一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，包括压力光伏联合发电单元、降压控制单元、超级电容、第二电压检测单元、分时脉宽调制控制单元与第一电压检测单元，第一电压检测单元获得压力发电单元和光伏发电单元的输出电压并传送给分时脉宽调制控制单元，第二电压检测单元检测获得超级电容的母线电压并传送给分时脉宽调制控制单元，根据压力发电和光伏发电的不同状态，分时脉宽调制控制单元根据压力发电单元的输出电压、光伏发电单元的输出电压和超级电容的母线电压控制降压控制单元，压力光伏联合发电单元通过降压控制单元向超级电容充电。本发明专利技术能确保压力光伏联合发电单元发电量的稳定吸收，达到太阳能与动能同时回收利用目的。

A Super Capacitor Energy Storage Control System for Pressure Photovoltaic Combined Power Generation

The invention discloses a supercapacitor energy storage control system for pressure photovoltaic combined power generation, which comprises a pressure photovoltaic combined power generation unit, a step-down control unit, a supercapacitor, a second voltage detection unit, a time-sharing pulse width modulation control unit and a first voltage detection unit. The first voltage detection unit obtains a pressure generating unit and light. The output voltage of the volt generation unit is transmitted to the time-sharing pulse width modulation control unit. The second voltage detection unit detects the bus voltage of the supercapacitor and transmits it to the time-sharing pulse width modulation control unit. According to the different states of pressure power generation and photovoltaic power generation, the time-sharing pulse width modulation control unit is based on the output of the pressure power generation unit. Voltage, output voltage of photovoltaic power generation unit and bus voltage control step-down control unit of supercapacitor are used. Pressure photovoltaic combined power generation unit charges supercapacitor through step-down control unit. The invention can ensure the stable absorption of the generating capacity of the pressure photovoltaic combined power generation unit, and achieve the purpose of simultaneous recovery and utilization of solar energy and kinetic energy.

【技术实现步骤摘要】
一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统
本专利技术涉及一种压力光伏联合发电系统，更具体地说，涉及一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，属于新能源发电领域。本专利技术适用于太阳能与动能可以同时回收利用的应用场合。
技术介绍
压力光伏联合发电装置在外力交变作用下产生电荷，同时在太阳光照射下能将太阳能转换成电能，具有体积小、结构简单，集成度高，无电磁干扰等特点，可以铺设在步行街、车库出入口、高速公路等路面，收集行人和汽车运行过程中的动能，并吸收太阳能，符合各国新能源发展的方针政策，在离网式压力光伏联合发电装置中具有良好的应用前景。由于压力光伏联合发电的快速与幅值变化剧烈等特性，发电电能的收集与存储是压力光伏联合发电装置是需要解决的一个问题，同时压力与光伏联合发电的结构设计是需要解决的另一个问题，如何快速、稳定的收集压力光伏联合发电电能，同时结构简单，集成度高是本领域技术人员正在面对的技术难题。为了保证超级电容能够适应压力光伏联合发电单元输出电压的变化，同时考虑超级电容的母线电压，亟需设计压力光伏联合发电装置结构及其储能控制系统。压力光伏联合发电装置结构及其储能控制系统的研究与开发，为压力光伏联合发电这一新能源发电装置能量的采集、应用探索新的路径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压力光伏联合发电结构及超级电容储能控制系统，采用本专利技术的技术方案，通过降压控制单元的开通和关断控制压力光伏联合发电单元的电压，通过超级电容吸收压力光伏联合发电单元输出的电能，充分结合联合发电装置发电的快速性与超级电容的瞬时大功率吸收特性，并考虑超级电容的充电和母线电压要求，在吸收压力发电电能与光伏发电电能的同时保证超级电容母线电压在安全运行范围内，满足系统安全性和稳定性要求，达到太阳能与动能同时回收利用目的，太阳能发电作为压力发电的有效补充，提升整体的发电量，压力光伏联合发电采用一体化设计，充分利用整体的空间，提高材料利用率，储能控制系统运行频率高、自损耗小，适用于离网式压力光伏联合发电装置的能量吸收等应用场合。为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，包括压力光伏联合发电单元、降压控制单元、超级电容、分时脉宽调制控制单元，所述的分时脉宽调制控制单元获得压力光伏联合发电单元的输出电压以及超级电容的母线电压，并根据压力发电单元的电压、光伏发电单元的电压和超级电容的母线电压控制降压控制单元，所述的压力光伏联合发电单元通过降压控制单元向超级电容充电。进一步地，还包括第一电压检测单元和第二电压检测单元，所述的第一电压检测单元获得压力光伏联合发电单元的输出电压，所述的第二电压检测单元获得超级电容的母线电压并传送给脉宽调制单元，当压力光伏联合发电单元的输出电压大于超级电容的母线电压时，压力光伏联合发电单元的输出电压传送给脉宽调制单元。进一步地，包括压力光伏联合发电元件Upg、整流电路、开关管k2、二极管D1、电感L和超级电容Usu，所述压力光伏联合发电元件Upg、开关管k2、电感L、超级电容Usu、压力发电元件Usu依次连接成闭合回路，所述压力光伏联合发电元件Upg的两端连接有整流电路，所述电感L的输入端和压力光伏联合发电元件Upg的输入端之间设置有二极管D1。进一步地，所述压力光伏联合发电元件包括压力发电元件和光伏发电元件，其中，所述压力发电元件Upg由m组支路通过并联组合而成，即，Upg,11至Upg,n1共n个单元形成第一组串联支路，Upg,12至Upg,n2共n个单元形成第二组串联支路，Upg,1m至Upg,nm共n个单元形成第m组串联支路；所述光伏发电元件Upv由m组支路通过并联组合而成，即，Upv,11至Upv,n1共n个单元形成第一组串联支路，Upv,12至Upv,n2共n个单元形成第二组串联支路，Upv,1m至Upv,nm共n个单元形成第m组串联支路。进一步地，所述的压力光伏联合发电单元采用框架式一体化结构，上层为光伏发电、下层为压力发电，形成压力和光伏一体化结构，同时吸收压力能量与太阳光的能量。进一步地，所述压力光伏联合发电单元中压电和光伏的外形是包括方形、圆形、三角形的几何形状。进一步地，所述的降压控制单元的控制方法为：(a)当压力光伏联合发电元件Upg有电压输出时，在0～Ton时间段内，经整流电路，t＝0时刻，开关管k2导通，压力光伏联合发电元件Upg输出电压通过开关管k2加到电感L和超级电容Usu上，二极管D1截止；在一个开关周期中压力光伏联合发电元件Upg输出电压保持不变，通过电感L中的电流向超级电容Usu充电；(b)当压力光伏联合发电元件Upg有电压输出时，在t＝Ton时刻，开关管k2关断，电感L通过二极管D1续流，并向超级电容Usu充电；(c)当压力光伏联合发电元件Upg有电压输出时，在t＝Ts时刻，开关管k2又导通，继续向超级电容Usu充电。进一步地，当压力光伏联合发电单元输出电压动态变化时，所述的Ton时刻随着压力光伏联合发电单元输出电压幅值大小而变化，且在压力发电与光伏发电时的Ton值不同，时刻Ton值小于Ts值，Ts不变，开关管k1的开通时间为0～Ton。进一步地，压力光伏联合发电单元中的压力发电元件与光伏发电元件的数量、材料、排布、外形根据实际需要确定；压力光伏联合发电单元的输出电压与受力根据实际需要确定。采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，通过降压控制单元的开通和关断控制压力光伏联合发电单元的输出电压，满足超级电容的充电要求，保证了压力光伏联合发电单元对超级电容的有效充电，充分结合联合发电装置发电的快速性与超级电容的瞬时大功率吸收特性，并考虑压力发电单元的电压与光伏发电单元的电压，储能控制系统运行频率高、自损耗小，适用于离网式压力光伏联合发电装置的能量吸收等应用场合；(2)本专利技术的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，其压力光伏联合发电单元采用一体化结构，上层为光伏发电、下层为压力发电，采用独特的框架设计，形成压力和光伏一体化结构，可以同时吸收压力产生的能量与太阳光的能量，充分利用整体的空间，提高材料利用率；(3)本专利技术的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，其降压控制单元的控制规则满足超级电容的充电要求，兼顾了超级电容的母线电压运行范围，满足储能控制系统安全性、稳定性和快速性要求。附图说明图1为本专利技术的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统的原理框图；图2为本专利技术的压力光伏联合发电单元一体化结构图；图3为本专利技术的压力光伏联合发电单元的压力光伏联合发电元件阵列图；图4为本专利技术的光伏发电单元的光伏发电元件阵列图；图5为本专利技术的降压控制单元电路图。示意图中的标号说明：1、压力光伏联合发电单元；2、降压控制单元；3、超级电容；4、第二电压检测单元；5、分时脉宽调制控制单元；6、第一电压检测单元。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，结合附图对本专利技术作详细描述。本专利技术的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，通过降压控制单元的开通和关断控制压力光伏联合发电单元的电压，通过超级电容吸收压力发电电能与光伏发电的电能，充分结合联合发电装置发电的快速性与超级电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，包括压力光伏联合发电单元(1)、降压控制单元(2)、超级电容(3)、分时脉宽调制控制单元(5)，所述的分时脉宽调制控制单元(5)获得压力光伏联合发电单元(1)的输出电压以及超级电容(3)的母线电压，并根据压力发电单元的电压、光伏发电单元的电压和超级电容(3)的母线电压控制降压控制单元(2)，所述的压力光伏联合发电单元(1)通过降压控制单元(2)向超级电容(3)充电。

【技术特征摘要】
1.一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，包括压力光伏联合发电单元(1)、降压控制单元(2)、超级电容(3)、分时脉宽调制控制单元(5)，所述的分时脉宽调制控制单元(5)获得压力光伏联合发电单元(1)的输出电压以及超级电容(3)的母线电压，并根据压力发电单元的电压、光伏发电单元的电压和超级电容(3)的母线电压控制降压控制单元(2)，所述的压力光伏联合发电单元(1)通过降压控制单元(2)向超级电容(3)充电。2.根据权利要求1所述的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，其特征在于：还包括第一电压检测单元(6)和第二电压检测单元(4)，所述的第一电压检测单元(6)获得压力光伏联合发电单元(1)的输出电压，所述的第二电压检测单元(4)获得超级电容(3)的母线电压并传送给分时脉宽调制控制单元(5)，当压力光伏联合发电单元(1)的输出电压大于超级电容(3)的母线电压时，压力光伏联合发电单元(1)的输出电压传送给分时脉宽调制控制单元(5)。3.根据权利要求2所述的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，其特征在于：包括压力光伏联合发电元件Upg、整流电路、开关管k2、二极管D1、电感L和超级电容Usu，所述压力光伏联合发电元件Upg、开关管k2、电感L、超级电容Usu、压力发电元件Usu依次连接成闭合回路，所述压力光伏联合发电元件Upg的两端连接有整流电路，所述电感L的输入端和压力光伏联合发电元件Upg的输入端之间设置有二极管D1。4.根据权利要求3所述的一种压力光伏联合发电超级电容储能控制系统，其特征在于：所述压力光伏联合发电元件包括压力发电元件和光伏发电元件，其中，所述压力发电元件Upg由m组支路通过并联组合而成，即，Upg,11至Upg,n1共n个单元形成第一组串联支路，Upg,12至Upg,n2共n个单元形成第二组串联支路，Upg,1m至Upg,nm共n个单元形成第m组串联支路；所述光伏发电元件Upv由m组支路通过并联组合而成，即，Upv,11至Upv,n1共n个单元形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈坤华，黄永红，张新华，张东梅，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32