一种便携式交直流多源供电系统的制作方法

1.本技术涉及多源供电技术领域，具体涉及一种便携式交直流多源供电系统。


背景技术：

2.便携野战电源系统作为野外系统电力来源，其重要性将伴随着各种装备的能源电力保障需求和环境适应性研究发展日益凸显。由于户外用电负荷电量的需求增加和电气接口通用性差、电压要求不统一、电池效率低、单兵负荷大等问题突出，必须发展电源容量大、重量轻、可靠性高的野战电源系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种便携式交直流多源供电系统，解决了现有便携式供电系统无法满足大负荷供电、供电模式单一的问题；可实现不少于6套多源系统的级联输出，满足不少于10kw以上的大功率电源保障需求，具备为12v、48v电瓶或车辆启动点火的能力，在野外复杂环境提供供电电源保障。
4.本发明采取的技术方案是：一种便携式交直流多源供电系统，包括至少两个便携式交直流多源供电器，所述便携式交直流多源供电器包括控制面板、控制箱和功率箱；所述控制面板设置在所述控制箱顶部，所述控制箱底部与所述功率箱连接；所述控制面板上设置有第一断路器、第二断路器、光伏输入接口、直流输出接口、交流输入接口、交流输出接口、并机输入接口、并机输出接口、并机通讯网口、拨码开关板、交流输入按钮、交流输出按钮、并机按钮、设置按钮、bms按钮、led启动按钮、led接口、故障指示灯、运行指示灯和断码屏；所述控制箱内设置有主控板、扰流风扇、继电器板、mppt控制器和dc/dc控制器；所述功率箱内设置有逆变器、散热风扇和电池；所述继电器板与所述主控板、mppt控制器、dc/dc控制器、断路器、第一断路器、逆变器、交流输入接口、交流输出接口、并机输入接口和并机输出接口电性连接；所述并机通讯网口、拨码开关板、交流输入按钮、交流输出按钮、并机按钮、设置按钮、故障指示灯、运行指示灯、断码屏、扰流风扇和散热风扇均与所述主控板电性连接；所述bms按钮与所述电池电性连接；所述mppt控制器还与所述光伏输入接口电性连接；所述第二断路器一端与所述直流输出接口连接，另一端与所述dc/dc控制器和主控板连接；所述第一断路器还与所述电池和所述led启动按钮电性连接；所述led启动按钮还与所述led接口电性连接；所述便携式交直流多源供电器的并机通讯网口相互连接，所述便携式交直流多源供电器并机输出接口和另一台便携式交直流多源供电器的并机输入接口连接。
5.进一步地，所述继电器板包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器和软启动电阻；所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器的线圈均与所述主控板连接；所述第一继电器的常开触点一端与所述第一断路器和dc/dc控制器连接，另一端与所述mppt控制器和逆变器连接；所述第二继电器的常开触点与所述软启动电阻串联后，再与所述第一继电器的常开触点并联；所述第三继电器的常开触
点一端与所述逆变器连接，另一端与所述并机输入接口和并机输出接口连接；所述第四继电器的常开触点一端与所述逆变器连接，另一端与所述交流输出接口连接；所述第五继电器的常开触点一端与所述逆变器连接，另一端与所述交流输入接口连接。
6.进一步地，所述dc/dc控制器为宽直流电压输入，并且可输出两路直流电源。
7.进一步地，所述控制面板上还设置有接地柱，所述接地柱与所述电池的负极电性连接。
8.进一步地，所述第一断路器为三极断路器，所述第二断路器为一极断路器。
9.本发明的有益效果在于：（1）本发明具有多种电源输入输出接口以满足系统多源功能，光伏输入接口作为光伏充电、13-45v各类直流电源充电和pv电源充电输入接口，直流输出接口作为14v直流电源输出接口，交流输入接口作为市电充电和其他交流输出电源充电输入接口，交流输出接口作为220v交流电源输出接口，并机输入接口作为级联输出时上级系统220v交流电源供电的输入接口，并机输出接口作为级联输出时供给下级系统220v交流电源的输出接口；可实现不少于6套多源系统的级联输出，满足不少于10kw以上的大功率电源保障需求，不需要外部增加级联输出器件，方便用户操作，节省成本，解决现有便携式供电系统无法满足大负荷供电、供电模式单一的问题，并具备为12v、48v电瓶或车辆启动点火的能力，供电可靠性高；可实现并机输出、交流输出和交流输入独立控制，防止选择单独功能时，其他接口带电；（2）继电器板可实现主回路软启动，通过第一继电器、第二继电器和软启动电阻在启动时对主回路直流电源起到限制作用，实现平滑启动，避免启动过流跳闸，降低启动电流对主回路的冲击，在不使用逆变器输出或光伏输入时不进行软启动操作，可达到降低待机功耗的作用；各便携式交直流多源供电器之间并联连接，可增大供电功率，满足重型负载供电需求；通过拨码开关板进行地址操作的用户交互口，进行分配多个便携式交直流多源供电器之间的主从机分配；断码屏可显示显示设备运行状态，故障指示灯可知识系统状态；扰流风扇和散热风扇可分别为控制箱和功率箱进行散热，确保设备稳定运行。
附图说明
10.为了更清楚地说明实施例1中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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它的附图。
11.图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例1控制面板的结构示意图；图3为实施例1控制箱的结构示意图；图4为实施例1功率箱的结构示意图；图5为实施例1的电路原理图；图6为实施例1便携式交直流多源供电器之间的并联连接示意图；图7为实施例2控制面板的结构示意图。
12.附图标记解释：1-控制面板，2-控制箱，3-功率箱，101-第一断路器，102-第二断路器，103-光伏输入接口，104-直流输出接口，105-交流输入接口，106-交流输出接口，107-并机输入接口，108-并机输出接口，109-并机通讯网口，110-拨码开关板，111-交流输入按钮，
112-交流输出按钮，113-并机按钮，114-设置按钮，115-bms按钮，116-led启动按钮，117-led接口，118-故障指示灯，119-运行指示灯，120-断码屏，121-接地柱；201-主控板，202-扰流风扇，203-继电器板，204-mppt控制器，205-dc/dc控制器，301-逆变器，302-散热风扇，303-电池。
具体实施方式
13.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
14.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，
ꢀ“
一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
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连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
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上”、
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下”、
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左”、
ꢀ“
右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
15.实施例1如图1~图6所示，一种便携式交直流多源供电系统，包括至少两个便携式交直流多源供电器，所述便携式交直流多源供电器包括控制面板1、控制箱2和功率箱3；所述控制面板1设置在所述控制箱2顶部，所述控制箱2底部与所述功率箱3连接；所述控制面板1上设置有第一断路器101、第二断路器102、光伏输入接口103、直流输出接口104、交流输入接口105、交流输出接口106、并机输入接口107、并机输出接口108、并机通讯网口109、拨码开关板110、交流输入按钮111、交流输出按钮112、并机按钮113、设置按钮114、bms按钮115、led启动按钮116、led接口117、故障指示灯118、运行指示灯119和断码屏120；所述控制箱2内设置有主控板201、扰流风扇202、继电器板203、mppt控制器204和dc/dc控制器205；所述功率箱3内设置有逆变器301、散热风扇302和电池303；所述继电器板203与所述主控板201、mppt控制器204、dc/dc控制器205、断路器、第一断路器101、逆变器301、交流输入接口105、交流输出接口106、并机输入接口107和并机输出接口108电性连接；所述并机通讯网口109、拨码开关板110、交流输入按钮111、交流输出按钮112、并机按钮113、设置按钮114、故障指示灯118、运行指示灯119、断码屏120、扰流风扇202和散热风扇302均与所述主控板201电性连接；所述bms按钮115与电池303电性连接；所述mppt控制器204还与所述光伏输入接口103电性连接；所述第二断路器102一端与所述直流输出接口104连接，另一端与所述dc/dc控制器205和主控板201连接；所述第一断路器101还与所述电池303和所述led启动按钮116电性连接；所述led启动按钮116还与所述led接口117电性连接；所述便携式交直流多源供电器的并机通讯网口109相互连接，所述便携式交直流多源供电器并机输出接口108和另一台便携式交直流多源供电器的并机输入接口107连接。
16.在实施例1中，所述继电器板203包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四
继电器、第五继电器和软启动电阻r；所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器的线圈（图中没有画出）均与所述主控板201连接；所述第一继电器的常开触点k1一端与所述第一断路器101和dc/dc控制器205连接，另一端与所述mppt控制器204和逆变器301连接；所述第二继电器的常开触点k2与所述软启动电阻r串联后，再与所述第一继电器的常开触点k1并联；所述第三继电器的常开触点k3一端与所述逆变器301连接，另一端与所述并机输入接口107和并机输出接口108连接；所述第四继电器的常开触点k4一端与所述逆变器301连接，另一端与所述交流输出接口106连接；所述第五继电器的常开触点k5一端与所述逆变器301连接，另一端与所述交流输入接口105连接。
17.在实施例1中，所述第一断路器101为三极断路器，所述第二断路器102为一极断路器。第一断路器101和第二断路器102分别用于控制系统电源和直流电源的接通，通过闭合和断开第一断路器101可对dc/dc控制器205是否接通电池303进行控制，通过闭合和断开第二断路器102可对主控板201是否上电工作进行控制。所述电池303可输出48v直流电。所述dc/dc控制器205为宽直流电压输入，可输出直流14v直流电源，为主控板201等器件供电。
18.实施例1设置有多种电源输入输出接口以满足系统多源功能：光伏输入接口103作为光伏充电、13-45v各类直流电源充电和pv电源充电输入接口1，在实施例1中，所述光伏输入接口103与光伏板连接；直流输出接口104作为14vdc直流电源输出接口，交流输入接口105作为市电充电和其他交流输出电源充电输入接口，交流输出接口106作为220vac交流电源输出接口，并机输入接口107作为级联输出时上级系统220vac交流电源供电的输入接口，并机输出接口108作为级联输出时供给下级系统220vac交流电源的输出接口。
19.实施例1具有多种人机交互方式，通过设置在控制面板1上的按钮、指示灯和断码屏120等器件来满足用户使用功能：交流输入按钮111用于控制交流输入启停，交流输出按钮112用于控制交流输出启停，并机按钮113用于控制交流并机输出启停，设置按钮114用于暂停断码屏120当前显示的数据，bms按钮115用于控制电池303切换工作模式和低功耗模式，电池303在工作模式下才允许进行充电和放电操作。操作人员通过操作相应的按键，系统会根据相应的指示做出相应的功能。断码屏120可为用户提示实施例1的电压、电流、功率、输出能力、电池电量（soc）值、故障代码信息、设备版本号等信息，使用户更加清晰的了解实施例1的运行状态。故障指示灯118为红色，运行指示灯119为绿色，通过故障指示灯118和运行指示灯119可直观的显示当前系统状态，绿灯常亮，红灯熄灭，代表实施例1运行状态正常；红灯常亮，绿灯熄灭，代表实施例1发生故障，需要处理。
20.实施例1还可以连接照明设备，当led接口117连接外部照明设备时，通过led启动按钮116可控制照明灯的亮灭；在特殊情况下，led接口117可作为48v直流电源输出接口连接用电设备，为用电设备提供48v直流电源。
21.所述主控板201为系统控制单元，通过串口通讯方式、485通讯方式和can通讯方式与各部件进行通讯，从而进行监控，测量相关器件状态，控制系统各功能运行切换。所述电池303与主控板201之间通过can通讯进行数据交互，把电池303的温度、电压、电流、故障信息、soc、电池健康状态（soh）等信息上传到主控板201，主控板201可根据相关交互数据控制输入输出功能的功率、电流和电压等。所述继电器板203作为交流输入、交流输出、并机输出和软起回路的集成，可实现直流主回路母线软起动以及进行交流输入、交流输出和并机输出功能切换。
22.所述mppt控制器204与主控板201之间通过串口通讯进行数据交互，根据系统本身电量来控制光伏板的电压、电流和功率，并进行电能容量的信息交互，使设备使用寿命更长。所述逆变器301与主控板201之间通过rs485通讯进行数据交互，所述逆变器301为双向逆变器301，功率为1.4kw。
23.通过便携式交直流多源供电器并联连接可实现实施例1的级联输出，多个便携式交直流多源供电器之间通过can总线方式进行数据交互，并机通讯网口109为级联通讯线连接接口，通过can总线进行通讯时需要多个便携式交直流多源供电器有唯一的通讯地址，拨码开关板110用于进行选择通讯地址操作，用户通过拨码开关板110给主控板201输入识别地址，主控板201通过地址可进行分配多个系统之间的主从机之分。
24.主控板201根据交流输入按钮111、交流输出按钮112和并机按钮113的控制信号下发相关功能指令到逆变器301，从而控制逆变器301工作在整流模式输入状态或者逆变模式输出状态，逆变器301通过并机通讯网口109进行内部通讯，从而控制级联输出进行均流处理。所述扰流风扇202用于调节控制箱2内部温度，散热风扇302用于为逆变器301散热，通过扰流风扇202和散热风扇302使较高温度元器件进行散热，保障系统稳定运行。
25.实施例1的工作原理如下：（1）接通电源启动时，长按bms按钮115 5s，激活电池进入工作模式，主控板201与电池303进行can通讯，通讯交互正常后，闭合第一断路器101，dc/dc控制器205连通电池303，取得电池303提供的48v直流电后自动转换并输出14v直流电，为主控板201供电。随后闭合第二断路器102，主控板201上电，进入工作状态，进行系统自检，自检正常后进入待机状态，此时实施例1上电完成。
26.（2）主回路软启动实施例1在交流输入、交流输出、并机输出和光伏输入前都需要进行主回路软启动操作，软启动操作的作用为限制启动电流，防止逆变器301和 mppt控制器204取得主回路48v直流电后对内部回路大电容充电导致瞬间电流值过大，造成系统故障。
27.主控板201发出软启动信号，第二继电器的线圈得电，第二继电器的常开触点k2闭合，通过软启动电阻r对主回路48v直流电进行电流限制。逆变器301取得主回路48v直流电后进入工作状态，并与主控板201通过rs485通讯进行数据交互，主控板201收到逆变器301的数据后判断主回路供电正常，主控板201发出控制信号使第一继电器的线圈得电，第一继电器的常开触点k1闭合后，再停止发出软启动信号，使第二继电器失电，第二继电器的常开触点k2断开，此时实施例1主回路软启动操作完成。
28.（3）直流电源充电以光伏充电为例，完成软启动操作后，展开光伏板，光伏板受到太阳照射后输出小于48v的直流电压，主控板201与mppt控制器204通过串口通讯进行数据交互后，主控板201对mppt控制器204下发开机指令，将光伏板产生的电压升压至58v后给电池303进行充电，此时实施例1处于光伏充电状态。当光伏板合上后，不再产生直流电压，此时直流电源充电结束。
29.除光伏充电外，光伏输入接口103还可连接13-45v各类直流电源和pv电源给电池303进行充电，充电原理与光伏充电相同。
30.（4）交流电源充电完成软启动操作后，主控板201与逆变器301通过can通讯进行数据交互，用户按下交流输入按钮111后，主控板201收到交流充电功能指令后发出控制信号，第五继电器的线圈得电，第五继电器的常开触点k5闭合，220v交流电从交流输入接口105进入实施例1，主控板201发出开机指令和整流指令到逆变器301，逆变器301将220v交流电整流为58v直流电给电池303进行充电，此时系统处于交流充电状态。
31.当用户再次按下交流输入按钮111后，主控板201接收到停止交流充电功能的信号，并下发关机指令到逆变器301，逆变器301停止输出，再断开第五继电器的驱动电压，使第五继电器失电，第五继电器的常开触点k5断开，此时交流电源充电结束。
32.（5）直流放电系统完成上电后，dc/dc控制器205取得电池303提供的48v直流电自动转换并输出两路14v直流电，闭合第二断路器102，其中一路14v直流电与直流输出接口104连通，为外部直流负载供电，此时系统处于直流输出状态。当用户手动断开第二直流开关后，14v直流电源停止输出，此时直流放电结束。
33.（6）照明与特殊放电led接口117既可以连接照明设备，也可以连接用电设备。当led接口117连接照明设备时，由，可为用户在夜间或者光线暗处提供照明；用户手动闭合led启动按钮116后，照明设备亮起，手动断开led启动按钮116，照明设备熄灭。
34.在特殊情况下，led接口117可连接用电设备，用户手动闭合led启动按钮116后，48v直流电从led接口117输出给用电设备，为用电设备供电，此时实施例1处于48v直流特殊放电状态。当用户手动断开led启动按钮116后，48v直流电停止输出，此时特殊放电结束。
35.（7）交流放电完成软启动操作后，主控板201与逆变器301通过can通讯进行数据交互，用户按下交流输出按钮112，主控板201接收到交流放电功能指令后发出控制信号，第四继电器的线圈得电，第四继电器的常开触点k4闭合，主控板201下发开机指令和逆变指令到逆变器301，逆变器301开始将电池303的电源逆变为220v交流电，220v交流电从交流输出接口106输出给外部交流负载供电，此时实施例1处于交流放电状态。
36.当用户再次按下交流输出按钮112后，主控板201接收到停止交流放电功能的信号，并下发关机指令到逆变器301，逆变器301停止输出，再断开第四继电器的驱动电压，使第四继电器失电，第四继电器的常开触点k4断开，此时交流放电结束。
37.（8）级联输出实施例1采用6台便携式交直流多源供电器进行并联连接，并联功率线连接方式为：1号便携式交直流多源供电器并机输出接口108的并机功率线连接到2号便携式交直流多源供电器并机输入接口107，2号便携式交直流多源供电器并机输出接口108的并机功率线连接到3号便携式交直流多源供电器并机输入接口107，后续以此类推，6号便携式交直流多源供电器的并机输出接口108连接到交流负载。
38.完成软启动操作后，主控板201与逆变器301通过can通讯进行数据交互，用户按下并机按钮113，主控板201接收到级联输出功能指令后发出控制信号，第三继电器的线圈得电，第三继电器的常开触点k3闭合，主控板201下发开机指令和逆变指令到逆变器301，逆变
器301开始将电池303的电源逆变为220v交流电，上级便携式交直流多源供电器从并机输出接口108将220v交流电传输到下一级便携式交直流多源供电器的并机输入接口107，最后一级便携式交直流多源供电器将220v交流电从并机输出接口108输出给外部交流负载供电。
39.当各级便携式交直流多源供电器完成220v交流电输出后，各便携式交直流多源供电器对220v交流电进行同步和锁相处理，各便携式交直流多源供电器通过并机通讯线can总线检测各便携式交直流多源供电器电压、电流、相位等参数，并进行各便携式交直流多源供电器之间的均流处理，此时实施例1处于级联输出放电状态。
40.当用户再次按下并机按钮113，主控板201接收到停止级联输出放电的信号，并下发关机指令到逆变器301，逆变器301停止输出，再断开第三继电器的线圈得电，第三继电器的常开触点k3断开，此时级联输出放电结束。
41.实施例1具有多种电源输入输出接口以满足系统多源功能，光伏输入接口103作为光伏充电、13-45v各类直流电源充电和pv电源充电输入接口1，直流输出接口104作为14vdc直流电源输出接口，交流输入接口105作为市电充电和其他交流输出电源充电输入接口，交流输出接口106作为220vac交流电源输出接口，并机输入接口107作为级联输出时上级系统220vac交流电源供电的输入接口，并机输出接口108作为级联输出时供给下级系统220vac交流电源的输出接口；可实现不少于6套多源系统的级联输出，满足不少于10kw以上的大功率电源保障需求，解决现有便携式供电系统无法满足大负荷供电、供电模式单一的问题，并具备为12v、48v电瓶或车辆启动点火的能力，供电可靠性高。
42.实施例2：如图7所示，实施例2在实施例1的基础上，还在所述控制面板1上设置有接地柱121，所述接地柱121与所述电池303的负极电性连接。接地柱121与外部接地桩连接，使实施例2可靠接地，保障用电安全。
43.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。