一种基于温差发电与模块化的供电电源系统技术方案

本实用新型专利技术涉及温差发电与电源供电技术领域，提出一种基于温差发电与模块化的供电电源系统，包括多组温差发电模块、与每组温差发电模块一一对应连接的多组电压均衡电路、分别与多组电压均衡电路连接的串并联设定电路、蓄电池模块、控制器，本实用新型专利技术采用各个温差发电模块之间的串联或并联转换方式，弥补了单一温差发电片发电量较低和不稳定的缺陷，解决了温差发电模块输出端口不稳定、存在环流、发电侧与用电侧功率不平衡的问题，使得本实用新型专利技术中模块化的供电电源系统能够有机的结合为一个整体，从而为负荷进行稳定、持续、可靠的供电。

A power supply system based on thermoelectric generation and modularization

【技术实现步骤摘要】
一种基于温差发电与模块化的供电电源系统
本技术涉及温差发电与电源供电
，特别涉及一种基于温差发电与模块化的供电电源系统。
技术介绍
在偏远地区工作的传感器、仪表、监测系统、信号灯等小型设备需要稳定的供电电源才能正常工作，然而，受到地域偏远的影响，上述用电设备很难连接至电网获得电能。目前，一般采用风力发电、光伏发电、干电池等对上述偏远地区的设备进行供电，但是风力发电具有较强的不稳定性，光伏发电装置在夜间不能运行，干电池的容量有限，需要定期更换，因此均有一定的局限性。温差发电片是一种新型的发电原件，当温差发电片的正面与反面具备一定的温差时，温差发电片的端口会形成电压，并输出一定的电流，因此利用温差发电未偏远地区的设备进行供电，是一种新的供电思路。但单独的温差发电片在进行发电时，也存在一定的局限性，首先，温差发电片在高温差的环境中，发电量较多，而在低温差的环境中发电量较少。另外，温差发电片的使用领域的局限性较大，而采用多片温差串并联的方式供电时，由于不同温差发电片的输出端口的电压不用，容易造成环流等不利影响，上述温差发电片的局限性，大大限制了温差发电在供电电源中的实际应用。
技术实现思路
本技术的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种基于温差发电与模块化的供电电源系统，采用模块化设计，控制器通过对各模块和电路的运行状态进行实时监测，对串并联设定电路中的开关组合进行控制，实现转换多组温差发电模块的并联或串联连接，从而使得该供电电源系统中各部分通过有效地配合与控制，形成一个联系紧密的有机整体，为负荷稳定供电。为了实现上述技术目的，本技术实施例提供了以下技术方案：一种基于温差发电与模块化的供电电源系统，使用直流母线为负荷输入功率，包括：多组温差发电模块，每组温差发电模块的正面与反面具有温差时，温差发电模块的端口输出电压与电流；与每组温差发电模块一一对应连接的多组电压均衡电路，用于对温差发电模块的输出端口电压进行均衡，使得每个温差发电模块的端口输出电压一致；多组所述电压均衡电路的输出端均并入直流母线；分别与多组电压均衡电路连接的串并联设定电路，用于实现各组温差发电模块之间的串联/并联的连接和转换；分别与多组电压均衡电路连接的蓄电池模块，由蓄电池及其充放电电路组成，用于向直流母线放电或接受温差发电模块的供电，使得直流母线输出的功率能平衡；控制器，用于检测每组温差发电模块输出的电压和直流母线的电压，以及监测温差发电模块、电压均衡电路、串并联设定电路、蓄电池模块的运行状态。进一步地，为了更好的实现本技术，每组所述温差发电模块包括偶数个温差发电片，偶数个温差发电片均分为两组发电单元，其中每组发电单元中的温差发电片的输出端口为串联连接，两组发电单元的输出端口为并联连接。进一步地，为了更好的实现本技术，每组所述电压均衡电路包括LM317稳压器及其外围电路，该外围电路包括与温差发电模块串联的电阻R1、与LM317稳压器串联的电阻R2。进一步地，为了更好的实现本技术，所述串并联设定电路为多个继电器组成的开关阵列。进一步地，为了更好的实现本技术，多组温差发电模块中包括一组或多组冗余发电模块。进一步地，为了更好的实现本技术，所述控制器包括单片机及其外围电路，该外围电路包括分别与单片机连接的复位电路、时钟电路、存储器。进一步地，为了更好的实现本技术，一种基于温差发电与模块化的供电电源系统的运行方法，包括以下步骤：检测各个温差发电模块的输出电压与输出电流，以及直流母线电压U；若直流母线电压U不再额定电压范围内，且低于额定电压下限UN2，则控制蓄电池向直流母线放电，使直流母线电压U提升至额定电压范围内；若直流母线电压U不在额定电压范围内，且高于额定电压上限UN1，则控制温差发电模块向蓄电池充电，使直流母线电压U降低至额定电压范围内。进一步地，为了更好的实现本技术，所述若直流母线电压U不再额定电压范围内，且低于额定电压下限UN2，则控制蓄电池向直流母线放电，使直流母线电压U提升至额定电压范围内的步骤，包括：若直流母线电压U不在额定电压范围内，且低于额定电压下限UN2，将各温差发电模块之间的连接方式由并联转换为并联，或/并使冗余发电模块并入温差发电模块，提升温差发电模块的输出电压，从而提升直流母线电压U；若直流母线电压U仍低于额定电压下限UN2，则控制蓄电池向直流母线放电，使得直流母线电压U恢复至额定电压范围内。进一步地，为了更好的实现本技术，所述若直流母线电压U不在额定电压范围内，且高于额定电压上限UN1，则控制温差发电模块向蓄电池充电，使直流母线电压U降低至额定电压范围内的步骤，包括：若直流母线电压U不在额定电压范围内，且高于额定电压上限UN1，去除冗余发电模块，或/并将各温差发电模块之间的连接方式由并联转换为串联，降低温差发电模块的输出电压，从而降低直流母线电压U；若直流母线电压U仍高于额定电压上限UN1，则控制温差发电模块向蓄电池充电，使得直流母线电压U恢复至额定电压范围内。与现有技术相比，本技术的有益效果：(1)本技术采用各个温差发电模块之间的串联或并联转换方式，弥补了单一温差发电片发电量较低和不稳定的缺陷，尤其是在低温差环境下的发电量极低的局限性；(2)本技术采用控制器对蓄电池模块的工作状态进行控制，解决了温差发电模块输出端口不稳定、存在环流、发电侧与用电侧功率不平衡的问题，使得本技术中模块化的供电电源系统能够有机的结合为一个整体，从而为负荷进行稳定、持续、可靠的供电；(3)本技术适用于偏远地区各种不同功率系统的负荷，可作为供电系统中的通用型，缩短研发周期，提高运行可靠性，降低制造成本。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。图1为本技术供电电源系统的结构示意图；图2为本技术电压均衡电路原理图；图3为本技术实施例具体地供电电源系统的运行方法流程图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温差发电与模块化的供电电源系统，使用直流母线为负荷输入功率，其特征在于：包括：/n多组温差发电模块，每组温差发电模块的正面与反面具有温差时，温差发电模块的端口输出电压与电流；/n与每组温差发电模块一一对应连接的多组电压均衡电路，用于对温差发电模块的输出端口电压进行均衡，使得每个温差发电模块的端口输出电压一致；多组所述电压均衡电路的输出端均并入直流母线；/n分别与多组电压均衡电路连接的串并联设定电路，用于实现各组温差发电模块之间的串联/并联的连接和转换；/n分别与多组电压均衡电路连接的蓄电池模块，由蓄电池及其充放电电路组成，用于向直流母线放电或接受温差发电模块的供电，使得直流母线输出的功率能平衡；/n控制器，分别与监测温差发电模块、电压均衡电路、串并联设定电路、蓄电池模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于温差发电与模块化的供电电源系统，使用直流母线为负荷输入功率，其特征在于：包括：
多组温差发电模块，每组温差发电模块的正面与反面具有温差时，温差发电模块的端口输出电压与电流；
与每组温差发电模块一一对应连接的多组电压均衡电路，用于对温差发电模块的输出端口电压进行均衡，使得每个温差发电模块的端口输出电压一致；多组所述电压均衡电路的输出端均并入直流母线；
分别与多组电压均衡电路连接的串并联设定电路，用于实现各组温差发电模块之间的串联/并联的连接和转换；
分别与多组电压均衡电路连接的蓄电池模块，由蓄电池及其充放电电路组成，用于向直流母线放电或接受温差发电模块的供电，使得直流母线输出的功率能平衡；
控制器，分别与监测温差发电模块、电压均衡电路、串并联设定电路、蓄电池模块连接。


2.根据权利要求1所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：师洪涛，郭永萍，张巍巍，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：新型
国别省市：宁夏;64