多功能电源供电系统及供电设备的制作方法

本发明涉及电源领域，尤其涉及一种多功能电源供电系统及供电设备。

背景技术：

电能是一种既普遍又重要的能源，特别是随着科技的发展，电能的使用领域越来越广泛，并且越来越受到重视。一般在用电过程中，不同的设备所使用的电压大小或电流大小是不一样的，这时候，就需要通过不同的供电电源来为设备供电，并且在实际使用过程中，需要对设备的输入电源进行一系列的处理，从而保证用电的可行性和安全性。

但是，在使用不同的供电电源为设备供电以及对电源的处理过程中，很明显需要更多的成本投入。由此可知，如何实现在使用不同供电电源为设备供电的过程中的低成本投入是现有技术中亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种多功能电源供电系统及供电设备，用于解决现有技术中由于需要为不同设备供电而导致的高成本问题。

本发明实施例的具体技术方案为：

一种多功能电源供电系统，其特征在于，包括：

控制输入单元，用于接收电源供电系统的工作参数以及预设的控制参数，并基于所述工作参数和/或所述控制参数生成对应的控制指令；

第一双向转换单元，与所述控制输入单元连接，用于输出第一电压，并基于所述控制指令改变所述第一电压的大小和流向；

第二双向转换单元，与所述第一双向转换单元连接，用于输出第二电压，并基于所述控制指令改变所述第二电压的大小和流向；

第一外接设备，所述第一外接设备包括第一用电模块和第一供电模块，所述第一外接设备包括负载和/或者电源；

第一接口单元，与所述第一双向转换单元和所述第一外接设备连接，所述第一接口单元用于输出所述第一电压至所述第一用电模块，或用于接收所述第一供电模块输出的第一输出电流后传输至所述第一双向转换单元；

第二外接设备，所述第二外接设备包括第二用电模块和第二供电模块，所述第二外接设备包括负载和/或电源；

第二接口单元，与所述第二双向转换单元和所述第二外接设备连接，所述第一接口单元用于输出所述第二电压至所述第二用电模块，或用于接收所述第二供电模块输出的第二输出电流后传输至所述第一双向转换单元；

旁路控制单元，与所述第一接口单元、所述控制输入单元连接，基于所述控制指令控制所述第一外接设备的工作状态，所述工作状态包括在线并网使用和离网使用。

可选地，所述电源供电系统包括至少一个所述第一双向转换单元，所述第一双向转换单元通过所述旁路控制单元为所述第一外接设备供电；

所述电源供电系统包括至少一个所述第二双向转换单元，所有第二双向转换单元并联后通过母线与所述第一双向转换单元连接；

所述电源供电系统通过所述第一双向转换单元、第二双向转换单元为所述第二外接设备供电，以实现循环充放电功能。

可选地，所述第一用电模块为交流用电设备，所述第一供电模块用于提供交流电，所述交流电依次通过所述第一双向转换单元、第二双向转换单元输出恒流恒压至所述第二外接设备，以实现dc直流电源功能。

可选地，所述第二用电模块为直流用电设备，所述第二供电模块用于提供直流电，并依次通过所述第二双向转换单元、第一双向转换单元输出交流电至第一外接设备供电，实现电能回收功能。

可选地，所述电源供电系统包括一个或一个以上所述第二供电模块，每一个所述第二供电模块与一个对应的所述第二双向转换单元连接；

所述第二供电模块依次通过所述第二双向转换单元、所述第一双向转换单元、所述旁路控制单元为所述第一外接设备供电，以实现所述电源供电系统的ups功能。

可选地，所述电源供电系统还包括：与所述第二接口单元连接的充电单元；

所述充电单元用于为所述第二供电模块充电，以实现储能功能；以及

依次通过所述第二双向转换单元、所述第一双向转换单元、所述旁路控制单元、第一接口单元传输电能至所述第一外接设备，以实现光电互补功能。

可选地，所述电源供电系统可实现ups功能、电子负载功能、循环充放电功能、储能功能以及电能回收功能中至少两个功能。

可选地，所述电源供电系统还包括：与所述第一接口单元、所述第一外接设备连接的开关单元；

所述开关单元基于所述控制指令控制所述第一外接设备与第一接口单元之间的连接状态，所述连接状态包括导通状态和截止状态。

可选地，所述控制输入单元包括dsp控制器。

一种供电设备，包括如上所述述的多功能电源供电系统。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述多功能电源供电系统及供电设备之后，该多功能电源供电系统包括控制输入单元、第一双向转换单元、第二双向转换单元、第一接口单元、第二接口单元和旁路控制单元，第一双向转换单元与控制输入单元连接，第二双向转换单元与第一双向转换单元连接；第一接口单元与所述旁路控制单元和第一外接设备连接，第一外接设备包括第一用电模块和第一供电模块；第二接口单元与第二双向转换单元和第二外接设备连接，第二外接设备包括第二用电模块和第二供电模块；旁路控制单元与第一接口单元、第一双向转换单元、控制输入单元。

本实施例基于工作参数及预设的控制参数，通过控制输入单元对整个电源供电系统进行控制，并且通过第一双向转换单元、第二双向转换单元的结合，即在控制输入单元生成的控制指令下，改变第一双向转换单元和/或第二双向转换单元输出的电压的大小和方向，再以第一接口单元连接第一外接设备，以第二接口单元连接第二外接设备。从而实现只通过一个电源供电系统可以为多个设备供电的功能，为不同设备供电过程中有利于降低成本投入。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中所述多功能电源供电系统的结构示意图；

图2为一个实施例中所述多功能电源供电系统的具体应用框图示意；

图3为另一个实施例中所述多功能电源供电系统的结构示意图；

图4为一个实施例中所述第一外接设备的结构示意图；

图5为一个实施例中所述第二外接设备的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决传统技术中由于不同的设备供电的电压大小不同，从而导致供电成本比较大的问题。在本实施例中，特提出了一种多功能电源供电系统。该系统的能够实现只通过一个供电系统为不同的设备供电，一方面实现了供电系统的多功能性，另一方面通过该电源供电系统可以降低供电成本的投入。

本实施例的多功能电源供电系统能够实现对电源的输入方向和大小的控制，同时外部电源也可以通过该多功能电源供电系统实现对负载的供电，保证输入预设大小的电压值或电流值供负载使用。

具体的，如图1所示，本实施例提供一种多功能电源供电系统100，该多功能电源供电系统100包括：控制输入单元101、第一双向转换单元102、第二双向转换单元103、旁路控制单元104、第一接口单元105和第二接口单元106。

其中，第一双向转换单元102与控制输入单元101、第二双向转换单元103连接；第一接口单元105与旁路控制单元104和第一外接设备200连接，第一外接设备200包括第一用电模块和第一供电模块；第二接口单元106与第二双向转换单元103、第二外接设备300连接，第二外接设备300包括第二用电模块和第二供电模块；旁路控制单元104与控制输入单元101、第一双向转换单102、第一接口单元105连接。

具体的，控制输入单元101用于接收电源供电系统的工作参数以及预设的控制参数，并基于工作参数和/或控制参数生成对应的控制指令；其中，控制输入单元101通过上位机实现，例如计算机、ipad、手机等；工作参数/控制参数指用于控制操作该电源供电系统100执行相关动作的参数，具体例如启动控制命令、或者输入的该电源供电系统100的供电电流大小控制参数，供电电流的方向的控制参数等等。

在一个实施例中，控制输入单元101可通过dsp(digitalsignalprocessor，数字信号处理)控制器实现控制操作。具体的，基于dsp芯片的高精度性和高效性，控制输入单元101可实现对整个电源供电系统100的灵活控制。

第一双向转换单元102用于输出第一电压，并基于控制指令改变第一电压的大小和流向；或者是将第二双向转换单元103输出的能量转换至第一接口单元105和第一外接设备200，从而实现双向转换；同理，第二双向转换单元103用于输出第二电压，并基于控制指令改变第二电压的大小和流向；或者将第二外接设备300的能量转换至所述第一双向转换单元102，从而实现双向转换。

第一接口单元105用于输出第一电压至第一用电模块，或用于接收第一供电模块输出的第一输出电流后传输至第一双向转换单元102；第二接口单元106用于输出第二电压至第二用电模块，或用于接收第二供电模块输出的第二输出电流后传输至第一双向转换单元102；旁路控制单元104基于控制指令控制第一外接设备200的工作状态，工作状态包括在线并网使用和离网使用。

通过控制输入单元101能够改变多功能电源供电系统100的工作状态，可实现通过多功能电源供电系统100为不同电压大小需求的设备供电，拓展了多功能电源供电系统100的应用场景，并丰富了多功能电源供电系统100的功能。

通过第一双向转换单元102和第二双向转换单元103能够实现第一外接设备200和第二外接设备300之间相互之间能量的转换；此时，可通过电源供电系统100实现多功能应用，如输出恒流恒压、作为ups等。

通过旁路控制单元104、第一接口单元105和第二接口单元106，能够将多功能电源供电系统100应用至不同场景中，例如可通过第二接口单元106连接若干电池组，以实现通过第一外接设备200为电池组充电的功能等。

在一个实施例中，多功能电源供电系统100包括至少一个第一双向转换单元102，第一双向转换单元102依次通过控制输入单元101、旁路控制单元104为第一外接设备200供电。其中，第一外接设备200包括第一供电模块和第一用电模块，当设置有至少一个的双向转换单元102时，可同时控制第一供电模块和第一用电模块工作，即每一个第一双向转换单元102单独与唯一的第一供电模块或第一用电模块连接；此时，则可通过第一供电模块输出第一输出电流后，依次通过对应的第一双向转换单元102、第二双向转换单元103、第二接口单元106为第二用电模块供电；反之，可通过第二供电模块输出第二输出电流，第二输出电流依次经过第二双向转换单元103、与第一用电模块对应的第一双向转换单元102后，通过旁路控制单元104为第一用电模块供电，以此实现对电源供电系统100的双向控制。

在一个实施例中，第一用电模块为交流用电设备，且第一供电模块用于提供交流电，例如市电的供电设备。在第一供电模块提供交流电后，该交流电依次通过第一双向转换单元102、第二双向转换单元103输出恒流恒压至第二外接设备300，以实现dc直流电源功能。

具体的，本实施例的第一双向转换单元102包括ac/dc转换器、dc/ac转换器，第二双向转换单元103包括dc/dc转换器；其中，若由第一供电模块输出第一输出电流，则第一输出电流为交流电，且第一输出电流通过ac/dc转换器实现整流，得到直流电，然后基于控制指令由第二双向转换单元103输出一个恒流恒压，并通过第二接口单元106输出至第二用电模块，实现供电。

反之，若由第二供电模块输出第二输出电流，则第二输出电流为直流电，且第二输出电流通过dc/dc转换器后，得到直流电并传输至第一双向转换单元102，即通过dc/ac转换器，而得到对应的交流电，再通过第一接口单元105为第一外接设备200供电。

在一个实施例中，由第一供电模块提供的交流电依次第一双向转换单元102、第二双向转换单元103输出恒流恒压，因此第二用电模块为直流用电设备，第二供电模块用于提供直流电，并依次通过第二双向转换单元103、第一双向转换单元102输出交流电至第一外接设备200供电，实现电能回收功能。

基于上述对多功能电源供电系统100的双向控制功能，多功能电源供电系统100同样设置有少一个第二双向转换单元103，其中，所有第二双向转换单元并联连接，且第二双向转换单元103并联后通过母线与第一双向转换单元102连接。

示例性地，如图2所示，设置有五个第二双向转换单元103，即dc/dc双向模块，dc/dc双向模块为dc/dc转换器；其中，每一该dc/dc双向模块与对应唯一的外接设备连接，以实现不同的功能；如图2中所示的太阳能充电、电池组1、电池组2等。具体的，太阳能充电作为第二供电模块使用，电池组1和电池组2即可作为第二供电模块，也可作为第二用电模块，其中，在电池组1和/或电池组2电量过低时，通过太阳能充电功能为电池组1和/或电池组2实现充电操作时，电池组1和/或电池组2作为第二用电模块。

实际地，太阳能充电通过太阳能电池实现，具体可将太阳能电池作为充电单元，如图3所示，充电单元107与第二接口单元106连接；在实际操作中，充电单元107用于为第二供电模块充电，以实现储能功能；并依次通过第二双向转换单元103、第一双向转换单元102、旁路控制单元104、第一接口单元105传输电能至第一外接设备200，以实现光电互补功能。

此外，如图3所示，多功能电源供电系统设置有开关单元108；具体的，开关单元108与第一接口单元105、第一外接设备200连接，开关单元108基于控制指令控制第一外接设备200与第一接口单元105之间的连接状态，该连接状态包括导通状态和截止状态。示例性地，开关单元108可通过mos管或者继电器或者三极管实现，即控制第一外接设备200与第一接口单元105之间的通断。

在一个实施例中，如图4所示，若第二外接设备300为第二供电模块301，则电源供电系统100可通过与第二接口单元106连接的第二供电模块301实现为供电操作。具体的，第二供电模块301提供第一输出电压，该第一输出电压通过第一双向转换单元103后输出恒流恒压，进而为负载供电；其中，基于第二双向转换单元103为dc/dc转换器，因此第一输出电压通过第一双向转换单元102后可得到一个预设大小的电压，记为第一预设电压，第一预设电压的大小根据输入控制单元101接收的工作参数确定。

在另一个实施例中，电源供电系统100设置有多个该第二供电模块301，且每一个第二供电模块301通过第二接口单元106与一个对应的第二转换单元104连接。

示例性地，如图2所示，若输入控制单元为dsp控制器，且dsp控制器与上位机连接，第一接口单元105输入交流电，则在实际运用当中，可通过dsp控制器输入工作电流等工作参数，电源供电系统100启动工作。具体的，交流电经过第一双向转换单元102的整流作用后再母线上产生一个恒压源，恒压源由dsp控制器设置的工作参数确定，从而控制第二双向转换单元103输出大小不同的电流，再通过第二接口单元106输出一个恒定电流给连接的电池组供电。

此外，由于第一双向转换单元102包括ac/dc转换器和dc/ac转换器，而第一双向转换单元103包括dc/dc转换器，则可通过输入单元101接收设定的工作参数，以通过控制输入单元101控制第一双向转换单元103的dc/dc转换器为升压模式，以此抬高母线电压使得第一双向转换单元102的ac/dc转换器自动转成并网逆变模式，从而实现电池组的节能放电。

在一个实施例中，因为电池供电系统100包括多个第一双向转换单元103，则可通过两个第一双向转换单元103连接分别连接两个电池组，如图2中的电池组1和电池组2，此时，通过输入单元接收设定的工作参数，以通过控制输入单元101控制其中一个第一双向转换单元103的dc/dc转换器为升压模式，另一个为降压模式，这样实现与第二接口单元106连接的两个电池组一个充电一个放电，能够有效减少交流输入的功率，提高电源供电系统100的电能转化效率。

在其他实施例中，该电源供电系统100还可以实现通过第一双向转换单元103为两种不同规格的电池组供电；或者通过控制输入单元101控制两个或两个以上第一双向转换单元103输入的电压值不一样，以实现通过两个或两个以上的第二双向转换单元103输出的第二电压的电压值大小不一样；并且，还可以设置于第二双向转换单元103连接的电池组的型号和规格不一样，实现电源供电系统100可通过不同型号和规格的电池组为设备供电的功能。

在一个实施例中，电源供电系统100还可作为ups(uninterruptedpowersupply，不间断电源)使用。具体的，当第一接口单元105有交流输入时，离网输出直接通过第一接口单元105接收的交流供电，控制输入单元101控制输入的交流电通过第一双向转换单元102、第一双向转换单元103给与第二接口单元106连接的电池组充电，实现储能；而当第一接口单元105没有电流输入时，即停电的情况下，基于第一双向转换单元102和第一双向转换单元103，控制输入单元101可控制电池组通过逆变方式离网输出，同时控制旁路控制104断开，这样可由通过第二接口单元106与第一双向转换单元103连接的电池组直接为供电设备供电，实现电源供电系统100的持续供电功能。

在一实施例中，如图5所示，若第二外接设备300为充电单元302；其中，充电单元302通过第二接口单元与第一双向转换单元103连接。具体的，充电单元302可以是太阳能充电或风能充电等方式，通过充电单元302为电池组充电，即通过充电单元302可为第二供电模块301充电。

示例性地，以太阳能充电作为充电单元302进行说明，如图6所示，第二双向转接单元通过第二接口单元106与电池组1、电池组2和太阳能充电的设备连接，则可由控制输入单元101控制太阳能充电的设备为电池组1充电，实现储能操作，并且在电池组1充完电后，继续由电池组1或电池组2通过第一双向转换单元103输出恒流恒压，为负载供电，例如控制输入单元101控制电池组1或电池组2实现电源供电系统100的逆变并网发电功能。

电源供电系统100一方面可以作为电源使用，如在实际运用中，若出现用电高峰时期，则可通过电池组为负载供电，以弥补通过第一接口单元105输入的交流电的电路损耗；另一方面可实现储能功能，实现了电源供电系统100的多功能性，如通过太阳能充电的方式为电池组1或电池组2充电。

在又一实施例中，电源供电系统100可实现恒流恒压输出以及恒流恒压输入节能老化。其中，通过输入单元101设置任意的工作参数，以得到预设的恒流恒压输出，供负载使用；具体的，通过第一接口单元105接收第一输入电压后，通过第一双向转换单元102整流后输出第一电压，第一电压通过第一双向转换单元103得到任意规格内的恒流恒压，供与第二接口单元106连接的负载使用。通过输入单元101设置任意的工作参数，以实现通过与第二接口单元106连接的电池组经过第一双向转换单元103的升压后，再经过第一双向转换单元102后逆变并网输出至负载供电。

需要说明的是，本实施例通过第一双向转换单元103输出恒流恒压，且可通过控制输入单元101控制输出的恒流恒压的大小，以实现通过电源供电系统100为不同电压/电流需求的用电设备供电。

综上可知，本实施例的电源供电系统100可实现直接通过第一接口单元105接入第一输入电压后，经过第一双向转换单元102和第一双向转换单元103为设备供电，也可以通过如第二供电模块301提供第二输入电压，通过第二接口单元106经过逆变并网发电，或经过第一双向转换单元103、第一双向转换单元102为负载供电，达到节能以及避免出现电池老化的效果。进一步地，本实施例的电源供电系统100可作为储能设备实用，一方面可通过第一接口单元105接收的第一输入电压通过第一双向转换单元102和第一双向转换单元103的转换后，为第二供电模块301(即电池组)充电；另一方面，可通过第一双向转换单元103连接充电单元302，如通过太阳能充电、风能充电等为第二供电模块301充电。

由此可知，本实施例的电源供电系统100能够实现恒流恒压输出、能够作为储能设备、能够作为ups设备以及实现电能回收等功能，实现电源供电系统100的多功能性质，有利于电池在实际运用中的成本投入。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种供电设备。在具体实施例中，供电设备可以是任意的电子设备，例如上述的ups电源、储能设备等等。

其中，需要说明的是，本实施例中出供电设备的实现与上述电源供电系统的实现思想一致，其实现原理在此不再进行赘述，可具体参阅上述电源供电系统中的对应内容。

采用了上述电源供电系统及供电设备之后，系统包括控制输入单元、第一双向转换单元、第二双向转换单元、第一接口单元、第二接口单元和旁路控制单元，第一双向转换单元与控制输入单元连接，第二双向转换单元与第一双向转换单元连接；第一接口单元与所述旁路控制单元和第一外接设备连接，第一外接设备包括第一用电模块和第一供电模块；第二接口单元与第二双向转换单元和第二外接设备连接，第二外接设备包括第二用电模块和第二供电模块；旁路控制单元与第一接口单元、第一双向转换单元、控制输入单元。

本实施例基于工作参数及预设的控制参数，通过控制输入单元对整个电源供电系统进行控制，并且通过第一双向转换单元、第二双向转换单元的结合，即在控制输入单元生成的控制指令下，改变第一双向转换单元和/或第二双向转换单元输出的电压的大小和方向，再以第一接口单元连接第一外接设备，以第二接口单元连接第二外接设备。从而实现只通过一个电源供电系统可以为多个设备供电的功能，有利于降低为不同设备供电过程的成本投入。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。