一种电能双向流动型智能插座及其运行方法与流程

本发明涉及智能插座领域，尤其涉及一种电能双向流动型智能插座及其运行方法。

背景技术：

随着电气、电子技术的不断发展，家庭用电设备变得越来越多元，而且新能源发电也将以各种形式广泛接入电网，用电设备的多元化与新能源发电的广泛接入对家庭供电系统的要求越来越高。

在传统的家庭供电系统中，不同的用电器需要进行不同的电能变换。目前主要的解决方案是利用各种不同的电源适配器或带有适配器的插线板来满足用电设备多元化的需求。参考附图1，为传统的家庭式电路结构。目前家庭中，部分用电设备，如风扇、电灯、冰箱等，直接从220V市电上取电。随着家庭用电的多元化，越来越多的用电设备本质上需要的是直流电，如：计算机、笔记本、手机、电动车、直流变频空调等，需要将交流电转换为直流电后使用。中间这级AC-DC转换，大约消耗10％的电能。在消耗电能的同时也可能会因为适配器与电源或用电设备不匹配时产生负载损坏，严重时还会危及人身安全。同时由于常规插座不能进行能量回馈，无法接入新能源发电或储能设备。

请参考附图2，为传统插座下用电设备的接入方式，不同用电设备从常规插座取电时需要不同种类的电源适配器或电能变换模块。

常规的插座，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同形式类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，而且当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致设备损坏，严重时还会危及人身安全。而且，常规的插座不支持新能源发电或储能设备接入家庭供电系统。

因此，通过根据设备的电能类型和幅值做出相应改变，从而实现插座运行的电能与设备的电能相匹配，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电能双向流动型智能插座及其运行方法，用于根据设备的电能类型和幅值做出相应改变，从而实现插座运行的电能与设备的电能相匹配。

本发明实施例提供一种电能双向流动型智能插座，包括：双向AC/AC模块、双向DC/DC模块、CPU模块、通讯接口、传感器模块；

所述双向AC/AC模块、所述双向DC/DC模块、所述通讯接口分别与所述CPU模块连接；

所述双向AC/AC模块连接所述智能插座的输出接口连接；

所述双向DC/DC模块连接所述智能插座的输出接口连接；

所述通讯接口与所述智能插座的接口连接；

所述传感器模块分别连接所述智能插座的输出接口和所述CPU模块；

其中，所述CPU模块接收由通讯接口获取的设备所需电能的电能参数信息或设备所提供电能的电能参数信息，从而通过所述CPU模块根据电能参数信息选择所述双向AC/AC模块或所述双向DC/DC模块接通所述设备并输出符合所述设备电能参数的电能至所述设备或将所述设备提供的电能回馈至电网，所述传感器模块实时采集所述智能插座的输出接口的实时电能参数信息给所述CPU模块进行实时动态输出调整。

优选地，所述电能参数具体为电能类型和电压电流幅值。

优选地，所述智能插座还包括传感器模块；

所述传感器模块分别连接所述智能插座的输出接口和所述CPU模块，用于检测所述智能插座的输出接口的电压电流并传输至所述CPU模块。

优选地，所述设备具体为用电负载、新能源电源或者储能设备。

优选地，所述智能插座还包括：交流输入接口、直流输入接口；

所述交流输入接口的一端连接电网的交流母线，另一端连接所述双向AC/AC模块；

所述直流输入接口的一端连接电网的直流母线，另一端连接所述双向DC/DC模块。

优选地，所述通讯接口具体与所述智能插座的地线接口连接。

本发明实施例提供一种电能双向流动型智能插座运行方法，基于上述的电能双向流动型智能插座进行执行，包括：

通过CPU模块接收由通讯接口获取的设备所需电能的电能参数信息或设备所提供电能的电能参数信息；

通过CPU模块根据电能参数信息选择双向AC/AC模块或双向DC/DC模块接通设备并输出符合设备电能参数的电能至设备或将设备提供的电能回馈至电网；

通过CPU模块实时获取到传感器模块采集的来自智能插座的输出接口的实时电能参数信息，并通过所述CPU模块进行实施动态输出调整。

优选地，所述电能参数信息具体为电能类型和幅值，所述运行方法具体为：

通过CPU模块接收由通讯接口获取的设备所需电能的电能类型和幅值或设备所提供电能的电能类型和幅值；

通过CPU模块根据电能类型选择双向AC/AC模块或双向DC/DC模块接通设备，根据电能幅值控制双向AC/AC模块或双向DC/DC模块输出符合设备电能幅值的电能至设备或将设备提供的电能回馈至电网；

通过CPU模块实时获取到传感器模块采集的来自智能插座的输出接口的实时电能参数信息，并通过所述CPU模块进行实施动态输出调整。

优选地，所述运行方法之后还包括：

通过CPU模块记录由通讯接口传输至CPU模块的设备用电功率或设备发电功率。

优选地，所述通过CPU模块接收由通讯接口获取的设备所需电能的电能参数信息或设备所提供电能的电能参数信息之后还包括：

通过CPU模块判断设备所需电能的电能参数或设备所提供电能的电能参数是否符合预设的电能参数范围，若否，则控制关闭双向AC/AC模块和双向DC/DC模块。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例公开了一种电能双向流动型智能插座，通过CPU模块控制通讯接口获取设备所需的电能类型和幅值信息或设备提供的电能类型和幅值信息，从而通过CPU模块选择接通双向AC/AC模块或双向DC/DC模块，控制双向AC/AC模块或双向DC/DC模块输出符合设备电能类型和幅值的电能或将设备提供的电能回馈到电网中，所述传感器模块实时采集所述智能插座的输出接口的实时电能参数信息给所述CPU模块进行实时动态输出调整，最终实现插座运行的电能与设备的电能相匹配，满足负载用电需求多元化、新能源发电和储能设备简易接入的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为用于说明本发明实施例的传统的家庭式电路结构示意图；

图2为用于说明本发明实施例的传统插座下用电设备的接入方式；

图3为本发明实施例提供的一种电能双向流动型智能插座的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电能双向流动型智能插座运行方式的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种电能双向流动型智能插座运行方式的具体流程图；

图6为本发明实施例提供的一种电能双向流动型智能插座运用到电网中的用电设备的接入方式示意图。

其中，附图标记如下所示：

1、双向AC/AC模块；2、双向DC/DC模块；3、CPU模块；4、通讯接口；5、传感器模块。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电能双向流动型智能插座及其运行方法，用于根据设备的电能类型和幅值做出相应改变，从而实现插座运行的电能与设备的电能相匹配。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3，本发明实施例提供一种电能双向流动型智能插座，包括：双向AC/AC模块1、双向DC/DC模块2、CPU模块3、通讯接口4、传感器模块5；

双向AC/AC模块1、双向DC/DC模块2、通讯接口4分别与CPU模块3连接；

双向AC/AC模块1连接智能插座的输出接口连接；

双向DC/DC模块2连接智能插座的输出接口连接；

通讯接口4与智能插座的接口连接；

传感器模块5分别连接所述智能插座的输出接口和CPU模块3；

其中，CPU模块3接收由通讯接口4获取的设备所需电能的电能参数信息或设备所提供电能的电能参数信息，从而通过CPU模块3根据电能参数信息选择双向AC/AC模块1或双向DC/DC模块2接通设备并输出符合设备电能参数的电能至设备或将设备提供的电能回馈至电网，传感器模块5实时采集所述智能插座的输出接口的实时电能参数信息给CPU模块3进行实时动态输出调整。

电能参数具体为电能类型和电压电流幅值。

智能插座还包括传感器模块5；

传感器模块5分别连接智能插座的输出接口和CPU模块3，用于检测智能插座的输出接口的电压电流并传输至CPU模块3。

传感器模块5用于将智能插座的输出接口的电压电流信息传输至CPU模块3，从而使得CPU模块3可以分析智能插座的输出接口的电压电流信息并控制双向AC/AC模块1和双向DC/DC模块2更加准确地调整输出电压电流的幅值。当智能插座的输出接口的电压电流出现异常时，也可通过传感器模块5把此信息传送至CPU模块3使其进入报警状态进行相应的操作。

设备具体为用电负载、新能源电源或者储能设备。

智能插座还包括：交流输入接口、直流输入接口；

交流输入接口的一端连接电网的交流母线，另一端连接双向AC/AC模块1；

直流输入接口的一端连接电网的直流母线，另一端连接双向DC/DC模块2。

通讯接口4具体与智能插座的地线接口连接。

以上是对本发明实施例提供的一种电能双向流动型智能插座进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种电能双向流动型智能插座运行方法作详细的描述。

请参阅图4，本发明实施例提供一种电能双向流动型智能插座运行方法，基于上述的电能双向流动型智能插座进行执行，包括：

101、通过CPU模块接收由通讯接口获取的设备所需电能的电能参数信息或设备所提供电能的电能参数信息；

102、通过CPU模块根据电能参数信息选择双向AC/AC模块或双向DC/DC模块接通设备并输出符合设备电能参数的电能至设备或将设备提供的电能回馈至电网；

103、通过CPU模块实时获取到传感器模块采集的来自智能插座的输出接口的实时电能参数信息，并通过所述CPU模块进行实施动态输出调整。

请参阅图5，具体地，本发明实施例运行方法中的电能参数信息具体为电能类型和幅值，因而其运行方法具体为：

201、通过CPU模块接收由通讯接口获取的设备所需电能的电能类型和幅值或设备所提供电能的电能类型和幅值；

202、通过CPU模块根据电能类型选择双向AC/AC模块或双向DC/DC模块接通设备，根据电能幅值控制双向AC/AC模块或双向DC/DC模块输出符合设备电能幅值的电能至设备或将设备提供的电能回馈至电网；

203、通过CPU模块实时获取到传感器模块采集的来自智能插座的输出接口的实时电能参数信息，并通过所述CPU模块进行实施动态输出调整。

204、通过CPU模块记录由通讯接口传输至CPU模块的设备用电功率或设备发电功率，为主观意识节能和需求侧响应提供数据基础。

此外，本发明实施例的步骤101之后还包括：

通过CPU模块3判断设备所需电能的电能参数或设备所提供电能的电能参数是否符合预设的电能参数范围；

若是，则进入下一步；

若否，则控制关闭双向AC/AC模块1和双向DC/DC模块2。

需要说明的是，本发明实施例的电能类型指的是交流和直流，电能幅值指的是电压幅值和电流幅值。

以上是对本发明实施例提供的一种电能双向流动型智能插座及其运行方法作详细的描述，以下将对本发明另一个实施例提供的一种电能双向流动型智能插座做详细的描述。

本发明另一个实施例提供一种负载自适应的电能双向流动型智能插座，包括交流输入接口、直流输入接口、双向AC/AC模块1、双向DC/DC模块2、CPU模块3、传感器模块5、以及带有通讯接口4的插座。

其中，双向AC/AC模块1的输入端与交流输入接口连接，双向DC/DC模块2的输入端与直流输入接口连接，双向AC/AC模块1的输出端与双向DC/DC模块2的输出端共同与带有通讯接口4的插座连接；CPU模块3通过通讯接口4与带有通讯接口4的插座实现通讯连接，通过传感器模块5采集带有通讯接口4的插座输出的电压、电流；CPU模块3分别与双向AC/AC模块1和双向DC/DC模块2连接，控制带有通讯接口4的插座输出电能的类型和幅值。

本发明另一个实施例提供的一种负载自适应的电能双向流动型智能插座及其运行方法中，带有通讯接口4的插座将所连接负载所需电能的类型、幅值信息通过通讯接口4传给CPU模块3；CPU模块3根据负载所需电能的类型、幅值信息，杜绝负载非法接入，保证用电安全；CPU模块3根据负载所需电能的类型信息，选择双向AC/AC模块1或双向DC/DC模块2投入运行；CPU模块3根据负载所需电能的幅值信息，控制投入运行的双向AC/AC模块1或双向DC/DC模块2输出电压或电流的幅值。

本发明另一个实施例提供的一种负载自适应的电能双向流动型智能插座及其运行方法中，当带有通讯接口4的插座与新能源电源或储能设备连接时，将所连接新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息通过通讯接口4传给CPU模块3；CPU模块3根据新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息，选择双向AC/AC模块1或双向DC/DC模块2投入运行，向交流输入接口或直流输入接口回馈电能。

本发明另一个实施例提供的一种负载自适应的电能双向流动型智能插座及其运行方法中，智能插座可取替现有各类负载的电源适配器，减少现有用电设备的体积、重量。

本发明另一个实施例提供的一种负载自适应的电能双向流动型智能插座及其运行方法中，CPU模块3记录带有通讯接口4的插座的用电或发电功率，为主观意识节能和需求侧响应提供数据基础。

请参考附图6，为本发明插座下用电设备的接入方式，当不同的用电设备需要取电时只需直接接入智能插座中，即可满足不同用电设备的用电需求。

与现有技术相比，本发明具有能够提供不同输出类型、幅值电能以满足多元化用电设备需求、能够方便新能源电源或储能设备接入、使用安全的优点。当负载接入时，本发明通过负载通讯接口4将负载所需电能的类型、幅值信息传给智能插座内部CPU模块3，并控制电能变换模块输出负载所需类型、幅值的电能，同时避免负载非法接入导致的安全问题；当新能源电源或储能设备接入时，通过智能插座的通讯接口4将所连接新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息传给CPU模块3，并控制内部双向电能变换模块将新能源电源或储能设备的电能回馈到电网中；本发明可取替现有各类负载的电源适配器，减少现有用电设备的体积、重量。此外，本发明还可记录负载用电功率和新能源电源发电功率，为主观意识节能和需求侧响应提供数据基础，从而促进节能与智能电网技术的应用。

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种负载自适应的电能双向流动型智能插座及其控制方法。本发明特别适用于新型家庭微电网系统，一方面，当负载接入时，可通过选择及控制相应的双向电能变换模块使智能插座输出负载所需类型、幅值的电能，实现负载自适应供能。另一方面，当新能源电源或储能设备接入时，智能插座能够提供方便的电能回馈方式，实现电能的双向流动。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。