本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有直流電源系統(tǒng)由交流電源、整流器、蓄電池以及直流配電單元組成。通常依靠一定數(shù)量的蓄電池個(gè)體串聯(lián)以獲取系統(tǒng)端電壓，因串聯(lián)結(jié)構(gòu)充放電回路電流一致，如果蓄電池存在較大差異，則必然會(huì)產(chǎn)生過(guò)度充電或過(guò)度放電現(xiàn)象，加劇電池?fù)p壞程度，急速縮短電池壽命，因此需要嚴(yán)格要求蓄電池個(gè)體間性能參數(shù)保持一致性，現(xiàn)有技術(shù)中存在一下問(wèn)題：

1、蓄電池串聯(lián)使用對(duì)電池一致性的要求高，同一批次蓄電池也很難保證絕對(duì)的一致性，并且在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中蓄電池個(gè)體差異將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。由于蓄電池間存在的差異性，必然在蓄電池整組充放電過(guò)程中產(chǎn)生單體電池的過(guò)充過(guò)放，導(dǎo)致因個(gè)體問(wèn)題影響整組輸出的風(fēng)險(xiǎn)加大。

2、蓄電池串聯(lián)時(shí)任意一點(diǎn)出現(xiàn)連接松動(dòng)等異常都會(huì)影響整組電池的正常放電，甚至?xí)虬l(fā)熱引起火災(zāi)。

3、串聯(lián)蓄電池組放電特性遵循木桶原理，蓄電池組放電容量取決于組內(nèi)物理容量最小的那只電池，單只蓄電池容量下降甚至開路直接影響整組放電，系統(tǒng)后備供電可靠性存在極大安全隱患。

4.單只蓄電池容量下降至標(biāo)稱容量80％以下，若去掉后滿足不了端電壓要求則需要更換整組蓄電池，造成經(jīng)濟(jì)和資源上的極大浪費(fèi)。

5、不能實(shí)現(xiàn)蓄電池組在線核容，在線更換。做一組蓄電池核容試驗(yàn)，需進(jìn)行備用蓄電池組切換，將蓄電池組離線，帶上假負(fù)載放電，其間會(huì)有假負(fù)載發(fā)熱燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。放電結(jié)束后，如果不及時(shí)充電將使蓄電池容量出現(xiàn)虛假充滿，在后續(xù)實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)瞬間崩潰。同時(shí)，由于蓄電池組無(wú)法在線更換，如果有個(gè)別電池出現(xiàn)故障必須整組離線更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種直流電源系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的蓄電池組的一致性要求高、可靠性低以及安全性低的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，第一方面提供一種直流電源系統(tǒng)，所述直流電源系統(tǒng)包括交流配電單元、監(jiān)控單元、至少一個(gè)交流直流變換器、至少一個(gè)直流直流變換器、至少一個(gè)蓄電池、直流母線以及直流配電單元；

所述交流配電單元的輸入端連接交流電源，所述交流配電單元的輸出端連接每個(gè)交流直流變換器的電壓輸入端，所述每個(gè)交流直流變換器的電壓輸出端連接直流母線，所述直流母線連接每個(gè)直流直流變換器的第一電壓輸入輸出端和所述直流配電單元的電壓輸入端，每個(gè)直流直流變換器的第二電壓輸入輸出端連接與其對(duì)應(yīng)的蓄電池，所述直流配電單元的電壓輸出端連接多個(gè)負(fù)載，所述監(jiān)控單元的信號(hào)輸入輸出端連接所述交流配電單元的信號(hào)輸入輸出端、所述每個(gè)交流直流變換器的信號(hào)輸入輸出端、所述每個(gè)直流直流變換器的信號(hào)輸入輸出端以及所述直流配電單元的信號(hào)輸入輸出端；

所述監(jiān)控單元控制所述交流配電單元向所述每個(gè)交流直流變換器輸出交流電，并控制所述每個(gè)交流直流變換器通過(guò)所述母線向所述每個(gè)直流直流變換器以及所述直流配電單元輸出直流電，以使所述每個(gè)直流直流變換器向與其對(duì)應(yīng)的每個(gè)蓄電池充電以及使所述直流配電單元向負(fù)載供電。

結(jié)合第一方面，作為第一方面的第一種實(shí)施方式，所述監(jiān)控單元檢測(cè)到所述交流配電單元出現(xiàn)異常時(shí)，控制所述交流配電單元停止輸出交流電，并控制所述每個(gè)直流直流變換器對(duì)與其對(duì)應(yīng)的蓄電池輸出的電壓進(jìn)行直流變換后向所述直流母線供電。

結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，作為第一方面的第二種實(shí)施方式，所述監(jiān)控單元通過(guò)檢測(cè)所述交流配電單元的輸出電壓以判斷其是否出現(xiàn)異常。

結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，作為第一方面的第三種實(shí)施方式，所述監(jiān)控單元檢測(cè)到其中一對(duì)直流直流變換器與蓄電池的組合出現(xiàn)異常時(shí)，控制該對(duì)直流直流變換器與蓄電池的組合停止輸出電壓。

結(jié)合第一方面的第三種實(shí)施方式，作為第一方面的第四種實(shí)施方式，所述監(jiān)控單元檢測(cè)到其中一對(duì)直流直流變換器與蓄電池的組合輸出的電壓超出預(yù)設(shè)電壓范圍時(shí)，判定該對(duì)直流直流變換器與蓄電池的組合出現(xiàn)異常。

結(jié)合第一方面的第三種實(shí)施方式，作為第一方面的第五種實(shí)施方式，所述監(jiān)控單元檢測(cè)到某個(gè)交流直流變換器出現(xiàn)異常時(shí)，控制該交流直流變換器停止輸出電壓。

結(jié)合第一方面的第五種實(shí)施方式，作為第一方面的第六種實(shí)施方式，所述監(jiān)控單元通過(guò)檢測(cè)所述每個(gè)交流直流變換器的輸出電壓以判斷其是否出現(xiàn)異常。

結(jié)合第一方面，作為第一方面的第七種實(shí)施方式，所述蓄電池為不同型號(hào)的蓄電池。

本發(fā)明提供一種直流電源系統(tǒng)，直流電源系統(tǒng)包括交流配電單元、監(jiān)控單元、至少一個(gè)交流直流變換器、至少一個(gè)直流直流變換器、至少一個(gè)蓄電池、直流母線以及直流配電單元；監(jiān)控單元控制交流配電單元向每個(gè)交流直流變換器輸出交流電，并控制每個(gè)交流直流變換器通過(guò)母線向每個(gè)直流直流變換器以及直流配電單元輸出直流電，以使每個(gè)直流直流變換器向與其對(duì)應(yīng)的每個(gè)蓄電池充電以及使直流配電單元向負(fù)載供電，本發(fā)明直流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，蓄電池?zé)o需篩選配對(duì)，不同規(guī)格型號(hào)電池可混用，降低了設(shè)計(jì)難度，大幅度降低了單只蓄電池容量變化對(duì)系統(tǒng)容量的影響程度，提高了電池利用率，延長(zhǎng)電池使用壽命以及可靠性，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例提供的一種直流電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種直流電源系統(tǒng)，如圖1所示，直流電源系統(tǒng)包括交流配電單元20、監(jiān)控單元10、至少一個(gè)交流直流變換器40、至少一個(gè)直流直流變換器50、至少一個(gè)蓄電池60、直流母線80以及直流配電單元30；

交流配電單元20的輸入端連接交流電源，交流配電單元20的輸出端連接每個(gè)交流直流變換器40的電壓輸入端，每個(gè)交流直流變換器40的電壓輸出端連接直流母線80，直流母線80連接每個(gè)直流直流變換器50的第一電壓輸入輸出端和直流配電單元30的電壓輸入端，每個(gè)直流直流變換器50的第二電壓輸入輸出端連接與其對(duì)應(yīng)的蓄電池60，直流配電單元30的電壓輸出端連接多個(gè)負(fù)載70，監(jiān)控單元10的信號(hào)輸入輸出端連接交流配電單元20的信號(hào)輸入輸出端、每個(gè)交流直流變換器40的信號(hào)輸入輸出端、每個(gè)直流直流變換器50的信號(hào)輸入輸出端以及直流配電單元30的信號(hào)輸入輸出端；

監(jiān)控單元10控制交流配電單元20向每個(gè)交流直流變換器40輸出交流電，并控制每個(gè)交流直流變換器40通過(guò)母線向每個(gè)直流直流變換器50以及直流配電單元30輸出直流電，以使每個(gè)直流直流變換器50向與其對(duì)應(yīng)的每個(gè)蓄電池60充電以及使直流配電單元30向負(fù)載70供電。

對(duì)于交流配電單元20，其用于接入交流電源并輸出交流電源，例如220V交流電源。

對(duì)于AC/DC變換器(交流直流變換器40)，屬于高頻隔離變換器，將其設(shè)置為多個(gè)，交流直流變換器40采用的是多模塊并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，每個(gè)AC/DC變換器進(jìn)行交流直流變換后向直流母線80供電。

對(duì)于DC/DC變換器(直流直流變換器50)，屬于高頻隔離變換器，將其設(shè)置為多個(gè)，AC/DC變換器與AC/DC變換器相對(duì)應(yīng)的DC/DC變換器之間相互并聯(lián)，每個(gè)DC/DC變換器均一端連接有一個(gè)獨(dú)立的蓄電池60，一端連接直流母線80，DC/DC變換器可以實(shí)現(xiàn)將母線中的直流電壓進(jìn)行直流變換后為蓄電池60充電，也可以實(shí)現(xiàn)將蓄電池60的電壓進(jìn)行直流變換后為母線供電。

對(duì)于直流配電單元30，其連接多個(gè)負(fù)載70，用于將直流母線80的直流電壓輸出給負(fù)載70供電。

對(duì)于監(jiān)控單元10，其用于監(jiān)控交流配電單元20、每個(gè)AC/DC變換器、每個(gè)DC/DC變換器以及直流配電單元30，用于控制器輸出電壓、進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換以及判斷其是否出現(xiàn)異常。

對(duì)于蓄電池60，其分別與每個(gè)DC/DC變換器進(jìn)行連接，相當(dāng)于相互之間并聯(lián)連接在母線上，其中，蓄電池60可以為不同型號(hào)的蓄電池。

本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大幅提高供電可靠性，蓄電池?zé)o需篩選配對(duì)，不同品牌，不同規(guī)格型號(hào)電池可混用，降低了設(shè)計(jì)難度，大幅度降低了單只蓄電池容量變化對(duì)系統(tǒng)容量的影響程度，提高了電池利用率，延長(zhǎng)電池使用壽命，節(jié)省資源，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。

作為本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)施方式，監(jiān)控單元10檢測(cè)到交流配電單元20出現(xiàn)異常時(shí)，控制交流配電單元20停止輸出交流電，并控制每個(gè)直流直流變換器50對(duì)與其對(duì)應(yīng)的蓄電池60輸出的電壓進(jìn)行直流變換后向直流母線80供電。

其中，當(dāng)交流電源正常時(shí)，由交流配電單元20通過(guò)AC/DC變換器向直流母線80供電，同時(shí)，由直流母線80通過(guò)每個(gè)DC/DC變換器進(jìn)行直流降壓向各自的蓄電池60充電。當(dāng)交流電源異常時(shí)，蓄電池60通過(guò)各自的DC/DC變換器進(jìn)行直流升壓向直流母線80供電。兩種供電模式實(shí)現(xiàn)0ms無(wú)縫切換，可保證直流母線80供電的連續(xù)性，從而提高供電可靠性。

具體的，監(jiān)控單元10通過(guò)檢測(cè)交流配電單元20的輸出電壓以判斷其是否出現(xiàn)異常，例如當(dāng)檢測(cè)到交流配電單元20的輸出電壓不在預(yù)設(shè)電壓范圍時(shí)，即可判定其出現(xiàn)故障，即進(jìn)行供電的切換。

作為本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)施方式，監(jiān)控單元10檢測(cè)到其中一對(duì)直流直流變換器50與蓄電池60的組合出現(xiàn)異常時(shí)，控制該對(duì)直流直流變換器50與蓄電池60的組合停止輸出電壓。

具體的，監(jiān)控單元10檢測(cè)到其中一對(duì)直流直流變換器50與蓄電池60的組合輸出的電壓超出預(yù)設(shè)電壓范圍時(shí)，判定該對(duì)直流直流變換器50與蓄電池60的組合出現(xiàn)異常。

基于本發(fā)明實(shí)施方式，當(dāng)單體電池或者與其連接的直流直流變換器50出現(xiàn)故障時(shí)，只需控制該直流直流變換器50停止輸出電壓即可，即可單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行維修或者替換，避免了整體電池組的替換。

作為本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)施方式，監(jiān)控單元10檢測(cè)到某個(gè)交流直流變換器40出現(xiàn)異常時(shí)，控制該交流直流變換器40停止輸出電壓。

監(jiān)控單元10通過(guò)檢測(cè)每個(gè)交流直流變換器40的輸出電壓以判斷其是否出現(xiàn)異常。

基于本發(fā)明實(shí)施方式，當(dāng)單體電池或者與其連接的交流直流變換器40出現(xiàn)故障時(shí)，只需控制該交流直流變換器40停止輸出電壓即可，避免了控制所有交流直流變換器40停止輸出電壓。

進(jìn)一步的，蓄電池60可以為不同型號(hào)的蓄電池，每個(gè)蓄電池與監(jiān)控單元連接，監(jiān)控單元獲取蓄電池的類型，根據(jù)該類型檢測(cè)到蓄電池的電量剩余預(yù)設(shè)值時(shí)控制蓄電池對(duì)應(yīng)的直流直流變換器停止工作，電壓測(cè)試端子T數(shù)量有兩個(gè)，分別為第一電壓測(cè)試端子T1和第二電壓測(cè)試端子T2；監(jiān)控單元連接第一電壓測(cè)試端子T1的第一負(fù)系數(shù)熱敏電阻NTC1、連接第二電壓測(cè)試端子T2的第二負(fù)系數(shù)熱敏電阻NTC2、連接第一電壓測(cè)試端子T1的識(shí)別二極管D1，首先設(shè)置監(jiān)控單元端口Po為高阻態(tài)，測(cè)定電壓測(cè)試端子T的電壓值為V_T1，再設(shè)置單片機(jī)處理器MCU端口Po輸出高電平，測(cè)定電壓測(cè)試端子T的電壓值為V_T1’，比較端子T前后電壓變化值得ΔV_T1，最后將ΔV_T1與單片機(jī)處理器MCU120中的電池類型定義表比較就可識(shí)別電池具體類型。

本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，AC/DC變換器之間、DC/DC變換器之間均采用并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，蓄電池通過(guò)DC/DC變換器進(jìn)行一對(duì)一的精細(xì)充放電管理，蓄電池間形成間接并聯(lián)，相互獨(dú)立，單個(gè)電池故障不會(huì)影響整組電池運(yùn)行。

2)系統(tǒng)采用DC/DC變換器，可實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，功率不僅可以從輸入端流向輸出端，也能從輸出端流向輸入端，即可由直流母線一端向蓄電池充電，也可由蓄電池向直流母線供電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高低電壓的轉(zhuǎn)換。

3)多個(gè)DC/DC變換器并聯(lián)，輸出功率大，模塊間自主均流，系統(tǒng)可靠性高。

4)各支路電池通過(guò)DC/DC變換器的隔離電路相連接，屬于間接并聯(lián)方式，不存在回路電流，電池間不會(huì)造成相互干擾。

5)單個(gè)電池可以在線核容，在線更換。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。