本發(fā)明屬于電力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是，其中涉及的一種既能進行電能儲能，又能將儲備電能輸出供電的電力終端裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，人類對能源的需求越來越高。而由于化石能源的消耗會對環(huán)境產(chǎn)生致命的影響，因此，人類對清潔能源的渴求日益強烈。常見的清潔能源有風(fēng)能、太陽能以及地?zé)崮艿鹊取?/p>

然而，對于清潔能源的實際采集，存在著或多或少的缺點。例如，風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定，不能及時上網(wǎng)；亦或者某個區(qū)域的風(fēng)能、太陽能過剩，無法輸出到用戶用電區(qū)域。

另外，對于地?zé)崮堋L(fēng)能以及太陽能采集的選址，都是需要大規(guī)模的能源富集區(qū)域。并且，當(dāng)前的建設(shè)方法依然按照區(qū)域采集，集中逆變上網(wǎng)的方法，這就造成了小區(qū)域能源無法收集，效率低下。而若是建設(shè)大量的廠房，則會占用大量場地。

同時普通用戶家庭依然只是作為電能的消耗者，無法參與到電能生產(chǎn)環(huán)節(jié)。而且電能生產(chǎn)者與消耗者距離遙遠，多采用主電網(wǎng)----分支的結(jié)構(gòu)，如此，造成主電網(wǎng)線路浪費，區(qū)域負荷居高不下。

對此，業(yè)界推出了儲能終端來嘗試解決這一問題。但目前的儲能終端，大多功能單一，如中國專利申請第201510661144.6號揭示的EPS、UPS、或者太陽能充電器，多為工業(yè)使用以確保供電，普通家庭用戶鮮有布置。即便是充放電一體機，如中國專利申請第201520838918號所揭示的，其內(nèi)部也是由多個獨立的設(shè)備拼裝而成，其包括單獨的充電、放電系統(tǒng)，安裝復(fù)雜，價格高昂，儲能/放電損耗高，經(jīng)濟價值低。

進一步的，從現(xiàn)有設(shè)備來看，可以進行電能儲能的設(shè)備，電能方向單一。如中國專利申請第200720148300號所揭示的，電能只能由太陽能電池板采集，通過單獨的充電器向電池充電，再通過逆變器送到電網(wǎng)上。當(dāng)太陽能不能充滿電池時，不能將電網(wǎng)上富余的電能反向存儲起來。

或者，是能聯(lián)網(wǎng)使用但不能進行電能儲能的設(shè)備，如中國專利申請第200910180542、201520838918號所揭示的，只能實現(xiàn)用電設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集，簡單的通訊，但是不能儲能。對于這種設(shè)備，首先，其充放電電路效率低，降低了太陽能轉(zhuǎn)化效率；其次，其上網(wǎng)需要單獨的計算機，系統(tǒng)整體耗電高，結(jié)構(gòu)冗余，體積龐大，如果天氣不好，太陽能發(fā)的電可能都不能保證計算機的正常使用。

而且，以上提到的這些舉例性的系統(tǒng)，只能接駁太陽能，不支持其他可收集的清潔能源，供給能量選擇單一，而且為維持自身系統(tǒng)運轉(zhuǎn)所需的電能消耗大。

因此，確有必要開發(fā)一種新型的智能混合儲能供電終端，來克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種智能混合儲能供電終端，其能夠直接吸收由多種類型清潔能源采集設(shè)備輸出的直流電能并能將其儲存，同時又可離網(wǎng)、并網(wǎng)控制。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種智能混合儲能供電終端，其包括控制器、直流功率驅(qū)動板、第一采樣單元、第一輸入接口以及用電切換開關(guān)。其中所述第一輸入接口用于接入外部直流輸入，所述第一采樣單元對所述直流輸入進行采樣并將采樣信息傳給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述采樣信息得知直流輸入類型，進而控制所述直流功率驅(qū)動板調(diào)整為相應(yīng)功能以將所述直流輸入存儲到儲能單元內(nèi)。所述控制器還控制所述用電切換開關(guān)，使得所述用電切換開關(guān)能根據(jù)需要有選擇的連通家庭用電側(cè)和交流電網(wǎng)側(cè)，從而使得所述儲能單元存儲的電能能夠向所述家庭用電側(cè)進行供電，或者所述交流電網(wǎng)側(cè)向所述儲能單元供電存儲。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述直流功率驅(qū)動板采用DC-DC的方式，所述控制器通過PWM信號控制所述直流功率驅(qū)動板。

進一步的，在不同實施方式中，其還包括功率變壓器、功率驅(qū)動板和第二采樣單元，其中所述第二采樣單元對通過所述用電切換開關(guān)進入所述功率變壓器的交流電進行采樣并將采樣信息傳給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述采樣信息控制所述功率驅(qū)動板，使其對經(jīng)由所述功率變壓器處理后的低壓交流信號進行整理，從而將其存儲到所述儲能單元中。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述控制器還連接有第三采樣單元，其能夠分別對所述直流功率驅(qū)動板和功率驅(qū)動板進行電壓電流采樣，并將采樣信息反饋給所述控制器。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述功率驅(qū)動板是通過BOOST原理將所述功率變壓器對所述交流電網(wǎng)側(cè)提供的交流電進行降壓變換處理后得到的低壓交流信號進行整流。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述功率驅(qū)動板為全橋結(jié)構(gòu)，其能夠?qū)⑺隹刂破鬏敵龅幕パaSPWM小信號轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動所述功率變壓器的帶有功率的低壓交流信號。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述控制器還連接有交流相位捕捉單元，其通過對所述交流電網(wǎng)側(cè)的市電信號的采集放大，輸出與市電同步的脈沖信號，供并網(wǎng)使用。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述控制器包括STM32或DSP高性能處理器，用于對各種信號進行采集、處理，實現(xiàn)整個所述終端的逆變、充電控制。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述終端還結(jié)合有ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)，其控制器通過USB與所述嵌入式系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述終端通過所述嵌入式系統(tǒng)，來實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能、數(shù)據(jù)存儲功能以及外部數(shù)據(jù)交互功能。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述儲能單元可以是所述供電終端的一部分，但也可以是獨立設(shè)置，通過連線與所述終端連接。所述儲能單元具體可以是電池組，例如，由鉛蓄電池或是鋰電池構(gòu)成的帶有保護功能的陣列電池組；但不限于。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明涉及的一種智能混合儲能供電終端，其能對多種不同類型清潔能源的直流輸入進行儲能，并能遠程控制；同時將交流逆變與直流充電作為一個控制整體，使得存儲的電能能夠輸出利用到家庭用電側(cè)，同時當(dāng)交流電網(wǎng)側(cè)存在多余電能時，還能將其存儲以備后用。且其高度集成，內(nèi)部系統(tǒng)配合緊湊，從而使得系統(tǒng)內(nèi)部組件之間的傳輸損耗減小，有效的提高了轉(zhuǎn)換效率，同時穩(wěn)定可靠。

另外，所述終端結(jié)合ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)采集控制采用ARM架構(gòu)，去除掉現(xiàn)有低速485、CAN鏈路層，去除掉額外的單獨數(shù)據(jù)采集器，減少其他設(shè)備投入成本，從而減少了控制監(jiān)控系統(tǒng)的自身損耗。且，所述終端還能減少對設(shè)備安裝位置的限制，只要有電能產(chǎn)生的位置，有網(wǎng)絡(luò)信號，結(jié)合了嵌入式系統(tǒng)的所述終端即可上網(wǎng)，參與到分布式系統(tǒng)中。

同時所述終端結(jié)合嵌入式系統(tǒng)作為軟件載體，可以運行各種操作系統(tǒng)，軟件開發(fā)兼容性強，每個廠家或者搭建能源電力采集的個體均可開發(fā)自主軟件，免于開發(fā)新的硬件，減少社會整體資源重復(fù)消耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個實施方式提供的一種智能混合儲能供電終端的邏輯結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明涉及的一種智能混合儲能供電終端的技術(shù)方案作進一步的詳細描述。

請參閱圖1所示，本發(fā)明的一個實施方式提供了一種智能混合儲能供電終端，其包括第一輸入接口1、第一采樣單元3、控制器5、直流功率驅(qū)動板7、用電切換開關(guān)2、第二采樣單元4、功率變壓器6以功率驅(qū)動板8。

其中所述第一輸入接口1用于接入外部直流輸入，其具體可以是由采集到的清潔能源所轉(zhuǎn)化來的直流輸入，例如，風(fēng)能、太陽能等等。所述第一采樣單元3對所述直流輸入進行采樣并將采樣信息傳給所述控制器5，所述控制器5根據(jù)所述采樣信息得知直流輸入類型進而控制所述直流功率驅(qū)動板7調(diào)整為相應(yīng)功能以將所述直流輸入存儲到儲能單元9內(nèi)。

其中所述直流功率驅(qū)動板7采用同步DC-DC方式，所述控制器5通過輸出的PWM信號控制所述直流功率驅(qū)動板7，進而將直流輸入側(cè)的電能存儲到所述儲能單元內(nèi)9。

所述儲能單元9，其可以是所述供電終端的一部分，也可以獨立存在，通過接線連接所述終端。所述儲能單元，具體可以是電池組，例如，由鉛蓄電池或是鋰電池構(gòu)成的帶有保護功能的陣列電池組，電壓可以是48V，但不限于。

進一步的，所述用電切換開關(guān)2用于切換所述終端與家庭用電側(cè)、交流電網(wǎng)側(cè)的連通情況。所述控制器5控制所述用電切換開關(guān)2，使得所述用電切換開關(guān)能根據(jù)需要有選擇的連通家庭用電側(cè)和交流電網(wǎng)側(cè)。

其中所述第二取樣單元4用于將進入所述功率變壓器6的交流電壓電流進行放大，處理。所述功率變壓器6可以將所述功率驅(qū)動板8輸出低壓交流功率信號變換成高壓功率信號，又可以將經(jīng)過電壓電流取樣的交流市電變換成低壓交流功率信號。

所述功率驅(qū)動板8為全橋結(jié)構(gòu)，既可以將高性能處理器輸出的互補SPWM小信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動功率變壓器的帶有功率的低壓交流信號；又可以通過BOOST 原理將所述功率變壓器6對交流電網(wǎng)輸入的交流電降壓變換后的低壓交流信號進行整流，從而對所述儲能單元9輸入電能。

所述控制器5還連接有交流相位捕捉單元10，其通過對市電信號的采集放大，輸出與市電同步的脈沖信號，供并網(wǎng)使用。所述控制器5還連接有第三采樣單元12，其可以分別對所述直流功率驅(qū)動板7和功率驅(qū)動板8進行電壓電流采樣，并將采樣信息反饋給所述控制器5。所述控制器5具體可以采用STM32或DSP等高性能處理器，用于對各種信號進行采集，實現(xiàn)逆變，充電控制。

以下將結(jié)合本發(fā)明涉及的所述終端的具體使用過程，對本發(fā)明做進一步的描述。

1、逆變工作方法：所述儲能單元的電池組9通過被所述控制器5以SPWM驅(qū)動所述功率驅(qū)動板8變換成±24V的交流信號，通過所述功率變壓器6低壓繞組—高壓繞組變換成220V市電標準，再經(jīng)過所述第二采樣單元4變換到220V/50Hz。其中所述第二采樣單元4的信號會反饋給所述控制器5，使其能實時調(diào)節(jié)，保證輸出220V電壓，頻率穩(wěn)定；且功率輸出電壓與電流的乘積峰值在設(shè)備設(shè)計范圍內(nèi)。

1.1、并網(wǎng)同步逆變輸出：在所述終端斷開電網(wǎng)的情況下，開啟逆變輸出，電壓跟隨市電網(wǎng)電壓，此時所述終端輸出的正弦信號處在自由運行的狀態(tài)。所述控制器5通過所述交流相位捕捉單元10捕捉計算市電與所述終端輸出的正弦信號的相位差a，主動微調(diào)輸出頻率（例如49Hz），其中當(dāng)a=0時，輸出與市電相同的頻率。此后的時間，所述控制器5輸出的SPWM信號被動跟蹤從所述交流相位捕捉單元10輸出的觸發(fā)，從而實現(xiàn)并網(wǎng)輸出。

2、通過市電充電的方式：所述用電切換開關(guān)2將所述終端并入所述交流電網(wǎng)，其市電信號經(jīng)過所述第二采樣單元4進入所述功率變壓器6的高壓繞組，其低壓繞組輸出±24V的電壓信號，所述功率驅(qū)動板8的上橋臂關(guān)閉，下橋臂對24V進行boost升壓整流，所述控制器5通過對所述第二取樣單元4和第三采樣單元12獲得的電壓電流信息計算，實現(xiàn)所述交流電網(wǎng)側(cè)對所述儲能單元9電池組的充電流程。

3、直流充電方式：若所述終端用戶選擇第一輸入端口1接入的直流輸入為太陽能，則所述終端采用MPPT最大功率點跟蹤的方法，達到太陽能最大效率輸入；若第一輸入端口1的直流輸入類型為穩(wěn)定直流輸入，則根據(jù)對所述儲能單元9電池組的設(shè)定，選擇標準充電曲線預(yù)充(可選)-恒壓-橫流-涓流 模式充電。通過對所述儲能單元電池的類型以及組合方式的選擇，所述控制器5對電壓、電流進行優(yōu)化。其中所述控制器5根據(jù)所述第一采樣單元的反饋信息進行電壓電流控制。

4、混合充電方式：其為所述交流電網(wǎng)側(cè)和所述第一輸入端口1側(cè)同時對所述儲能單元9電池組充電；舉例來講，所述儲能單元9電池組的允許充電電流為10A，所述控制器5控制所述功率驅(qū)動板8根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定進行最大5A的MPPT充電，按照所述第一采樣單元3的反饋信息進行電壓電流控制。并且允許所述交流電網(wǎng)側(cè)充電時，側(cè)按照上述方式2進行補充5A電流，通過第三采樣單元12進行交流側(cè)控制。

進一步的，所述終端可結(jié)合操作系統(tǒng)進行操作。例如，在一個實施方式中，所述終端結(jié)合有一ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)20，其控制器5通過USB與所述嵌入式系統(tǒng)20進行數(shù)據(jù)交換。其中所述嵌入式系統(tǒng)20包括ARM SOC和周邊器件內(nèi)存、FLASH、USB-HUB、網(wǎng)絡(luò)接口、無線網(wǎng)絡(luò)接口、2G/3G/4G無線接口、USB DEVICE接口、喇叭、SATA硬盤和專有密鑰接口等等，具有可擴展性。

所述嵌入式系統(tǒng)20還可以連接有顯示器（未圖示），其可以接收來自所述嵌入式系統(tǒng)的顯示指令，顯示相應(yīng)的內(nèi)容。所述顯示器可具有觸摸操作功能，以便輸入外界指令。所述終端的用戶可以通過所述顯示器進行各種系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，例如，基本參數(shù)：市電頻率、電壓、是否允許逆變上網(wǎng)、電池類型；控制策略：MPPT、SVPWM、SPWM、允許從交流電網(wǎng)儲能、允許從直流輸入儲能、允許二者同時儲能等等，由于參數(shù)眾多，此處不在一一描述。

例如，在一個實施方式中，所述終端用戶通過所述顯示器可以選擇第一輸入端口1直流輸入的類型，所述控制器5通過讀取所述第一輸入端口1的類型的設(shè)定，來相應(yīng)選擇驅(qū)動所述直流功率驅(qū)動板6的控制方法。當(dāng)然，在其他實施方式中，所述顯示器的輸入功能可以由鼠標、鍵盤所代替。

所述終端結(jié)合了所述嵌入式系統(tǒng)可進一步的實現(xiàn)以下功能：

1、用戶交互功能：所述終端用戶通過操作帶有觸摸功能的顯示器輸入指令，所述嵌入式系統(tǒng)通過圖形界面進行相應(yīng)的反饋，從而實現(xiàn)所述終端與操作用戶之間的數(shù)據(jù)交互。

2、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)功能：所述嵌入式系統(tǒng)可以通過內(nèi)置的聯(lián)網(wǎng)功能：有線/無線網(wǎng)絡(luò)，或是2/3/4G網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，接受來自服務(wù)器的消息，或者策略。

3、數(shù)據(jù)記錄功能：所述嵌入式系統(tǒng)通過USB與所述控制器5進行數(shù)據(jù)交互，其中所述終端涉及的所有數(shù)據(jù)、狀態(tài)改變均會被記錄到所述嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部的硬盤中。

4、并網(wǎng)后孤島效應(yīng)的消除功能：主供電系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通知所述嵌入式系統(tǒng)斷開對交流電網(wǎng)側(cè)的輸出，所述嵌入式系統(tǒng)控制所述控制器5實現(xiàn)以下功能：

4.1、通過所述用電切換開關(guān)2斷開所述終端與市電網(wǎng)的連接；

4.2、按照所述終端用戶設(shè)定是否保持家庭用電側(cè)供電情況，并且所述嵌入式系統(tǒng)還可通過揚聲器發(fā)出相應(yīng)的聲音，來提醒用戶。

本發(fā)明涉及的一種智能混合儲能供電終端，其能對多種不同類型清潔能源的直流輸入進行儲能，并能遠程控制；同時將交流逆變與直流充電作為一個控制整體，使得存儲的電能能夠輸出利用到家庭用電側(cè)，同時當(dāng)交流電網(wǎng)側(cè)存在多余電能時，還能將其存儲以備后用。且其高度集成，內(nèi)部系統(tǒng)配合緊湊，從而使得系統(tǒng)內(nèi)部組件之間的傳輸損耗減小，有效的提高了轉(zhuǎn)換效率，同時穩(wěn)定可靠。

另外，所述終端結(jié)合ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)采集控制采用ARM架構(gòu)，去除掉現(xiàn)有低速485、CAN鏈路層，去除掉額外的單獨數(shù)據(jù)采集器，減少其他設(shè)備投入成本，從而減少了控制監(jiān)控系統(tǒng)的自身損耗。且，所述終端還能減少對設(shè)備安裝位置的限制，只要有電能產(chǎn)生的位置，有網(wǎng)絡(luò)信號，結(jié)合了嵌入式系統(tǒng)的所述終端即可上網(wǎng)，參與到分布式系統(tǒng)中。

同時所述終端結(jié)合嵌入式系統(tǒng)作為軟件載體，可以運行各種操作系統(tǒng)，軟件開發(fā)兼容性強，每個廠家或者搭建能源電力采集的個體均可開發(fā)自主軟件，免于開發(fā)新的硬件，減少社會整體資源重復(fù)消耗。

本發(fā)明的技術(shù)范圍不僅僅局限于上述說明中的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明技術(shù)思想的前提下，對上述實施例進行多種變形和修改，而這些變形和修改均應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。