一种多源复合微能源系统及控制方法技术方案

一种多源复合微能源系统及控制方法，包括：壳体、光伏发电装置、热能发电装置、射频发电装置、储能装置和系统电路；系统电路包括第一电路、第二电路、第三电路和能量管理电路；光伏发电装置通过第一电路和能量管理电路与储能装置电相连，光伏发电装置设置在壳体外表面；热能发电装置通过第二电路和能量管理电路与储能装置电相连，热能发电装置设置在中空容置腔内；射频发电装置通过第三电路和能量管理电路与储能装置电相连，射频发电装置设置在壳体外表面。通过集成三重环境能量收集机制，光伏发电装置、热能发电装置、和射频发电装置，能提高不同环境的适应性，能充分利用环境能源；尤其是对室内环境的能源的利用率提高。尤其是对室内环境的能源的利用率提高。尤其是对室内环境的能源的利用率提高。

【技术实现步骤摘要】
一种多源复合微能源系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及复合能源系统
，具体涉及一种多源复合微能源系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着电子技术和物联网技术的高速发展，物联网连接设备的数量正以指数级上升，被广泛应用于智能家居、智能工厂和智慧医疗等领域。据估计，到2025年全球将会有超过两百亿个物联网连接设备。其中，传感器节点占据这些设备的60％以上。物联网传感设备具有传感、计算、网络通信以及自动化数据采集分析的功能，可以用于监测、感知和实时收集各种环境信息，但是需要消耗大量电能。因此，物联网传感设备的发展和广泛应用在很大程度上受到可持续供能的限制。
[0003]传统物联网传感设备采用一次性电池进行供电。但是，电池使用寿命和容量有限，更换和维护电池不仅成本高昂，而且废弃电池含义各种重金属，对环境保护造成负担。近年来，从环境中获取能量为传感节点供电的方式已成为一种重要的潜在解决方案，受到广大研究人员的关注和研究。在传感节点工作的环境中，通常存在多种可用能量形式，例如太阳能、热能、射频能、振动能等。然而，环境能量通常具有不确定性和不稳定性，因此还需要能量管理电路将环境能量进行合理调度，为节点提供稳定电源。
[0004]物联网传感设备被广泛使用的室内环境中尤其有意义，值得特别关注。由于室内环境通常具有较低的能量密度，例如，室内光的能量密度只有0.1mW/cm2，而室外太阳能的能量密度为100mW/cm2，因此部署于室内的传感节点需要额外的能量来源，目前大多数能量收集系统只集成了一种能量收集机制，而只有少数的能量收集系统是集成了两种或以上能量收集机制。

技术实现思路

[0005](一)专利技术目的
[0006]本专利技术的目的是提供一种不仅能提高不同环境的适应性，还能当自然环境中的被动能量不足时，能提供主动能量，充分利用环境能源，集成三重能量收集机制的多源复合微能源系统，还提供一种多源复合微能源系统的控制方法。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种多源复合微能源系统，包括：壳体、光伏发电装置、热能发电装置、射频发电装置、储能装置和系统电路；
[0009]所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体形成中空容置腔；
[0010]所述系统电路设置于所述中空容置腔内，所述系统电路包括第一电路、第二电路、第三电路和能量管理电路；
[0011]所述第一电路、第二电路和第三电路的输出端分别与所述能量管理电路的输入端电相连；
[0012]所述光伏发电装置通过所述第一电路和能量管理电路与所述储能装置电相连，所述光伏发电装置设置在所述壳体外表面；
[0013]所述热能发电装置通过所述第二电路和能量管理电路与所述储能装置电相连，所述热能发电装置设置在所述中空容置腔内；
[0014]所述射频发电装置通过所述第三电路和能量管理电路与所述储能装置电相连，所述射频发电装置设置在所述壳体外表面。
[0015]优选地，所述光伏发电装置包括多个光伏电池，所述多个光伏电池分别设置在所述壳体的上表面和四周侧面，所述多个光伏电池并联在所述第一电路中。
[0016]优选地，所述热能发电装置包括两个温差发电片和散热器，所述两个温差发电片串联在所述第二电路中。
[0017]优选地，所述射频发电装置包括能量收集天线，所述能量收集天线设置于任意两面相邻的光伏电池的连接处。
[0018]优选地，所述储能装置包括第一储能器件和第二储能器件，所述第一储能器件与第二储能器件电相连，所述第一储能器件为第二储能器件(8)供电。
[0019]优选地，所述能量管理电路包括两个二极管，所述两个二极管分别连接到第一储能器件和第二储能器件。
[0020]优选地，所述能量管理电路包括控制模块、稳压模块、反相模块和监测模块；所述监测模块包括第一监测模块、第二监测模块和第三监测模块，所述第一监测模块和第二监测模块监测所述第二储能器件电压，所述第三监测模块监测第一储能器件电压。
[0021]优选地，当所述第一监测模块输出第一信号时，第一储能器件为第二储能器件供电，当所述第二监测模块输出第二信号时，第一储能器件停止为第二储能器件供电，当所述第三监测模块输出第三信号时，进行主动射频能量补充。
[0022]本专利技术第二方面提供一种多源复合微能源系统控制方法，所述多源复合微能源系统包括如上中任意一项所述的微能源系统，包括：
[0023]设置第二储能器件放电电压阈值，所述放电电压阈值包括第二储能器件最高电压和第二储能器件最低电压；
[0024]判断系统功率需求是否大于零；
[0025]若系统功率需求大于零，第一监测模块监测第二储能器件的电压，若第二储能器件的电压大于等于第二储能器件最低电压，第二储能器件放电；若系统功率需求大于零，且第二储能器件的电压小于第二储能器件最低电压，第一监测模块输出第一信号，第一储能器件给第二储能器件充电，供电时，第二监测模块监测第二储能器件电压，若第二储能器件电压大于第二储能器件最高电压，第二监测模块输出第二信号，则第一储能器件停止供电；
[0026]若系统功率需求小于等于零，监测第一储能器件和第二储能器件电压，若第一储能器件电压大于第二储能器件电压，则将采集到的能量给第二储能器件进行充电；若第一储能器件电压小于等于第二储能器件电压，则将采集到的能量给第一储能器件进行充电。
[0027]优选地，还包括：设置所述第一储能器件的最低电压，所述第三监测模块监测所述第一储能器件电压，若所述第一储能器件电压低于第一储能器件的最低电压，则第三监测模块输出第三信号，进行主动射频能量补充。
[0028](三)有益效果
[0029]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0030]本专利技术通过集成三重环境能量收集机制，光伏发电装置、热能发电装置、和射频发电装置，能提高不同环境的适应性，能充分利用环境能源；尤其是对室内环境的能源的利用率提高；射频发电装置可以收集来自环境中射频能量或者人为控制发射的射频信号源辐射的能量，当环境中被动的能量不足时，可以通过主动的发射射频，给射频发电装置提供主动能量，以补充环境中光能、热能和射频缺乏的问题，将三重环境能量收集机制围绕壳体设置，能减小整体体积，利于推广利用。
附图说明
[0031]图1是根据本专利技术一个实施例的整体结构爆炸图；
[0032]图2是根据本专利技术一个实施例的框架示意图；
[0033]图3是根据本专利技术一个实施例的光伏发电装置和射频发电装置结构图；
[0034]图4是根据本专利技术一个实施例的第一电路和第二电路示意图；
[0035]图5是根据本专利技术一个实施例的第三电路示意图；
[0036]图6是根据本专利技术一个实施例的能量管理电路示意图；
[0037]图7是根据本专利技术一个实施例的控制流程示意图；
[0038]附图标记：
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多源复合微能源系统，其特征在于，包括：壳体、光伏发电装置、热能发电装置、射频发电装置、储能装置和系统电路；所述壳体包括第一壳体(3)和第二壳体(11)，所述第一壳体(3)和第二壳体(11)形成中空容置腔；所述系统电路设置于所述中空容置腔内，所述系统电路包括第一电路、第二电路、第三电路和能量管理电路；所述第一电路、第二电路和第三电路的输出端分别与所述能量管理电路的输入端电相连；所述光伏发电装置通过所述第一电路和能量管理电路与所述储能装置电相连，所述光伏发电装置设置在所述壳体外表面；所述热能发电装置通过所述第二电路和能量管理电路与所述储能装置电相连，所述热能发电装置设置在所述中空容置腔内；所述射频发电装置通过所述第三电路和能量管理电路与所述储能装置电相连，所述射频发电装置设置在所述壳体外表面。2.根据权利要求1所述的多源复合微能源系统，其特征在于，所述光伏发电装置包括多个光伏电池(1)，所述多个光伏电池(1)分别设置在所述壳体的上表面和四周侧面，所述多个光伏电池(1)并联在所述第一电路中。3.根据权利要求1所述的多源复合微能源系统，其特征在于，所述热能发电装置包括两个温差发电片(10)和散热器(9)，所述两个温差发电片(10)串联在所述第二电路中。4.根据权利要求2所述的多源复合微能源系统，其特征在于，所述射频发电装置包括能量收集天线(2)，所述能量收集天线(2)设置于任意两面相邻的光伏电池(1)的连接处。5.根据权利要求1所述的多源复合微能源系统，其特征在于，所述储能装置包括第一储能器件(7)和第二储能器件(8)，所述第一储能器件(7)与第二储能器件(8)电相连，所述第一储能器件(7)为第二储能器件(8)供电。6.根据权利要求5所述的多源复合微能源系统，其特征在于，所述能量管理电路包括两个二极管，所述两个二极管分别连接到第一储能器件(7)和第二储能器件(8)。7.根据权利要求6所述的多源复合微能源系统，其特征在于，所述能量管理电路包括控制模块、稳压模块、反相模块和监测模块；所述监测模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：于世洁，肖衡，孙婷，尹亚江，戚南剑，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：