一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺制造技術

本發明專利技術公開了一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，包括電能變換模塊、實時監控模塊、控制模塊和用電儲能模塊，電能變換模塊的輸入接口用于與發電裝置連接，電能變換模塊的輸出接口與用電儲能模塊連接，實時監控模塊分別與電能變換模塊、用電儲能模塊和控制模塊連接，控制模塊分別與電能變換模塊和用電儲能模塊連接；電能變換模塊可根據需要選擇變流、整流等電路，將輸入的不穩定電能進行變換，得到滿足負載要求的穩定電能。實現將具有波動特性和不穩定周期性的電能輸入進行智能化管理和控制，得到連續、均勻、穩定的電能，適用于發電功率不穩定的系統，能夠實現電能合理分配及高效利用。

【技術實現步驟摘要】
一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺
本專利技術涉及電力電子
，具體涉及一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺。
技術介紹
電能質量的好壞與電網安全、經濟運行密切相關。而隨著新能源發電的不斷普及，針對新能源發電系統輸出不穩定電能的實時監測和合理調控日益成為人們研究的熱點。目前，市場上許多能量管理及控制系統大多處理的是穩定的或有規律的電能，無復雜的電路調控變換，不能滿足發電功率不穩定的系統的需要。實際發電情況中經常需要對具有波動特性和不穩定周期性的電能進行監控和管理，例如波浪發電或者風力發電系統等。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，針對現有技術存在的上述缺陷，提供了一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，實現將具有波動特性和不穩定周期性的電能輸入進行智能化管理和控制，得到連續、均勻、穩定的電能，適用于發電功率不穩定的系統，能夠實現電能合理分配及高效利用。本專利技術為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，包括電能變換模塊、實時監控模塊、控制模塊和用電儲能模塊，電能變換模塊的輸入接口用于與發電裝置連接，電能變換模塊的輸出接口與用電儲能模塊連接，實時監控模塊分別與電能變換模塊、用電儲能模塊和控制模塊連接，控制模塊分別與電能變換模塊和用電儲能模塊連接；電能變換模塊可根據需要選擇變流、整流等電路，將輸入的不穩定電能進行變換，得到滿足負載要求的穩定電能；實時監控模塊監測電能變換模塊在不穩定電能輸入下的狀態變化以及用電儲能模塊的負載狀況，并將采樣信號傳遞給控制模塊；控制模塊接收采樣信號，通過預置的控制算法，調節電能變換模塊的輸出電壓和電流以及用電儲能模塊的電能分配。按照上述技術方案，電能變換模塊包括電容C、電感L1、電感L2、場效應管T1和二極管D，電感L1的一端與發電裝置的正極連接，電感L1的另一端與電容C的一端和場效應管T1的漏極連接，電容C的另一端與二極管D的正極和電感L2的一端連接，二極管D的負極與場效應管T1的源極、發電裝置的負極、實時監控模塊的一個輸入端和用電儲能模塊的正極連接，并接地，場效應管T1的柵極與控制模塊連接，電感L2的另一端與實時監控模塊的另一個輸入端和用電儲能模塊的負極連接。按照上述技術方案，輸出電壓的極性和發電裝置電壓相反。控制模塊通過調節電能變換模塊中場效應管T1的驅動信號的占空比，實現其輸出功率的最大化。按照上述技術方案，在所述電能變換模塊中，場效應管T1作為開關管用于控制電路的通斷狀態。通過改變開關管的控制脈沖信號的占空比，可以在電能變換模塊輸出電壓低于儲能裝置電壓時，控制其輸出電壓，在電能變換模塊輸出電壓達到儲能裝置電壓的時候，控制其輸出電流。按照上述技術方案，電能變換模塊還包括場效應管T1，場效應管T1的柵極與PWM發生器連接。按照上述技術方案，實時監控模塊包括電壓傳感器和AD轉換芯片，電壓傳感器的兩端與電能變換模塊的兩個輸出端連接，AD轉換芯片的輸入端與電壓傳感器連接，AD轉換芯片的輸出端與控制模塊連接；電壓傳感器收集電能變換模塊和用電儲能模塊的電壓信號，傳遞給AD轉換芯片進行模數轉換，再傳遞給控制模塊進行處理。按照上述技術方案，控制模塊包括MCU微處理器和PWM發生器，MCU微處理器與實時監控模塊的輸出端連接，獲取電能變換模塊和用電儲能模塊的工作狀態，MCU微處理器通過PWM發生器分別與電能變換模塊和用電儲能模塊連接。按照上述技術方案，用電儲能模塊包括儲能裝置和一個或多個外用電器，每個外用電器上配設一個場效應管T2，場效應管T2的漏極與儲能裝置的負極連接，場效應管T2的源極與相應外用電器的一端連接，外用電器的另一端與儲能裝置的正極連接，場效應管T2的柵極與控制模塊連接；儲能裝置作為能量的中轉平臺和存儲介質，當電能變換模塊中電能輸出不足時儲能裝置進行放電，當電能變換模塊中的電能輸出過多時儲能裝置對多余的電能進行收集，儲能裝置對系統電能輸出起到調節和穩定作用。控制模塊調節電能變換模塊、儲能裝置和外用電器之間電能配比，實現電能的合理分配及高效利用。按照上述技術方案，場效應管T2的柵極與PWM發生器連接。按照上述技術方案，儲能裝置為蓄電池。按照上述技術方案，控制模塊根據電能變換模塊輸出狀態和用電儲能模塊的工作狀況，通過預置于的控制算法，輸出多路占空比和幅值可調的矩形波，控制場效應管T1和T2的導通時間，進而對電能變換模塊和用電儲能模塊的工作狀態進行智能控制。按照上述技術方案，所述的預置的控制算法基礎為遺傳算法，控制模塊基于預置的控制算法，以系統運行最小無用功耗為目標函數，并結合相應的約束條件，建立優化數學模型，求取滿足要求的電能分配組合；遺傳算法中的目標函數為：式中，L為發電裝置總數，Pni為發電裝置發電功率；M為其它輸入，Pqm為其它輸入的輸入功率；K為負載數，Pfk為負載需求，即輸出功率。以各模塊運行狀態為約束條件，各模塊運行狀態的約束條件具體為發電裝置輸出約束：0≤Pn≤Pnmax式中，Pn為發電裝置輸出功率，Pnmax為發電裝置最大輸出功率。按照上述技術方案，以目標函數建立的優化數學模型為：s.t.ri(x)＝0i＝1,…,msj(x)≤0j＝1,…,i數學模型中，X*為各電能變換模塊輸出功率的最優解，其中X為向量值，各向量分量即為各電能變換模塊的輸出功率；ri(x)＝0為供需關系的平衡；sj(x)≤0為各模塊運行狀態正常。按照上述技術方案，電能變換模塊的個數為多個，每個電能變換模塊均連接有一個發電裝置。本專利技術具有以下有益效果：控制模塊通過實時監控模塊檢測電能變換模塊在不穩定電能輸入下的輸出狀態，進而根據檢測到的信號調節電能變換模塊的輸出功率，實現其輸出功率的最大化，控制模塊通過調節用電儲能模塊的電能配比，將電能合理分配及高效利用；實現將具有波動特性和不穩定周期性的電能輸入進行智能化管理和控制，得到連續、均勻、穩定的電能，適用于發電功率不穩定的系統，能夠實現電能合理分配及高效利用。附圖說明圖1是本專利技術實施例中針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺的結構示意圖；圖2是本專利技術實施例中針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺的電路示意圖；圖3是本專利技術實施例中遺傳算法的流程示意圖；圖中：1-電能變換模塊，2-實時監控模塊，3-控制模塊，4-用電儲能模塊。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細說明。參照圖1～圖3所示，本專利技術提供的一個實施例中的針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，其特征在于，包括電能變換模塊、實時監控模塊、控制模塊和用電儲能模塊，電能變換模塊的輸入接口用于與發電裝置連接，電能變換模塊的輸出接口與用電儲能模塊連接，實時監控模塊分別與電能變換模塊、用電儲能模塊和控制模塊連接，控制模塊分別與電能變換模塊和用電儲能模塊連接；電能變換模塊可根據需要選擇變流、整流等本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，其特征在于，包括電能變換模塊、實時監控模塊、控制模塊和用電儲能模塊，電能變換模塊的輸入接口用于與發電裝置連接，電能變換模塊的輸出接口與用電儲能模塊連接，實時監控模塊分別與電能變換模塊、用電儲能模塊和控制模塊連接，控制模塊分別與電能變換模塊和用電儲能模塊連接。/n

【技術特征摘要】
1.一種針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，其特征在于，包括電能變換模塊、實時監控模塊、控制模塊和用電儲能模塊，電能變換模塊的輸入接口用于與發電裝置連接，電能變換模塊的輸出接口與用電儲能模塊連接，實時監控模塊分別與電能變換模塊、用電儲能模塊和控制模塊連接，控制模塊分別與電能變換模塊和用電儲能模塊連接。


2.根據權利要求1所述的針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，其特征在于，電能變換模塊包括電容C、電感L1、電感L2、場效應管T1和二極管D，電感L1的一端與發電裝置的正極連接，電感L1的另一端與電容C的一端和場效應管T1的漏極連接，電容C的另一端與二極管D的正極和電感L2的一端連接，二極管D的負極與場效應管T1的源極、發電裝置的負極、實時監控模塊的一個輸入端和用電儲能模塊的正極連接，并接地，場效應管T1的柵極與控制模塊連接，電感L2的另一端與實時監控模塊的另一個輸入端和用電儲能模塊的負極連接。


3.根據權利要求1所述的針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，其特征在于，實時監控模塊包括電壓傳感器和AD轉換芯片，電壓傳感器的兩端與電能變換模塊的兩個輸出端連接，AD轉換芯片的輸入端與電壓傳感器連接，AD轉換芯片的輸出端與控制模塊連接。


4.根據權利要求1所述的針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，其特征在于，控制模塊包括MCU微處理器和PWM發生器，MCU微處理器與實時監控模塊的輸出端連接，MCU微處理器通過PWM發生器分別與電能變換模塊和用電儲能模塊連接。


5.根據權利要求1所述的針對不穩定輸入電能的模塊化調控平臺，其特征在于，用電儲能模塊包括儲能裝置和一個或多個外用電器，每個外用電器上配設一個場效應管T2，場效應管T2的漏極與儲能裝置的負極連接，場效應管T2的源極與相應外用電器的一端連接，外用電器的另一端與儲能裝置的正極連接，場效應管T2的柵極與控制模塊連接；儲能裝置作為能量的中轉平臺和存儲介質，當電能變換模塊中電能輸出不足時儲能裝置進...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐琳，丁志，徐民號，張士琢，姚洪波，王楨，武小峰，王恩成，
申請(專利權)人：武漢市炫能清潔能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42