一种家用智能微直流输电系统技术方案

本发明专利技术是一种家用智能微直流输电系统，具体是采用风光互补作为能源输入为主，结合市电输入为辅的，以蓄电池作作为储能装置的微系统。在单片机智能控制下，分别提供5V的USB智能充电接口，LED照明，以及一个频率可变的SPWM波。电路设计方面应用IGBT、可控硅等电力电子技术，制作高效低耗的DC-DC电路，三相桥式电路，整流滤波电路等。本设计的低压直流微网，在控制层面采用低功耗单片机进行智能物联控制，具有良好的可扩展性和兼容性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及面向家庭的直流供电系统，尤其是小型智能的低压直流供电系统，具体涉及一种采用风光互补能源输入为主，结合蓄电池储能的，应用IGBT，可控硅等电力电子技术设计的低压直流微网供电系统，在控制层面采用低功耗单片机进行智能物联控制。
技术介绍
目前，由于社会的飞速发展，能源问题成为了一个全球性问题，对于新能源的开发和利用成为了一种潮流，其中最为成熟的就是风电和光电，而将两者结合，无疑将大大提高能源利用效率。为了进行电能长距离的传输，在过去没有先进的电力电子技术的情况下，交流电成为了一种主流的电能传输和运用的载体。但是随着电力电子技术的不断完善和电力电子器件性能的提升，直流电焕发出强大的吸引力。尤其是PWM控制技术的成熟，使对于直流电的控制也十分的便捷。结合单片机的控制的智能家居用品成现出一种井喷的现象，诸如MSP430等低功耗的微机控制系统十分成熟，并且有良好的市场认可度，在工业4.0飞速发展的今天，结合物联网技术的智能产品将具有更加强大的兼容性和生命力。这几年随着大电网的规模不断扩大，它的弊端也日益凸显，微电网技术的出现正好有效地克服了大电网的诸多缺点，尤其是随着分布式能源的发展，微电网技术正越来越引起业界的关注与重视。在电力系统中我们知道，家用负载作为第三级别的负载，供电的优先级远小于前两个级别的电力负载，此时直流微网可以脱离大电网独立工作的特点就尤为重要了，可以作为一种可靠的后备电源，提供紧急照明，满足基本的生活需求。
技术实现思路
为了缓解能源问题，加大对于新能源的利用程度，保障部分家用用电需求,本专利技术提供一种家用智能微直流输电系统，正常情况下与市电相结合，一起满足生活中的用电需求。在大电网出现故障的情况下，系统可以独立运行，起到一个可靠的紧急备用电源的作用。由于采用低功耗单片机控制单片机的控制，可以实现高效率和智能化。本专利技术所采用的技术方案是，一种家用智能微直流输电系统，采用风光互补作为主要的能源提供，采用市电作为后备电源，以蓄电池作为能量储蓄的主题，在低功耗单片机的控制下，提供(1)USB接口供电；(2)LED照明供电；(3)提供可变频SPWM波；并在紧急断电条件下，能作为备用电源，供给照明。进一步地，其电源的输入以风光互补为主，市电作为辅助，是一个复合型的家用低压直流输电系统。进一步地，其作为一种后备电源，在紧急断电条件下，提供应急LED的照明。本专利技术的特点与优势：1.采用了风光互补的电能输入方式，可以最大程度的利用资源。并且配备蓄电池组进行电能的存储，做到系统直流供电的稳定性。2.采用市电充电作为蓄电池组的备用充电手段，增加在光照不足，风力微弱情况下的电力输出，确保了系统的稳定性。3.采用低功耗单片机进行系统的控制，体现了智能化的优点，加装一些必要外设，可以方便的实现智能化联网化的管理和操作，多个系统之间可以进行级联和协同控制，并配有继电设备可以做到故障切除，以及预警。故本系统自身之间可以有着良好的兼容性，同时对于其他的设备也有着较好的兼容和可扩展性。4.本设备作为家用小型供电系统，电压等级不高，确保了家庭使用的安全性，同时本系统设置由多个USB充电端口，以满足日常数码产品的充电需求，配备多个led照明设备，方便家庭布置和使用，以及充当停电等紧急状态下的照明使用。5.采目前流行的电力电子技术，使用IGBT器件设计整流以及逆变器等，确保产品性能的优越性。可以结合实际情况，结合单片机控制，用SPWM的方式输出可调频的交流电。6.本系统保留良好的开发接口，预留多通道的能力输入方式，未来可以结合压电技术，地热技术，因地制宜的采用多种绿色能源的输入方式。附图说明图1是本专利技术户外结构示意图；图2是本专利技术系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的外部结构的架设如图1所示，太阳能电池组-1架设在屋顶等高处方便电能的采集。风电机组架-2设在空旷地区，电能整合系统-3置于房间阁楼处，节约资源占地资源。图2详细说明了整个直流供电系统的系统核心组成部分。光电输入2-1和风电输入2-2先经过调理电路而后存储于蓄电池2-6之中，直流电能最后的流向分别为：(1)USB接口电源2-7，负责为家用数字产品提供充电。本部分电路结构为一个DC-DC的恒压电路，提供一个5V的最输出电流为500ma的USB直流电源(2)LED照明2-8，负责保障一部分家用采光需求，需要一个DC-DC的电压调理电路。(3)提供一路频率可变的SPWM波，可以作为家用小型电机的控制电源。本功能需要用到一个三相桥电路的功率器件，结合单片机进行逆变操作，这样就可以得到一个频率可变的SPWM波。调理电路2-3针对不同的输入要采用不同的调理电路，进行整流滤波，其中的风电的输入由风力发电机决定的一般是一组三相交流电，所以我们需要采用三相桥电路进行整流进行一个AC-DC的转换。本个调理环节还需要一个大电容匹配去匹配DC-DC的变换电路将光电输入的电能输入蓄电池进行存储。结合电力电子技术的发展，上述的DC-DC变换电路，我们均使用使用BUCK电路进行调理，其高性能低损耗的特点，将大大提高本系统的性能。BUCK原理图见图3。在上述的过程中均有单片机进行检测和控制，具体地点为在光电输入和风电输入有一次单片机采样，调理电路的输入出有一次单片机采样，在蓄电池的输出出也有一次电压采样，通过这采样，单片机做出具体的控制策略。为了加强系统的可靠性，当单片机2-4检测到，蓄电池电量不足，外部输出电压过低时，将自动开启电网2-5与蓄电池2-6之间的开关，通过市电进行充电，以维持系统的正常运行。以上的实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家用智能微直流输电系统，其特征是：采用风光互补作为主要的能源提供，采用市电作为后备电源，以蓄电池作为能量储蓄的主题，在低功耗单片机的控制下，提供(1)USB接口供电；(2)LED照明供电；(3)提供可变频SPWM波；并在紧急断电条件下，能作为备用电源，供给照明。

【技术特征摘要】
1.一种家用智能微直流输电系统，其特征是：采用风光互补作为主要的能
源提供，采用市电作为后备电源，以蓄电池作为能量储蓄的主题，在低功耗单
片机的控制下，提供(1)USB接口供电；(2)LED照明供电；(3)提供可变频SPWM
波；并在紧急断电条件下，能作为备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦泓，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33