物联网控制供电系统的制作方法

本发明属于电网控制技术领域，尤其是涉及一种物联网控制供电系统。

背景技术：

二十世纪的科技发展将以信息与绿色能源为发展主轴，绿色能源中大型储能系统的功率转换模块的设计分析与应用，代表未来功率转换模块的科技走向，其中电力电子是能源处理的关键整合核心技术。电力电子不仅设计与应用范围涵盖广泛，且具有技术整合的特质，也是自动化、国防、航天、运输、与环保等工业发展的基础技术。

具有智能型电源控制器并结合储能组件的换流器供电系统，可有效降低工厂用电或企业用电的尖峰用电契约容量；由物联网通讯界面的可程控双向换流器供电系统，其最大优点在于经由电表检测交流负载的变动需求及换流器的工作状态，将其信息回传到智能型电源控制器，依据功率需求由控制器下达命令在储能组件，对降低备载容量的系统购置以及供电成本将有莫大的帮助。

多组换流器结合直流/直流转换器的应用方式，一般将换流器视为可控制的交流发电机，并将实、虚功率分别由换流器控制馈入到电网，其包含有能源端换流器控制器、多数换流器、多数总线电压及交流负载所构成，该能源端换流器控制器的耦合以交流电网形式，换流器提供控制输出电压的振幅及相位，各总线电压则来自在各绿色能源的转换，换流器电压及电网或微电网决定实功和虚功潮流从能源端到微电网或电网，实功和虚功的操作应该分别地控制及调整换流器的输出电压和相位，由能源端换流器控制器及换流器运行在微电网供电系统。

然而需注意事项如下：

1、微电网并网及离网操作方式的差异性与储能组件的存在，使得微电网的能量具有多方向的内在传输路径，因建立该特性的优化同步分配保护及并网及离网运行方式为其首要先决条件。

2、依据负载需求(敏感性负载和非敏感性负载)及电网发生事件的各种情况，电网调度策略依据操作情况进行修正以及记录修正参数与运行条件，特别注意不同调度策略的整合测试。

3、对微电网输配电结构进行仿真电力系统与调度控制策略的整体运行可行性分析，由不同参数条件的修改分析对电网电压的影响性，且要兼顾经济性、稳定性及系统可靠度的要求指标。

以上三点论述皆为多组换流器馈入电网所要进行的测试注意事项，特别是不同调度策略的整合测试。且近年来，分散式发电技术因应石油危机而崛起，换言的，即通过配电网建立独立的发电系统并对关键性负载进行供电，此时由功率调解单元和外界电网进行能量交换，其缺点在于供电的电力质量和供电安全的要求不易达成，特别是结合储能组件的存在，需要在数秒钟内反应来满足外部输配电网络的要求，特别是不同的运行方式需建立优化同步分配保护，并且依据负载需求性，电网调度策略随着电网发生事件的各种情况进行修正以及记录修正参数，以达到功率调解单元的能量转换，换流器的直流链电压控制及功率平衡将备受考验。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种物联网控制供电系统，可用在储存与充放多项复合直流电力，并可为独立供电与电网并网功率进行优化管理。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的物联网控制供电系统，其特征在于包括电源控制器，与此电源控制器相连接的交流负载，与所述电源控制器相连接的市电网络，通过交流电总线与所述的交流负载和市电网络相连接的数个换流器，通过直流电总线与所述的数个换流器相连接的储能组件，所述的直流电总线与所述的电源控制器相连接，

所述的交流负载连接有检测电表ⅰ，此检测电表ⅰ通过物联网通讯界面ⅰ与所述的电源控制器相连接，

所述的市电网络连接有检测电表ⅱ，此检测电表ⅱ通过物联网通讯界面ⅱ与所述的电源控制器相连接，

所述的数个换流器通过所述的物联网通讯界面ⅰ与所述的电源控制器相连接。

所述的电源控制器上设有有显示器。

所述的数个换流器中，每个换流器为5w换流器，且每个换流器包括相互连接的全桥式功率转换单元、闸极驱动单元、微处理器、电流感测单元、电流回授单元、市电电压差动降压单元、零电压交越检测单元、直流电压压降单和直流电压回授单元，所述的全桥式功率转换单元中是具有至少四个功率开关。

所述的储能组件可为360v的锂电池。

本发明的优点：

本发明的物联网控制供电系统，其包含电源控制器；通过检测电表ⅰ与电源控制器连接的交流负载；通过检测电表ⅱ与电源控制器连接的市电网络；多数与交流负载及市电网络连接的换流器；以及与电源控制器及各换流器连接的储能组件；可用在储存与充放多项复合直流电力，并可为独立供电与电网并网功率进行优化管理，当储能不足时，可通过电源控制器进行功因修正，作充电以及能量控制，另当紧急状况时(市电故障)或者用电高峰时期则以储能组件供应负载所需，而达到降低大型用电户尖峰用电契约容量的功能。

附图说明

图1为本发明的的架构示意图。

图2为本发明换流器的示意图。

图3为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-3所示，本发明的物联网控制供电系统，其特征在于包括电源控制器1，与此电源控制器1相连接的交流负载2，与所述电源控制器1相连接的市电网络3，通过交流电总线40与所述的交流负载2和市电网络3相连接的数个换流器4，通过直流电总线50与所述的数个换流器4相连接的储能组件5，所述的直流电总线50与所述的电源控制器1相连接，

所述的交流负载2连接有检测电表ⅰ21，此检测电表ⅰ21通过物联网通讯界面ⅰ20与所述的电源控制器1相连接，

所述的市电网络3连接有检测电表ⅱ31，此检测电表ⅱ31通过物联网通讯界面ⅱ30与所述的电源控制器1相连接，

所述的数个换流器4通过所述的物联网通讯界面ⅰ20与所述的电源控制器1相连接。

所述的电源控制器1上设有有显示器11。

所述的数个换流器4中，每个换流器4为5w换流器，且每个换流器4包括相互连接的全桥式功率转换单元41、闸极驱动单元42、微处理器43、电流感测单元44、电流回授单元45、市电电压差动降压单元46、零电压交越检测单元47、直流电压压降单48和直流电压回授单元49，所述的全桥式功率转换单元41中是具有至少四个功率开关411、412、413和414，而各功率开关是可为igbt功率开关(ta+、ta-、tb+、tb-)。

所述的储能组件5可为360v的锂电池。

本发明在运行时，是先通过检测电表ⅰ21和检测电表ⅱ31分别检测交流负载2的变动需求、市电网络3的费率(离峰或尖峰)、并网或离网、换流器4的电压与电流信息、直流电总线50是否维持在360v以及储能组件5的监控与预测，并由物联网通讯界面ⅰ20、物联网通讯界面ⅱ30回传到电源控制器1，并由显示器11加以显示，让电源控制器1搜集所有的数据，并将数据加以分析及筛选并判断是否有错误信息，再经由电源控制器1分别回传到换流器4进行功率传输控制，且各换流器4是提供控制市电网络3的检测及电流振幅，而具有过压、欠压、过流与温度保护功能。如可使本发明用在储存与充放多项复合直流电力，并可为独立供电与电网并网功率进行优化管理，当储能组件5能量不足时，通过检测电表ⅰ21检测交流负载2的变动需求及各换流器4的电压与电流信息，并由物联网通讯界面ⅰ20回传到电源控制器1进行功因修正模式，即对储能组件5进行充电以及能量控制；而当紧急状况时(市电故障)或者用电高峰时期，则以储能组件5的能量供应负载所需，可降低大型用电户尖峰用电契约容量。

另外，各换流器4的运行说明如下：

首先由各换流器4进入买电模式，将直流电总线50电压维持在360v，并在直流输入端放置有稳压电解电容减少功率传输时输入端的电压变动；接下来进入全桥式功率转换单元41(搭配四个功率开关411、412、413和414)，采用正弦波pwm信号切换，输出的高频pwm信号经由滤波后，得到60hz的低频电流，并由电流感测单元44抓取输出的电感、电流并感应成电压信号，通过电流回授单元45完成全波整流，而将该电压信号回授给微处理器43进行运算，用以控制及过流保护上；其中并使用市电电压差动降压单元46将市电衰减倍率成5v以内，且通过零电压交越检测单元47完成全波整流及比较器输出方波(零电压交越)信号，并将信号回授给微处理器43运算，用以控制及过压保护上。

而相同地采用直流电压压降单48将总线电压衰减倍率成5v以内，且通过直流电压回授单元49完成误差补偿功能回授给微处理器43运算，用以控制直流电总线50电压到360v及总线电压过压保护；再将回授电感电流、市电电压、零电压交越以及回授直流电压信号输出到微处理器43，根据预测式电流控制理论，计算出全桥式功率转换单元41四个功率开关411、412、413、414的pwm最大值或最小值，再利用微处理器43输出到闸极驱动单元42，以利用各换流器4控制功率组件的功率开关状态，完成独立电并联或功因修正模式的电流控制。

物联网控制供电方法，其原理为量测换流器4的n周期的输出电流大小、输出入电压大小等条件，将这些量测值代入转换器的数学模型预测出(n+1)周期的功率开关切换状；如图3所示本发明的控制流程开始先对微处理器43的环境参数进行s100初始值设定(即中断副程式、a/d模块、uart电路及pwm模块)，此时，市电端的继电器开启，而让市电端电压信号进入微处理器43，接着市电端进行s101开机直流链电容预先充电到300v，并进行s102a/d取样，并判断s103电压是否大于300v，假设直流链电压小在300v则进入s104系统保护子程序，执行直流链电压异常保护，而进行s105关闭pwm信号及关闭所有的中断，与进行s106uart传输子程序；反的若直流链电压高在290v，则s107开启输入捕捉中断子程序，若无需中断则进入进行s105关闭pwm信号及关闭所有的中断，与进行s106uart传输子程序，若需中断则执行步骤s108，等待输入捕捉中断的发生，并同时检查智能型控制器的各项基本数据(如电压、电流、功率、温度、bms信息等)，如接受到错误信息，换流器的pwm关闭，避免供电系统烧毁；输入捕捉中断程序首先将pwm中断关闭，避免执行此子程序被pwm中断程序所中断，接着利用50.8us计数器来判断市电频率是否异常，若市电频率正常则各pwm信号皆关闭。

本发明的物联网控制供电系统，其包含电源控制器1；通过检测电表ⅰ21与电源控制器1连接的交流负载；通过检测电表ⅱ31与电源控制器1连接的市电网络3；数个与交流负载2及市电网络3连接的换流器4；以及与电源控制器1及各换流器4连接的储能组件5；可用在储存与充放多项复合直流电力，并可为独立供电与电网并网功率进行优化管理，当储能不足时，可通过电源控制器进行功因修正，作充电以及能量控制，另当紧急状况时(市电故障)或者用电高峰时期则以储能组件5供应负载所需，而达到降低大型用电户尖峰用电契约容量的功能。