一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台制造技术

本发明专利技术公开了一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台，包括电能变换模块、实时监控模块、控制模块和用电储能模块，电能变换模块的输入接口用于与发电装置连接，电能变换模块的输出接口与用电储能模块连接，实时监控模块分别与电能变换模块、用电储能模块和控制模块连接，控制模块分别与电能变换模块和用电储能模块连接；电能变换模块可根据需要选择变流、整流等电路，将输入的不稳定电能进行变换，得到满足负载要求的稳定电能。实现将具有波动特性和不稳定周期性的电能输入进行智能化管理和控制，得到连续、均匀、稳定的电能，适用于发电功率不稳定的系统，能够实现电能合理分配及高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台。
技术介绍
电能质量的好坏与电网安全、经济运行密切相关。而随着新能源发电的不断普及，针对新能源发电系统输出不稳定电能的实时监测和合理调控日益成为人们研究的热点。目前，市场上许多能量管理及控制系统大多处理的是稳定的或有规律的电能，无复杂的电路调控变换，不能满足发电功率不稳定的系统的需要。实际发电情况中经常需要对具有波动特性和不稳定周期性的电能进行监控和管理，例如波浪发电或者风力发电系统等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台，实现将具有波动特性和不稳定周期性的电能输入进行智能化管理和控制，得到连续、均匀、稳定的电能，适用于发电功率不稳定的系统，能够实现电能合理分配及高效利用。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台，包括电能变换模块、实时监控模块、控制模块和用电储能模块，电能变换模块的输入接口用于与发电装置连接，电能变换模块的输出接口与用电储能模块连接，实时监控模块分别与电能变换模块、用电储能模块和控制模块连接，控制模块分别与电能变换模块和用电储能模块连接；电能变换模块可根据需要选择变流、整流等电路，将输入的不稳定电能进行变换，得到满足负载要求的稳定电能；实时监控模块监测电能变换模块在不稳定电能输入下的状态变化以及用电储能模块的负载状况，并将采样信号传递给控制模块；控制模块接收采样信号，通过预置的控制算法，调节电能变换模块的输出电压和电流以及用电储能模块的电能分配。按照上述技术方案，电能变换模块包括电容C、电感L1、电感L2、场效应管T1和二极管D，电感L1的一端与发电装置的正极连接，电感L1的另一端与电容C的一端和场效应管T1的漏极连接，电容C的另一端与二极管D的正极和电感L2的一端连接，二极管D的负极与场效应管T1的源极、发电装置的负极、实时监控模块的一个输入端和用电储能模块的正极连接，并接地，场效应管T1的栅极与控制模块连接，电感L2的另一端与实时监控模块的另一个输入端和用电储能模块的负极连接。按照上述技术方案，输出电压的极性和发电装置电压相反。控制模块通过调节电能变换模块中场效应管T1的驱动信号的占空比，实现其输出功率的最大化。按照上述技术方案，在所述电能变换模块中，场效应管T1作为开关管用于控制电路的通断状态。通过改变开关管的控制脉冲信号的占空比，可以在电能变换模块输出电压低于储能装置电压时，控制其输出电压，在电能变换模块输出电压达到储能装置电压的时候，控制其输出电流。按照上述技术方案，电能变换模块还包括场效应管T1，场效应管T1的栅极与PWM发生器连接。按照上述技术方案，实时监控模块包括电压传感器和AD转换芯片，电压传感器的两端与电能变换模块的两个输出端连接，AD转换芯片的输入端与电压传感器连接，AD转换芯片的输出端与控制模块连接；电压传感器收集电能变换模块和用电储能模块的电压信号，传递给AD转换芯片进行模数转换，再传递给控制模块进行处理。按照上述技术方案，控制模块包括MCU微处理器和PWM发生器，MCU微处理器与实时监控模块的输出端连接，获取电能变换模块和用电储能模块的工作状态，MCU微处理器通过PWM发生器分别与电能变换模块和用电储能模块连接。按照上述技术方案，用电储能模块包括储能装置和一个或多个外用电器，每个外用电器上配设一个场效应管T2，场效应管T2的漏极与储能装置的负极连接，场效应管T2的源极与相应外用电器的一端连接，外用电器的另一端与储能装置的正极连接，场效应管T2的栅极与控制模块连接；储能装置作为能量的中转平台和存储介质，当电能变换模块中电能输出不足时储能装置进行放电，当电能变换模块中的电能输出过多时储能装置对多余的电能进行收集，储能装置对系统电能输出起到调节和稳定作用。控制模块调节电能变换模块、储能装置和外用电器之间电能配比，实现电能的合理分配及高效利用。按照上述技术方案，场效应管T2的栅极与PWM发生器连接。按照上述技术方案，储能装置为蓄电池。按照上述技术方案，控制模块根据电能变换模块输出状态和用电储能模块的工作状况，通过预置于的控制算法，输出多路占空比和幅值可调的矩形波，控制场效应管T1和T2的导通时间，进而对电能变换模块和用电储能模块的工作状态进行智能控制。按照上述技术方案，所述的预置的控制算法基础为遗传算法，控制模块基于预置的控制算法，以系统运行最小无用功耗为目标函数，并结合相应的约束条件，建立优化数学模型，求取满足要求的电能分配组合；遗传算法中的目标函数为：式中，L为发电装置总数，Pni为发电装置发电功率；M为其它输入，Pqm为其它输入的输入功率；K为负载数，Pfk为负载需求，即输出功率。以各模块运行状态为约束条件，各模块运行状态的约束条件具体为发电装置输出约束：0≤Pn≤Pnmax式中，Pn为发电装置输出功率，Pnmax为发电装置最大输出功率。按照上述技术方案，以目标函数建立的优化数学模型为：s.t.ri(x)＝0i＝1,…,msj(x)≤0j＝1,…,i数学模型中，X*为各电能变换模块输出功率的最优解，其中X为向量值，各向量分量即为各电能变换模块的输出功率；ri(x)＝0为供需关系的平衡；sj(x)≤0为各模块运行状态正常。按照上述技术方案，电能变换模块的个数为多个，每个电能变换模块均连接有一个发电装置。本专利技术具有以下有益效果：控制模块通过实时监控模块检测电能变换模块在不稳定电能输入下的输出状态，进而根据检测到的信号调节电能变换模块的输出功率，实现其输出功率的最大化，控制模块通过调节用电储能模块的电能配比，将电能合理分配及高效利用；实现将具有波动特性和不稳定周期性的电能输入进行智能化管理和控制，得到连续、均匀、稳定的电能，适用于发电功率不稳定的系统，能够实现电能合理分配及高效利用。附图说明图1是本专利技术实施例中针对不稳定输入电能的模块化调控平台的结构示意图；图2是本专利技术实施例中针对不稳定输入电能的模块化调控平台的电路示意图；图3是本专利技术实施例中遗传算法的流程示意图；图中：1-电能变换模块，2-实时监控模块，3-控制模块，4-用电储能模块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。参照图1～图3所示，本专利技术提供的一个实施例中的针对不稳定输入电能的模块化调控平台，其特征在于，包括电能变换模块、实时监控模块、控制模块和用电储能模块，电能变换模块的输入接口用于与发电装置连接，电能变换模块的输出接口与用电储能模块连接，实时监控模块分别与电能变换模块、用电储能模块和控制模块连接，控制模块分别与电能变换模块和用电储能模块连接；电能变换模块可根据需要选择变流、整流等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台，其特征在于，包括电能变换模块、实时监控模块、控制模块和用电储能模块，电能变换模块的输入接口用于与发电装置连接，电能变换模块的输出接口与用电储能模块连接，实时监控模块分别与电能变换模块、用电储能模块和控制模块连接，控制模块分别与电能变换模块和用电储能模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对不稳定输入电能的模块化调控平台，其特征在于，包括电能变换模块、实时监控模块、控制模块和用电储能模块，电能变换模块的输入接口用于与发电装置连接，电能变换模块的输出接口与用电储能模块连接，实时监控模块分别与电能变换模块、用电储能模块和控制模块连接，控制模块分别与电能变换模块和用电储能模块连接。


2.根据权利要求1所述的针对不稳定输入电能的模块化调控平台，其特征在于，电能变换模块包括电容C、电感L1、电感L2、场效应管T1和二极管D，电感L1的一端与发电装置的正极连接，电感L1的另一端与电容C的一端和场效应管T1的漏极连接，电容C的另一端与二极管D的正极和电感L2的一端连接，二极管D的负极与场效应管T1的源极、发电装置的负极、实时监控模块的一个输入端和用电储能模块的正极连接，并接地，场效应管T1的栅极与控制模块连接，电感L2的另一端与实时监控模块的另一个输入端和用电储能模块的负极连接。


3.根据权利要求1所述的针对不稳定输入电能的模块化调控平台，其特征在于，实时监控模块包括电压传感器和AD转换芯片，电压传感器的两端与电能变换模块的两个输出端连接，AD转换芯片的输入端与电压传感器连接，AD转换芯片的输出端与控制模块连接。


4.根据权利要求1所述的针对不稳定输入电能的模块化调控平台，其特征在于，控制模块包括MCU微处理器和PWM发生器，MCU微处理器与实时监控模块的输出端连接，MCU微处理器通过PWM发生器分别与电能变换模块和用电储能模块连接。


5.根据权利要求1所述的针对不稳定输入电能的模块化调控平台，其特征在于，用电储能模块包括储能装置和一个或多个外用电器，每个外用电器上配设一个场效应管T2，场效应管T2的漏极与储能装置的负极连接，场效应管T2的源极与相应外用电器的一端连接，外用电器的另一端与储能装置的正极连接，场效应管T2的栅极与控制模块连接；储能装置作为能量的中转平台和存储介质，当电能变换模块中电能输出不足时储能装置进...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，丁志，徐民号，张士琢，姚洪波，王桢，武小峰，王恩成，
申请(专利权)人：武汉市炫能清洁能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42