[0004]随着一体化智能电源系统的推广，市场上对一体化智能电源的监控系统的需求日益剧烈，传统的电力系统的电源监控装置缺乏对AC/DC模块、UPS模块、DC/DC模块和DC/AC模块的统一监控，尤其是对于UPS的蓄电池组、AC/DC整流模块以及DC/DC和DC/AC之间的统一调度和配合方面存在困难。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种风力发电用一体化电源系统的监控装置，通过该监控装置，可以实时的获知一体化电源系统的运行状态，统一协调控制好一体化电源系统的各个模块的工作。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种一种风力发电用一体化电源系统的监控装置，该监控装置包括:
[0007]市用交流电源监控模块，用于监控输入到一体化电源系统的使用交流电的电压、频率的变化；
[0008]AC/DC监控模块，用于监视AC/DC模块的直流侧输出电压的变化，并控制整流电路的输入和输出；
[0009]UPS监控模块，用于监视UPS的运行状态，并控制UPS的输入和输出；
[0010]DC/AC模块监控模块，用于监视DC/AC模块的运行状态，并控制逆变电路的输入和输出；
[0011]DC/DC模块监控模块，用于监视DC/DC模块的运行状态，并控制斩波电路的输入和输出；
[0012]直流电源管理模块，用于协调UPS蓄电池组的充放电、AC/DC模块直流输出、以及DC/DC和DC/AC的直流输入，以便统一上述四个模块的直流侧，使得一体化电源系统运行在最佳状态；
[0013]中控模块，包括显示设备、输入设备和控制设备，用于显示上述各个模块的运行状态，设定和发出控制指令；
[0014]通信总线，用于连接上述市用交流电源监控模块、AC/DC监控模块、UPS监控模块、DC/AC模块监控模块、DC/DC模块监控模块、直流电源管理模块，将上述模块的信息传输给中控模块以及将中控模块的指令发送给上述各个监控模块，并用于上述各个模块之间的通?目。
[0015] 优选的，所述直流电源管理模块包括:
[0016]当前各模块直流侧电压获知单元，用于从具有直流侧的模块中获知实时的电压数据；
[0017]蓄电池组运行监管单元，用于从UPS监控模块获知UPS蓄电池组的运行参数，并根据所述运行参数控制蓄电池的充电和放电；
[0018]直流电压分配单元，根据中控模块的指令，控制各模块直流侧的输入或输出；
[0019]预警单元，用于在检测到各模块直流侧处于不正常运行状态时，向中控模块发出预警。
[0020]优选的，上述蓄电池运行监管单元包括:
[0021]蓄电池组体温获知器，用于实时监测蓄电池组体温；
[0022]蓄电池组端电压获知器，用于实时监测蓄电池组端电压；
[0023]充电管理器，根据设定的充电曲线以及实时的蓄电池电压及体温等参数控制AC/DC模块对蓄电池组进行充电；
[0024]放电管理器，根据中控模块的指令控制对上述各个模块的直流侧供应直流电，并在蓄电池欠压以及过热状态下向中控模块发出预警。
[0025]本发明提供的监控装置，将分散的模块进行集中管理，同时实时的监视一体化电源的各个模块的运行情况，通过直流电源管理模块对各模块的直流侧进行统一协同管理，优化了电源的运行模式，提高了各个模块的效率，避免将供电压力集中在某个模块上，从而延长了整个系统的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1示出了本发明的一种风力发电用一体化电源系统的监控装置；
[0027]图2示出了图1中装置中的直流电源管理模块的组成；
[0028]图3示出了图2中直流电源管理模块的蓄电池运行监管单元的具体构成。
【具体实施方式】
[0029]参见图1，本发明的一种风力发电用一体化电源系统的监控装置包括:中控模块1，该中控模块可以包括显示设备、输入设备、存储设备和控制设备等；通信总线2，用于本系统各个部件之间的通信，其可以使用包括使用RS232或RS485或Ethernet等在内的通信协议进行通信，该总线优选由光纤组成；市用交流电源监控模块3，用于远程监控220V市用交流电源13，可以替换的，该交流电源也可以为其他电压等级的市用交流电；AC/DC监控模块4，用于监视AC/DC模块14的直流侧输出电压的变化，并控制整流电路的输入和输出，该整流电源14可以为半桥整流电源也可以为全桥整流电源，该AC/DC监控模块4包括整流信号发生单元、直流电流电压检测单元、交流电压检测单元、通信单元以及功率因素校正单元；UPS监控模块5，用于监视UPS15的运行状态，并控制UPS15的输入和输出，该UPS15包括由铅酸蓄电池组或锂电池组或其他任何二次蓄能电池组的蓄电池组；DC/AC模块监控模块6，用于监视DC/AC模块16的运行状态，并控制逆变电路的输入和输出，DC/AC模块16可以为现有技术中任意拓扑结构的逆变器，该DC/AC模块监控模块6包括逆变器控制单元、逆变器电压电流检测单元以及通信单元；DC/DC模块监控模块7，用于监视DC/DC模块17的运行状态，并控制斩波电路的输入和输出，该DC/DC模块可以为包括boost斩波电路在内的任何可以实现直流-直流变换的电路，该直流/直流变换器监控装置7可包括直流-直流变换控制单元、直流电压电流检测单元和通信单元；直流电源管理模块8，用于协调UPS15蓄电池组的充放电、AC/DC模块14直流输出、以及DC/DC模块16和DC/AC模块17的直流输入，以便统一上述四个模块的直流侧，使得一体化电源系统运行在最佳状态。
[0030]上述中控模块1，用于存储其他各模块上传的监测数据，显示上述各个模块的运行状态，并设定和发出控制指令。上述通信总线2，用于连接上述市用交流电源监控模块3、AC/DC监控模块4、UPS监控模块5、DC/AC模块监控模块6、DC/DC模块监控模块7、直流电源管理模块8，将上述模块的信息传输给中控模块以及将中控模块的指令发送给上述各个监控模块，并用于上述各个模块之间的通信。
[0031]参见图2，所述直流电源管理模块8包括:当前各模块直流侧电压获知单元81，用于从具有直流侧的模块中获知实时的电压数据，这些具有直流侧的模块包括AC/DC模块14，UPS15、DC/DC模块16和DC/AC模块17，直流侧电压获知单元分别从AC/DC监控模块4，UPS监控模块5、DC/DC模块监控模块6和DC/AC监控模块7的直流电压检测单元中获知AC/DC模块14，UPS15、DC/DC模块16和DC/AC模块17的直流电压的实时数据。
[0032]所述直流电源管理模块8还包括蓄电池运行监管单元82，用从UPS监控模块5获知UPS蓄电池组的运行参数，这些运行参数可以包括但不限于:电池组端电压，电池组运行温度，电池组容量等，并根据所述运行参数控制蓄电池组的充电和放电。
[0033]所述直流电源管理模块8进一步包括直流电压分配单元83，根据中控模块I的指令，控制各模块直流侧的输入或输出。例如用户需要使用48V直流电作为通信电源时，可通过中控模块I向直流电源管理模块8发出指令，电源管理模块8将指令分派给直流电压分配单元83，直流电压分配单元83根据直流侧电压获知单元81获取的AC/DC模块14的直流侧电压信息确定是否将AC/DC模块14的直流电压输出到DC/DC模块17的直流电压输入端，如果确定AC/DC模块14的直流侧电压能够维持正常输出，那么将由AC/DC模块14为DC/DC模块供电，如果确定AC/DC模块14的直流侧电压不能够维持正常输出(比如市用交流电压不稳定或者发生断电)，则有UPS15向DC/DC模块17供电，在直流电压分配单元83分配向DC/DC模块17分配好直流供电模块后(AC/DC模块或UPS),该直流电压分配单元83会同时向DC/DC监控模块发出向通信负载供电的指令，然后由DC/DC监控模块7控制DC/DC模块17的占空比，从而向通信负载输出48V的直流电压。同样直流电压分配单元83也可以通过类似的方法向DC/AC模块16分配直流电压。
[0034]所述直流电源管理模块8进一步包括预警单元84，用于在检测到各模块直流侧处于不正常运行状态时，向中控模块I发出预警，例如直流侧电压获知单元81发现AC/DC模块的直流侧电压欠压或则UPS蓄电池组端电压欠压时，预警单元会向中控模块I发出预警。
[0035]参见图3，该蓄电池运行监管单元82包括:蓄电池组体温获知器821，用于实时监测蓄电池组体温，蓄电池组的体温可以通过安装在蓄电池组外壳上的温度传感器检测到，并通过例如光纤的通信线传输给该蓄电池组体温获知器821 ;蓄电池组端电压获知器822，蓄电池组的端电压可以通过安装在蓄电池组输出端的电压传感器检测，并通过例如光纤的通信线传输给该蓄电池组端电压获知器822，用于实时监测蓄电池组端电压；充电管理器823，根据设定的充电曲线以及实时的蓄电池组端电压及体温等参数控制AC/DC模块14对蓄电池组进行充电；放电管理器824，根据直流电压分配单元的指令控制对上述各个模块的直流侧供应直流电，并在蓄电池欠压以及过热状态下通过预警单元84发出预警。
[0036]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种风力发电用一体化电源系统的监控装置，该监控装置包括: 市用交流电源监控模块，用于监控输入到一体化电源系统的使用交流电的电压、频率的变化； AC/DC监控模块，用于监视AC/DC模块的直流侧输出电压的变化，并控制整流电路的输入和输出； UPS监控模块，用于监视UPS的运行状态，并控制UPS的输入和输出； DC/AC模块监控模块，用于监视DC/AC模块的运行状态，并控制逆变电路的输入和输出； DC/DC模块监控模块，用于监视DC/DC模块的运行状态，并控制斩波电路的输入和输出； 直流电源管理模块，用于协调UPS蓄电池组的充放电、AC/DC模块直流输出、以及DC/DC和DC/AC的直流输入，以便统一上述四个模块的直流侧，使得一体化电源系统运行在最佳状态； 中控模块，包括显示设备、输入设备和控制设备，用于显示上述各个模块的运行状态，设定和发出控制指令； 通信总线，用于连接上述市用交流电源监控模块、AC/DC监控模块、UPS监控模块、DC/AC模块监控模块、DC/DC模块监控模块、直流电源管理模块，将上述模块的信息传输给中控模块以及将中控模块的指令发送给上述各个监控模块，并用于上述各个模块之间的通信。
2.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述直流电源管理模块包括: 当前各模块直流侧电压获知单元，用于从具有直流侧的模块中获知实时的电压数据；蓄电池组运行监管单元，用于从UPS监控模块获知UPS蓄电池组的运行参数，并根据所述运行参数控制蓄电池的充电和放电； 直流电压分配单元，根据中控模块的指令，控制各模块直流侧的输入或输出； 预警单元，用于在检测到各模块直流侧处于不正常运行状态时，向中控模块发出预警。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于上述蓄电池运行监管单元包括: 蓄电池组体温获知器，用于实时监测蓄电池组体温； 蓄电池组端电压获知器，用于实时监测蓄电池组端电压； 充电管理器，根据设定的充电曲线以及实时的蓄电池电压及体温等参数控制AC/DC模块对蓄电池组进行充电； 放电管理器，根据中控模块的指令控制对上述各个模块的直流侧供应直流电，并在蓄电池欠压以及过热状态下向中控模块发出预警。
【文档编号】H02J13/00GK103887883SQ201410132248
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】杨凯成, 彭正昌, 廖勇军 申请人:深圳市立创电源有限公司