智能插座及其测控方法与设计方案

本技术提供一种智能插座及测控方法，包括测控保护模块以及分别与测控保护模块连接的电源接口模块、逆变模块、直流变换模块、无线充电模块和储能模块；通过测控保护模块用于监测其余各模块的输入输出信号；当检测到异常信号时，执行切断相应模块和/或切换供电模块。本技术的智能插座同时兼有无线充电的功能，可以为电子设备充电；而且还提供交流接口和直流接口，用于不同种类负荷的供电、储能设备的接入。

权利要求书

1.一种智能插座，其特征在于，包括测控保护模块以及分别与测控保护模块连接的电源接口模块、逆变模块、直流变换模块、无线充电模块和储能模块；

所述电源接口模块，用于为所述逆变模块、直流变换模块和无线充电模块供电；

所述逆变模块，用于将直流电转化为交流电，并传至交流端口；

所述直流变换模块，用于将直流电转化为另一等级的直流电，传至直流端口；

所述无线充电模块，用于通过无线充电端口为外部充电设备提供稳定的直流电；

所述储能模块，用于存储能源，并为所述逆变模块、直流变换模块和无线充电模块供电；

所述测控保护模块用于监测其余各模块的输入输出信号；当检测到异常信号时，执行切断相应模块和/或切换供电模块。

2.如权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述测控保护模块包括供电单元、传感器、DSP芯片、驱动电路和保护报警电路；

所述传感器，用于测量智能插座中除测控保护模块以外其余各模块的输入输出信号，并传至所述DSP芯片；

所述DSP芯片，用于检测异常信号；用于对所述其余各模块的输入输出信号进行PWM整流处理，并产生PWM控制信号；

所述驱动电路，用于将所述PWM控制信号转化为驱动信号，驱动所述其余各模块中的开关管全桥电路输出稳定的直流电压；

所述保护报警电路，用于当DSP芯片检测到所述其余各模块的异常信号时，发出故障报警信号并切断发生故障的相应模块；和/或发出停电报警信号并控制储能模块为所述逆变模块、直流变换模块和无线充电模块供电。

3.如权利要求1或2所述的智能插座，其特征在于，所述智能插座还包括与储能模块连接的扩展储能模块，用于与储能模块联合供电。

4.如权利要求1-3任一所述的智能插座，其特征在于，所述电源接口模块包括电能变换电路和滤波器；

所述电能变换电路包括开关管全桥电路和电感，所述滤波器包括滤波电容；

所述开关管全桥电路的输入端正极连接有电感、输出端的正负极之间连接有滤波电容。

5.如权利要求1-3任一所述的智能插座，其特征在于，所述逆变模块包括逆变电路、滤波器

和交流端口；

所述逆变电路包括开关管全桥电路，所述滤波器包括滤波电感和滤波电容；

所述开关管全桥电路的输出端连接有交流端口，所述开关管全球电路与交流端口之前设有滤波电感和滤波电容。

6.如权利要求1-3任一所述的智能插座，其特征在于，所述直流变换模块包括直流/直流变换电路、滤波器和直流端口；

所述直流/直流变换电路包括两个开关管全桥电路、谐振电感、谐振电容和高频变压器，所述滤波器包括滤波电容；

所述高频变压器的一次侧连接开关管全桥电路的输出端、二次侧连接另一开关管全桥电路的输入端，所述开关管全桥电路的输出端正极依次连接有谐振电感和谐振电容，所述另一开关管全桥电路的输出端依次连接有滤波电容和直流端口。

7.如权利要求1-3任一所述的智能插座，其特征在于，所述无线充电模块包括发射电路、发射线圈、导磁材料和无线充电端口；

所述发射电路将电源接口模块输出的直流电转化为高频交流电，再经过发射线圈和导磁材料产生交互磁场为插入无线充电端口的电子设备充电；

所述发射电路包括开关管全桥电路。

8.如权利要求1-3任一所述的智能插座，其特征在于，所述储能模块包括：电压变换电路、储能设备、外储能接口；

所述电压变换电路包括开关管全桥电路，用于使储能设备的电压等级与电源接口模块的输出直流电压等级匹配；

所述储能设备，用于在电网正常工作时存储能源，当电网停电时为逆变模块、直流变换模块和无线充电模块供电；

所述外储能接口，作为扩展储能模块的接口。

9.如权利要求1或2所述的智能插座，其特征在于，所述异常信号包括：输入输出电压过压/欠压、输入输出电流过大/过小、温度过高/过低和故障信号。

10.如权利要求1或2所述的智能插座，其特征在于，所述输入输出信号包括：除测控保护模块以外的各模块的输入输出直流电压值和输入输出电流值。

11.一种如权利要求1-10任一所述智能插座的测控方法，其特征在于，包括：

当电网正常供电时，通过智能插座的电源接口模块向逆变模块、直流变换模块和无线充电模块供电；

当电网停电时，通过智能插座的测控保护模块控制储能模块向逆变模块、直流变换模块和无线充电模块供电，并发出停电报警信号；

当智能插座的测控保护模块监测到其余任一或多个模块出现异常信号时，切断出现异常信号的模块，并发出故障报警信号；

所述逆变模块通过交流端口向外部设备提供稳定的交流电，所述直流变换模块和无线充电模块分别通过直流端口和无线充电端口向外部设备提供稳定的直流电。

技术说明书

一种智能插座及其测控方法

技术领域

本技术属于插座设计领域，具体涉及到一种用于用户负荷接入与控制的智能插座及测控方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，负荷种类的增多，单一的交流供电已不能满足负荷的需求。对直流负荷或包含直流环节的负荷供电一般要经过一级或多级电能变换，变换器可以与负荷独立(如电动汽车充电桩)，也包含于负荷内部(如变频器)。目前的插座是直接从电网引线，变换器往往是负荷的附属品，增加了负荷成本和体积。

用户对电能质量的要求越来越高，大量非线性负荷的接入会对电网电能质量产生不利影响，比如谐波电流污染、功率因数低等。目前的插座会把电网电能情况如实反映到负荷，若电网电能出现问题，可能会影响负荷的正常工作。

同时，能源危机和环境污染日益严重，未来配电网正向着以“分布式能源+互联网”为特征的能源互联网发展，进入以电网系统为核心，以太阳能、风能等清洁能源代替化石能源，因地制宜发展分布式发电的时代。用户小型分布式电源的接入与控制成为亟待解决的问题。

因此，为克服上述缺陷，本技术提供了一种用于用户负荷接入与控制的智能插座及测控方法。

技术内容

为了解决现有插座中所存在的上述不足，同时为了满足负荷和未来配电网发展趋势的要求，本技术提供了一种用于用户负荷接入与控制的智能插座及测控方法，旨在解决能量管理、交直流负荷的供电、分布式电源的接入与控制等问题，还兼有无线充电的功能。