便携式多能源微能量发电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种便携式多能源微能量发电装置及方法，涉及新能源发电技术领域。本装置包括发电模块、MPPT模块、风能水能手摇发电控制模块、压力发电控制模块、压力发电储能模块、电能存储模块、电池充电模块、能源路径控制模块、电池保护模块、电池组、直流母线、USB输出模块、中央控制模块；基于端电压PD变化率的变步长扰动的MPPT算法与传统的固定电压法或扰动观察法相比，在运动状态复杂的人体上提升光伏模块的发电效率,基于事件触发的微能量能源路径管理策略调节母线的电压，平衡输出能源与负载，根据输出电能的大小控制储能装置的工作状态。避免输入输出功率不匹配造成的电能浪费，避免频繁的改变电池充放电状态而造成的电池寿命缩短。寿命缩短。寿命缩短。

【技术实现步骤摘要】
便携式多能源微能量发电装置及方法


[0001]本专利技术涉及新能源发电
，尤其涉及一种便携式多能源微能量发电装置及方法。

技术介绍

[0002]野外探险考察和边防巡逻作业中长期接触不到固定电源，限制了在野外的停留时间以及电子设备的性能。
[0003]人体在活动中会产生或接触到环境中的很多能量，如果能够收集这些能量来为电子设备供电，将可以有效延长电子设备的续航时间，以及增加某些对电池容量要求较高的设备的性能。
[0004]有少数电子产品利用光伏太阳能来提供能量。但其不仅发电量有限，而且受到天气和外界光线因素的影响而不可持续，风能发电和水能也有着类似外界环境不可控的问题。
[0005]基于塞贝克效应的半导体温度发电模块也可以将温差转换为电能，其热电转化效率为41.7％。但是目前很少有电子产品应用了温差发电，其原因有功率较低，还有受外界因素的影响，以及温差并不大，使温差发电不能正常运作。然而，在远离城市的野外探险和边防巡逻的环境中，经常有高温或者低温的条件。
[0006]为了提高发电效率，最大功率点跟踪算法即MP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式多能源微能量发电装置，其特征在于，包括发电模块、MPPT模块、风能水能手摇发电控制模块、压力发电控制模块、压力发电储能模块、电能存储模块、电池充电模块、能源路径控制模块、电池保护模块、电池组、直流母线、USB输出模块、中央控制模块；所述风能水能手摇发电控制模块输入端连接所述风能水能手摇发电模块的输出端；所述压力发电控制模块的输入端连接压力发电模块，其输出端与压力发电储能模块输入端相连接，压力发电储能模块为锂电池；所述压力发电储能模块的输出端连接到电能存储模块；所述电池充电模块输入端接直流母线，输出端接电池保护模块的I/O端；电池保护模块的输出端连接所述能源路径控制模块输入端，能源路径控制模块的输出端接直流母线，电池保护模块保护端接电池组；电池组正负极接电池保护模块保护端，USB输出模块包括直流稳压器和输出接口，其直流稳压器输入端接直流母线，直流稳压器输出端连接输出端口。2.根据权利要求1所述的一种便携式多能源微能量发电装置，其特征在于，所述光伏MPPT模块以及温差MPPT模块均由发电模块采样电路、Buck
‑
Boost电路和DC/DC转化器组成；采样电路采集光能和温差，其输出端接Buck
‑
Boost电路输入端；Buck
‑
Boost电路输出端接DC/DC转化器输入端；DC/DC转化器输出端即为MPPT模块输出端。3.根据权利要求1所述的一种便携式多能源微能量发电装置，其特征在于，中央控制模块的端口包括电源端和I/O口，其中电源端与光伏MPPT模块输出端、温差MPPT模块输出端、风能水能手摇发电控制模块输出端、压力发电储能模块输出端、电池充电模块输入端、能源路径控制模块输出端、USB输出模块输入端、中央控制模块电源端与直流母线相连接；I/O口与光伏MPPT模块的ADC采样端、温差MPPT模块的ADC采样端、直流母线的ADC采样端、光伏MPPT模块的PWM控制端、温差MPPT模块的PWM控制端、能源路径控制模块的PWM控制端相连接。4.根据权利要求1所述的一种便携式多能源微能量发电装置，其特征在于，所述发电模块包括光伏发电模块、温差发电模块、压力发电模块、风能水能手摇发电模块；所述MPPT模块包括光伏MPPT模块以及温差MPPT模块；其中，所述光伏发电模块加装在衣物上吸收光能作为能源输入，光伏发电模块的输出端与光伏MPPT模块输入端相连接，包括N个并联连接的柔性光伏发电单元，N为正整数；所述温差发电模块安装在衣服夹层中利用人体和外界温差产生电能，温差发电模块的输出端与温差MPPT模块输入端相连接，所述温差发电模块由M个温差发电单元并联组成，M为正整数；所述压力发电模块安装于鞋底，其输出端与压力发电控制模块输入端相连，压力发电模块以人体运动过程中产生的压力作为输入，转化为电能输入至压力发电控制模块；所述压力发电模块由P个并联的压电片组成，P为正整数；所述风能水能手摇发电模块为独立携带模块，以外界机械能作为输入，其输出端连接风能水能手摇发电控制模块的输入端；其中风能水能手摇发电模块为直流发电机，为防水的独立模块；所述光伏MPPT模块以及温差MPPT模块的输出端接直流母线。5.一种便携式多能源微能量发电方法，基于权利要求1所述的一种便携式多能源微能量发电装置实现，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：光伏发电模块、温差发电模块、压力发电模块、风能水能手摇发电模块在对应的能量源，即光能，温差，压力，机械能中获取能量并转化为电能分别输出至光伏MPPT模块、温差MPPT模块、压力发电控制模块以及风能水能手摇发电控制模块；
步骤2：光伏MPPT模块、温差MPPT模块、压力发电控制模块、风能水能手摇发电控制模块在中央控制模块的调节下对对应发电模块的输出进行调节，并输出到直流母线上，其中中央控制模块使用基于端电压PD变化率的变步长扰动观察MPPT算法对光伏MPPT模块和温差MPPT模块进行控制；步骤3：中央控制模块以基于事件触发的微能量能源路径管理策略控制能源路径管理模块对直流母线电压进行调控，其中基于事件触发的微能量能源路径管理策略运行时以周期为单位，完成多能源微能量发电。6.根据权利要求5所述的一种便携式多能源微能量发电方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1：中央控制模块使用变步长扰动观察MPPT算法控制光伏MPPT模块以及温差MPPT模块对光伏阵列和发电片的输出进行调控，变步长扰动观察MPPT算法以周期为单位；步骤2.2：压力发电控制模块将压力发电模块输出的电能稳压到5V后输出到直流母线中；步骤2.3：风能水能手摇发电控制模块将风能水能手摇发电模块输出的电能稳压到5V后输出到直流母线中。7.根据权利要求6所述的一种便携式多能源微能量发电方法，其特征在于，所述步骤2.1具体包括以下步骤：步骤S1：中央控制模块获取第t采样周期的光伏或温差发电模块端电压U(t)、采样电路输出电压U
R
(t)；步骤S2：中央控制模块计算并记录第t采样周期的光伏或温差发电模块输出电流进而计算出光伏或温差发电模块输出功率P(t)＝U(t)I(t)；步骤S3：中央控制模块将相邻周期取到的端电压做差并记录该差值：ΔU(t)＝U(t)
‑
U(t
‑
1)；步骤S4：中央控制模块对相邻取样周期端电压之差ΔU(t)进行PD运算，得出预期扰动步长Δu(t)：Δu(t)＝K
p
ΔU(t)+K
d
[ΔU(t)
‑
ΔU(t
‑
1)]；其中K
p
、K
d
为设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢荣达，刘送进，余乐，王靖傲，孙秋野，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：