本说明书实施例提供了一种智能配电箱系统，其中，方法包括：控制模块，用于根据用户本地或远程参数输入设定输入、输出电流限定值和各路额定功率输出限定值，设置各路输出的供电优先级，在功率不足时自适应进行负载功率控制，从而满足重要负载的电功率；模块化电能变换器，用于根据配置信息实现一路交流/直流输入和多路交流/直流输出，自动选择切换输入、输出通路，适应所需交直流供电制式。
(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116667534 A (43)申请公布日 2023.08.29 (21)申请号 4.7 (22)申请日 2023.06.01 (71)申请人 中国人民陆军工程大学 地址 210007 江苏省南京市秦淮区后标营 路88号 (72)发明人 聂金铜白太勋王梓灿李锐 张颖超强生泽杨翱金丽萍 张瑞伟 (74)专利代理机构 北京八月瓜知识产权代理有 限公司 11543 专利代理师 秦莹 (51)Int.Cl. H02J 13/00 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (54)发明名称 智能配电箱系统 (57)摘要 本说明书实施例提供了一种智能配电箱系 统，其中，方法包括：控制模块，用于根据用户本 地或远程参数输入设定输入、输出电流限定值和 各路额定功率输出限定值，设置各路输出的供电 优先级 ，在功率不足时自适应进行负载功率控 制，从而满足重要负载的电功率；模块化电能变 换器，用于根据配置信息实现一路交流/直流输 入和多路交流/直流输出，自动选择切换输入、输 出通路，适应所需交直流供电制式。 A 4 3 5 7 6 6 6 1 1 N C CN 116667534 A 权利要求书 1/1页 1.一种智能配电箱系统，其特征在于，包括配电箱体，还包括： 控制模块，用于根据用户本地或远程参数输入设定输入、输出电流限定值和各路额定 功率输出限定值，设置各路输出的供电优先级，获取配置信息，对多路输出进行自适应功率 控制； 模块化电能变换器，用于根据配置信息实现一路交流/直流输入和多路交流和直流输 出，自动选择切换所需供电通路。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模块化电能变换器具体包括：即插即 用方式接入的AC‑DC模块和DC‑AC模块。 3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模块化电能变换器具体用于：根据负 载需要在不同输出通道上配置为220V交流输出或600‑1000V高压直流输出。 4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述模块化电能变换器具体用于：当智能 配电箱系统后端负载距离小于距离阈值、且线缆长度较小于长度阈值时，将该负载接入到 智能配电箱系统的交流220V通道；当后端负载距离大于或等于距离阈值，将该负载接入到 智能配电箱的高压直流输出通道。 5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模块化电能变换器为多个。 6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述模块化电能变换器进一步用于：将多 个模块化电能变换器灵活组合互联，并进行自动检测匹配，自动检测输入的交流/直流电压 形式及电压范围，从多个模块化电能变换器中选择适配的输出通道。 7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述配电箱体具体包括：输入连接器、机 壳、可插拔式模块化电能变换器模块接口、以及输出连接线所述的系统，其特征在于，所述控制模块具体用于： 采集电压、电流和功率信息，将采集的信息存储于本地数据库中或上传至远端网络，提 供PC或移动终端APP访问接口，通过所述访问接口向其实时显示采集的信息和配置信息，提 供配置信息的配置接口。 9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模块化电能变换器具体用于：通过矩 阵型SSPC连接输入输出接口与AC‑DC模块和DC‑AC模块，实现交直流匹配和串并联组合。 10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述模块化电能变换器具体用于： 由SSPC矩阵根据电压电流检测结果和配置设定，切换选择相应的输入、输出和中间通 路：输入SSPC矩阵根据输入端连接的交流或直流电，自动选择相应AC‑DC或直接到中间SSPC 矩阵，中间SSPC矩阵根据配置的输出交流或直流通道使能相应的DC‑AC或直接送到输出 SSPC矩阵，中间和输出SSPC也能够根据功率大小的预设定，连接为多模块并联模式。 2 2 CN 116667534 A 说明书 1/4页 智能配电箱系统 技术领域 [0001] 本文件涉及电学技术领域，尤其涉及一种智能配电箱系统。 背景技术 [0002] 在军用野战供电、野外应急通信、偏远地区勘探等应用场景下，通常需要接入可用 电网应急供电，然而，在以上场景下往往取电距离远，线缆压降大，在不同时间段和不同负 载情况下电压波动范围大。传统配电箱中断路器跳闸电流固定，在电压不足而负载功率较 大时就极容易跳闸保护，不可根据应用条件实时调整和限制负载功率。另一方面，数公里远 距离供电时，使用电压等级更高的直流传输方式对降低损耗，减小电缆线径和重量具有明 显优势。 [0003] 当前，智能配电箱大多注重于解决电压或电流信息可采集、分闸或合闸可远程控 制等问题，不具备功率控制和负载优先级设定等功能。 发明内容 [0004] 本发明的目的在于提供一种智能配电箱系统，旨在解决现有技术中的上述问题。 [0005] 本发明提供一种智能配电箱系统，包括： [0006] 控制模块，用于根据用户本地或远程参数输入设定输入、输出电流限定值和各路 额定功率输出限定值，设置各路输出的供电优先级，获取配置信息，对多路输出进行自适应 功率控制； [0007] 模块化电能变换器，用于根据配置信息实现一路交流/直流输入和多路交流和直 流输出，自动选择切换所需供电通路。 [0008] 采用本发明实施例，既能够自动识别交流和直流模式输入，实现多种制式的供电 与配电功能，也能够在极端情况下对负载进行管控与稳定供电，按照负载优先级顺序自动、 智能限功率，保障重要负载的持续和可靠工作。 附图说明 [0009] 为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述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 附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造 性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0010] 图1是本发明实施例的智能配电箱系统的示意图； [0011] 图2是本发明实施例的智能配电箱输入输出通道连接器示意图； [0012] 图3是本发明实施例的智能配电箱正面示意图； [0013] 图4是本发明实施例的智能配电箱关键组成结构示意图； [0014] 图5是本发明实施例的单个配电箱独立工作模式示意图； [0015] 图6是本发明实施例的多个配电箱长距离供配电示意图。 3 3 CN 116667534 A 说明书 2/4页 具体实施方式 [0016] 为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案， 下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术 方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。 [0017] 根据本发明实施例，提供了一种智能配电箱系统，图1是本发明实施例的智能配电 箱系统的示意图，如图1所示，根据本发明实施例的智能配电箱系统包括配电箱体14，还包 括： [0018] 控制模块10，用于根据用户本地或远程参数输入设定输入、输出电流限定值和各 路额定功率输出限定值，设置各路输出的供电优先级，获取配置信息，对多路输出进行自适 应功率控制；所述控制模块10具体用于： [0019] 采集电压、电流和功率信息，将采集的信息存储于本地数据库中或上传至远端网 络，提供PC或移动终端APP访问接口，通过所述访问接口向其实时显示采集的信息和配置信 息，提供配置信息的配置接口。 [0020] 模块化电能变换器12，用于根据配置信息实现一路交流/直流输入和多路交流和 直流输出，自动选择切换所需供电通路。所述模块化电能变换器12具体包括：即插即用方式 接入的AC‑DC模块和DC‑AC模块。 [0021] 所述模块化电能变换器12具体用于：根据负载需要在不同输出通道上配置为220V 交流输出或600‑1000V高压直流输出。当智能配电箱系统后端负载距离小于距离阈值、且线 缆长度较小于长度阈值时，将该负载接入到智能配电箱系统的交流220V通道；当后端负载 距离大于或等于距离阈值，将该负载接入到智能配电箱的高压直流输出通道。 [0022] 此外，所述模块化电能变换器通过矩阵型SSPC连接输入输出接口与AC‑DC模块和 DC‑AC模块，实现交直流匹配和串并联组合。具体地，由SSPC矩阵根据电压电流检测结果和 配置设定，切换选择相应的输入、输出和中间通路：输入SSPC矩阵根据输入端连接的交流或 直流电，自动选择相应AC‑DC或直接到中间SSPC矩阵，中间SSPC矩阵根据配置的输出交流或 直流通道使能相应的DC‑AC或直接送到输出SSPC矩阵，中间和输出SSPC也能够根据功率大 小的预设定，连接为多模块并联模式。 [0023] 在本发明实施例中，所述模块化电能变换器12可为多个。 [0024] 所述模块化电能变换器12进一步用于：将多个模块化电能变换器灵活组合互联， 并进行自动检测匹配，自动检测输入的交流/直流电压形式及电压范围，从多个模块化电能 变换器中选择适配的输出通道。 [0025] 所述配电箱体14具体包括：输入连接器、机壳、可插拔式模块化电能变换器模块接 口、以及输出连接线] 通过模块化电力电子变换器和智能控制电路等关键部件，实现多路600V‑1000V高 压直流和220V交流电配电组合输出，输出通道的路数、各通道电压大小可配置，可控自由度 高，具有多路输出功率自动限幅、入口电流限定、输出短路保护、交直流漏电保护等功能。通 过现场参数设置，能够完成对多路输出的供电功率实时管控和调整，实现不同负载供电优 先级顺序。在军用野战供电、野外应急通信、偏远地区勘探等应用场景下，传统配电箱负荷 4 4 CN 116667534 A 说明书 3/4页 过载或电网电压跌落时，容易引起本级和前端的断路器跳闸，不便于维护管理。该智能配电 箱即使在前端供电容量不足时，仍然能够保证智能配电箱中优先负载的工作，对前端既有 的不同规格空开容量配置适应性好，能够增强供电系统的坚韧性和灵活性。 [0027] 以下结合附图对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。 [0028] 本发明实施例提供了一种电力电子变换器和数字控制器构成的智能配电箱系统， 通过模块化电能变换器，实现一路交流输入和多路交、直流输出，在控制系统和提出的控制 方法下，能够灵活设定输入、输出电流限定值和各路额定功率输出限定值，可自由设置各路 输出的供电优先级。其中，智能配电箱包含关键的AC‑DC和DC‑AC两种电能变换模块，采用模 块化结构，以即插即用方式接入。能够根据负载需要在不同输出通道上配置为220V交流输 出或600‑1000V高压直流输出。 [0029] 当智能配电箱后端负载距离较近、线缆长度较短时，接入到智能配电箱交流220V 通道；当后端负载距离较远时，线缆压降和损耗较大，该类型负载接入到智能配电箱的高压 直流输出通道。多个智能配电箱具有灵活组合互联和自动检测匹配功能，能够自动检测输 入的交流/直流电压形式及电压范围，从而选择适配的输出通道；通过智能配电箱内部数字 控制器及通信模块，能够根据需要，进行多个模块并联以扩展输出功率，能够在本机屏幕和 远端软件上进行电参数的实时监控和参数配置。 [0030] 本发明实施例的技术方案具有交直流配电和限电功能，能够设定负载供电优先级 的配电箱，系统能够根据设定和环境条件自适应切换工作模式。 [0031] 从上述描述可以看出，该系统由配电箱体、模块化交直流变换器、控制与通信组 件、连接线缆等构成，组成结构和工作模式如下： [0032] (1)配电箱包含输入连接器、机壳、可插拔式AC‑DC/DC‑AC模块、输出连接线)配电箱体可接入单相或三相交流电，采样与控制电路自动采集电压、电流，判 断电压制式和电压等级大小，从而选择匹配相应的输出通道。 [0034] (3)内置控制软件采集电压、电流和功率信息，将信息存储于本地数据库中或上传 至远端网络，可以通过PC或手机APP访问与实时显示采集信息和配置信息，并进行功率限 定、负载优先级等配置修改。 [0035] 图2为智能配电箱背面输入、输出通道连接器示意图，支持一路交流或直流输入， 在输出端可根据需要分配到多路输出上，图中画出了5路交流输出和5路直流输出对应的圆 形连接器示意图，也可根据应用场景采用接线端子直接输出方式。 [0036] 图3为智能配电箱的正面外观示意图，核心部件为AC‑DC模块和DC‑AC模块，主要完 成交流电与直流电的相互转换。通过矩阵型SSPC连接输入输出接口与AC‑DC模块和DC‑AC模 块，实现交直流匹配和串并联组合。 [0037] 图4为智能配电箱的内部组成结构示意图，AC‑DC、DC‑AC和SSPC构成其主要部件， 由SSPC矩阵根据电压电流检测结果和配置设定，切换选择相应的输入、输出和中间通路：输 入SSPC矩阵根据输入端连接的交流或直流电，自动选择相应AC‑DC或直接到中间SSPC矩阵， 中间SSPC矩阵根据配置的输出交流或直流通道使能相应的DC‑AC或直接送到输出SSPC矩 阵，中间和输出SSPC也能够根据功率大小的预设定，连接为多模块并联模式，从而增强指定 通道的功率输出能力。 5 5 CN 116667534 A 说明书 4/4页 [0038] 图5中，单个配电箱独立工作时，由控制器的预设定值限定AC‑DC的输入电流和DC‑ AC的输出电流，实现功率限定；既可以在本地设定，也能通过无线网络和APP软件修改限定 值。在用电高峰期，前端交流输入电压较低，负载功率即使不变，入口电流也会增大，传统配 电箱入口保护空开容易跳闸，影响重要负载的稳定供电。但图5中，智能配电箱的输入电流 限定功能能够较好地限定配电箱在交流线路取电的总功率，防止前端跳闸断路。同时在功 率受限时，交流输出1和交流输出2优先级不同，输出功率限定功能能够限定送给次要负载 的功率，重点为重要负载供电，保证关键负载的稳定。 [0039] 图6为多个配电箱互联工作模式，配电箱1的AC‑DC部件输出直流600‑1000V高压， 并通过远距离长电缆输电，在远端配电箱2上主要工作部件为DC‑AC部分，得到稳定的220V 交流输出，该方式降低了输电线路损耗，减小了电缆线] 本发明实施例具有以下优点： [0041] 1、兼容性强。兼容单相、三相，交流、直流等多种制式的供配电。 [0042] 2、多功能。实现了配电、限电，以及电压、电流直观显示与远程配用电控制等功能。 [0043] 3、策略可定制。通过软件集成，既能按默认通道优先级执行负载供电保障，也可由 用户实时修改策略。 [0044] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进 行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的范围。 6 6 CN 116667534 A 说明书附图 1/3页 图1 图2 7 7 CN 116667534 A 说明书附图 2/3页 图3 图4 图5 8 8 CN 116667534 A 说明书附图 3/3页 图6 9 9
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