一种基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统的制作方法

本发明涉及微电网能量管理，具体而言，涉及一种基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统。

背景技术：

1、在光伏储能、离网供电及混合能源系统中，为最大化利用可再生能源并兼顾市电补充，通常需要接入多组不同朝向的光伏阵列以及ac/dc整流电源。目前，通常采用一板一控模式，即每组阵列配置独立的mppt（最大功率点跟踪）控制器，导致硬件成本高昂、安装空间占用大、系统效率在轻载时显著下降，由于机械式或简单电子切换开关缺乏智能协同的能力，且不具备防倒灌与模块间均流保护机制，易引发设备损坏，其次，由于缺乏本地及远程参数的设定，难以适应精细化的能量管理需求。

2、因此，有必要设计一种基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统用以解决当前技术中存在的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，旨在解决上述存在的问题。

2、本发明提出了一种基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，包括：

3、至少一个基本切换单元和下游电源管理设备，所述基本切换单元包括：输入接口模块、双通道采样模块、继电器执行模块、防倒灌隔离模块、输出接口模块、检测切换控制电路和通讯接口控制总线；

4、所述输入接口模块包括第一输入接口和第二输入接口，且分别接入两路独立的直流或整流电源；

5、所述双通道采样模块包括与所述第一输入接口连接的第一采样电路，以及与所述第二输入接口连接的第二采样电路，用于采集各路输入的电压和电流；

6、所述继电器执行模块包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器串联在所述第一输入接口的通路，所述第二继电器串联在所述第二输入接口的通路；

7、所述防倒灌隔离模块包括第一防倒灌电路和第二防倒灌电路，且分别设置在所述第一继电器和所述第二继电器的输出侧与所述输出接口模块之间，用于阻断反向电流；

8、所述检测切换控制电路分别与所述双通道采样模块、所述继电器执行模块和所述通讯接口控制总线电连接。

9、进一步的，所述检测切换控制电路被配置为根据所述双通道采样模块的采样数据控制所述第一继电器和所述第二继电器的通断状态，并基于所述通讯接口控制总线进行数据交互；

10、一个或若干个所述基本切换单元基于所述通讯接口控制总线级联运行，且全部级联的基本切换单元的输出接口模块并联汇聚至相同下游电源管理设备。

11、进一步的，所述第一防倒灌电路和所述第二防倒灌电路为有源钳位拓扑结构，包括肖特基二极管和n沟道mosfet，所述肖特基二极管的阳极连接对应继电器的输出端，且阴极连接所述输出接口模块；

12、所述n沟道mosfet的漏极连接所述肖特基二极管的阳极，且源极接地；

13、若所述检测切换控制电路检测到输出端电压高于输入端电压，则关断所述n沟道mosfet，并维持所述肖特基二极管的反向截止状态。

14、进一步的，所述检测切换控制电路设置有硬件互锁逻辑单元，所述硬件互锁逻辑单元仅允许所述第一继电器或所述第二继电器处于闭合状态；

15、当接收到闭合两路继电器的指令时，所述硬件互锁逻辑单元强制保持当前状态或断开已闭合的继电器，且在断开完成以及预设死区时间后，允许另一路继电器闭合。

16、进一步的，所述通讯接口控制总线采用rs-485或can物理层协议，并支持主从式或对等式通信架构，且所述基本切换单元具有唯一的节点地址，所述节点地址基于拨码开关设定或总线自动分配；

17、在级联运行时，各所述基本切换单元向总线广播状态报文，所述状态报文至少包括：输入电压、输入电流、功率、单元温度和故障标志位。

18、进一步的，所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，还包括：多模通信配置模块；

19、所述多模通信配置模块集成在所述检测切换控制电路或作为独立网关连接所述通讯接口控制总线；

20、所述多模通信配置模块支持蓝牙ble、wi-fi、4g cat.1和本地离线配置接口中的至少两种通信方式。

21、进一步的，所述检测切换控制电路还被配置为在清晨时段，以最低启动功率阈值为判据，接入首个满足条件的输入源；

22、在上午和下午时段时，当存在输入源的实时功率在连续n个采样周期高于当前源功率，且所述实时功率和当前源功率的差值超过滞回阈值时，则触发切换动作；

23、在中午时段时，将当前最高功率源作为主供源，若所述主供源的功率超过所述下游电源管理设备的额定输入功率，则进行功率分流；

24、在夜晚谷电时段时，根据预设的时间窗口激活市电整流输入源，并在时间窗口结束或电池达到满充状态时进行切断。

25、进一步的，所述切换动作的执行时序根据输入源自适应选择；

26、当切换前后两路输入源的电压差小于预设安全阈值时，则采用先通后断的软切换时序；

27、当切换前后两路输入源的电压差大于或等于预设安全阈值时，则采用先断后通的硬切换时序，并在断开与闭合之间插入不小于10ms的死区时间。

28、进一步的，所述下游电源管理设备为最大功率点跟踪控制器或电池充电器；

29、所述基本切换单元不进行直流电压变换，且仅作为通断与路由节点；

30、所述基本切换单元的工作电压范围覆盖所述下游电源管理设备的输入电压范围。

31、进一步的，系统支持最大级联节点数量为127个。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过至少一个基本切换单元接入独立的直流或整流电源，各基本切换单元的输出端并联汇聚至同一下游电源管理设备，从而减少了硬件数量、安装空间和建设成本。通过双通道采样模块分别采集各路输入的电压和电流，检测切换控制电路能够结合实时功率、时段及输入源状态执行动态调度，在清晨优先接入满足启动条件的输入源，在上午和下午根据连续功率比较结果及滞回阈值自适应选择输入源，在中午根据额定输入功率进行接入调整，并在夜间谷电时段接入市电整流输入，有利于提高不同时间段输入能源的利用效率。第一、第二输入通路分别设置防倒灌电路，阻断共享输出端向低电压输入源回流。硬件互锁能够防止基本切换单元内两路继电器同时闭合，并结合软切换、硬切换及死区时间控制，降低切换过程中的环流和冲击风险。各基本切换单元通过rs-485或can总线进行状态交互和协同控制，从而兼顾了现场调试和远程运维需求，提高了能源调度的智能性和切换安全性。

1.一种基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，所述检测切换控制电路被配置为根据所述双通道采样模块的采样数据控制所述第一继电器和所述第二继电器的通断状态，并基于所述通讯接口控制总线进行数据交互；

3.根据权利要求2所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，所述第一防倒灌电路和所述第二防倒灌电路为有源钳位拓扑结构，包括肖特基二极管和n沟道mosfet，所述肖特基二极管的阳极连接对应继电器的输出端，且阴极连接所述输出接口模块；

4.根据权利要求3所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，所述检测切换控制电路设置有硬件互锁逻辑单元，所述硬件互锁逻辑单元仅允许所述第一继电器或所述第二继电器处于闭合状态；

5.根据权利要求4所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，所述通讯接口控制总线采用rs-485或can物理层协议，并支持主从式或对等式通信架构，且所述基本切换单元具有唯一的节点地址，所述节点地址基于拨码开关设定或总线自动分配；

6.根据权利要求5所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，还包括：多模通信配置模块；

7.根据权利要求6所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，所述检测切换控制电路还被配置为在清晨时段，以最低启动功率阈值为判据，接入首个满足条件的输入源；

8.根据权利要求7所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，所述切换动作的执行时序根据输入源自适应选择；

9.根据权利要求8所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，所述下游电源管理设备为最大功率点跟踪控制器或电池充电器；

10.根据权利要求9所述的基于总线协同与多模通信的多源输入智能切换系统，系统支持最大级联节点数量为127个。