CN101453131A

CN101453131A - 用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器

Info

Publication number: CN101453131A
Application number: CNA2008102461825A
Authority: CN
Inventors: 陈宗海; 王智灵; 程军; 江国强; 陶国肯
Original assignee: ANHUI WIND-SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI WIND-SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2009-06-10

Abstract

用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器，其特征是设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心是以各路经整流滤波后的三相交流、单相交流和各路经全桥整流、DC/DC转换电路的直流信号为输入信号；在所述各路DC/DC转换电路中采用变压器隔离的正激buck电路，通过PWM控制充电效率的各路DC/DC转换电路的输出电压为一致。本发明可以同时接受几种具有不确性的可再生能源，包括风能、太阳能和潮汐能；也包括常规能源，如柴油机发电等所产生的电能输入，形成稳定的电力输出，存储到蓄电池中，可直接对直流负载供电。

Description

用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器

技术领域

本发明为一种用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器，涉及太阳能、风能、柴油机发电等具有不确定性的能源利用的技术领域，特别涉及能源存储和利用控制装置的技术领域。本发明可用于风光互补路灯、柴油机发电测试时电能存储等领域。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。开发新能源和可再生能源，是缓解能源矛盾的重要措施，是世界各国能源可持续发展的战略决策。但是，可再生能源通常受到自.然条件的限制，不仅在地域上差别迥异，而且随时间变化具有很强的不确定性，相应的，所转化得来的电压、电流和功率都具有很强的不确定性。风能发电具有间歇性瞬时变化的特点，而目前微型风力发电机的额定功率通常为12m/s，也就是说，微型风力发电机通常工作在非额定状态，由其产生的三相交流电其电压、电流和功率都不稳定；太阳能发电受日照强度的影响，其电流和功率随日夜变化和季节变化而波动。

常规能源也存在同样的问题。以柴油发电机生产厂家为例，在柴油发电机出厂前必须进行质量检验，其中就包括发电试验。此时，考虑到柴油机的质量尚未确定，其发电能量具有很大的不确定性，发电特性可能存在大幅波动。因此，目前国内的主要处理方式往往是直接将这部分电力抛弃，造成严重浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器，利用智能控制装置，获得稳定可靠的电力输出，并存储到蓄电池中，使之能直接对直流负载进行供电。其电源可以来源于自然界的可再生能源，包括风能、太阳能、潮汐能，也可以来于常规能源，包括柴油机发电；经控制装置将各路电路分别存储到蓄电池，从而可以对直流负载直接供电。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器的结构特点是设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心是以各路经整流滤波后的三相交流、单相交流和各路经全桥整流、DC/DC转换电路的直流信号为输入信号；在所述各路DC/DC转换电路中采用变压器隔离的正激buck电路，用于控制充电效率的各路DC/DC转换电路的输出电压为一致。

本发明用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器的结构特点也在于所述PWM控制的驱动电路包括由变压器T2和电容C5组成的震荡电路、由三极管Q1、Q2组成的推挽输出电路、电流模式PWM控制器TL3845和光耦4N35；PWM占空比由电流模式PWM控制器TL3845和控制中心共同控制；所述控制中心对输入输出信号进行采样后，其电压控制信号Vk通过光耦4N35输入到电流模式PWM控制器TL3845的VFB端口，电流控制信号输入到电流模式PWM控制器TL3845的ISEN端口，电流模式PWM控制器TL3845输出的PWM控制信号经推挽输出、变压器隔离后用于控制DC/DC主回路中的V1、V2的开通和关断。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明可以同时接受几种具有不确性的可再生能源，包括风能、太阳能和潮汐能；也包括常规能源，如柴油机发电等所产生的电能输入，形成稳定的电力输出，存储到蓄电池.中，可直接对直流负载供电。

2、本发明系统结构简单、转化效率高，具有很强的实用性和推广性。

3、本发明可用于风光能路灯、柴油机发电实验的能源存储等领域。

附图说明

图1为本发明原理框图。

图2为本发明三相交流和单相交流信号输入后的整流滤波电路原理图。

图3为本发明直流信号输入后的全桥整流电路原理图。

图4为本发明DC/DC转换电路原理图。

图5为本发明DC/DC转换电路的PWM驱动电路图。

图6为本发明控制中心电路原理图。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心是以各路经整流滤波后的三相交流、单相交流和各路经全桥整流、DC/DC转换电路的直流信号为输入信号；在所述各路DC/DC转换电路中采用变压器隔离的正激buck电路，用于控制充电效率的各路DC/DC转换电路的输出电压为一致。

控制器在接受图1所示的三相交流、单位交流和直流的不同类型信号输入之后，三相交流和单相交流信号进入图2所示的整流滤波电路，直流信号经过图3所示的单向导通电路，进入图4所示的DC/DC转换电路；DC/DC转换电路与蓄电池和控制中心直接相连接，采用变压器隔离的正激buck电路；DC/DC电路中的PWM占空比由图5所示的TL3845和控制中心共同控制；输出电压均由蓄电池特性决定，根据蓄电池类型，如铅酸电池、锂离子电池特性不同而改变。

本实施例中，控制中心采用图6所示的以Atmega8为中心的单片机系统，含有检测、保护、控制和指示电路。以控制中心监控电路状态，管理蓄电池的充放电模式。

具体实施中，控制器所能接受的输入信号可以是三相交流、单相交流和直流能源的任意一种或几种，输入信号的电压、电流和功率均可具有不确定性，在一定范围内波动；所给出的输出电压由蓄电池的特性决定，各路DC/DC的输出电压保持一致；电压转换和充电效率由DC/DC电路决定；

参见图2，三相输入信号从VC1、VC2和VC3引脚输入，其三相整流电路由两个KBPC3510并联而成，其滤波电路采用L1、C1、C2组成的LCII型滤波电路；单相交流信号是从V1和V2引脚输入，经全桥整流电路KBPC3510后进入LCII型滤波电路；

参见图3，输出信号Vs是一个带纹波的变化的直流信号。直流输入信号从图3所示VD+和VD-引脚输入，D1和D2组成的单向导通电路保证电流不会逆流。

图2、图3的输出信号Vs即为图4所示DC/DC转换电路的输入信号。其中，V1、V2、D3、D4、T5、D5、D6、L2、C4组成了正激Buck电路，其输入信号为经D5、D6、L2、C4整流滤波的电压信号Vo。Vo连接到蓄电池，对蓄电池充电；因此，Vo由蓄电池特性决定，充电模式根据蓄电池类型，如铅酸电池、锂离子电池特性不同而改变。DC/DC的转化效率由PWM信号控制，PWM信号来自变压器隔离的PWM驱动电路。

图5所示的PWM驱动电路包括由T2、C5组成的震荡电路、由Q1、Q2组成的推挽输出电路、电流模式PWM控制器TL3845和光耦4N35等几个关键部分。PWM占空比由TL3845和控.制中心共同控制。控制中心对输入输出信号进行采样后，其电压控制信号Vk通过光耦4N35输入到TL3845的VFB端口，电流控制信号输入到TL3845的ISEN端口，TL3845输出的PWM控制信号经推挽输出、变压器隔离后用于控制DC/DC主回路中的V1、V2的开通和关断。

控制中心的核心是Atmega8单片机及其附属电路，如图6所示。控制中心有包含检测、保护、控制和指示电路。使用Atmega8的ADC口和PB口中的PB6、PB7作为输入采样端口，使用PB口中的PB0、PB1、PB2和PD口作为控制信号的输出端口；其中，Vi1、Vi2、Vi3、Vi4、Vi5、Vi6、Vi7、Vi8对电路中的输入输出电压、电流信号及外接用户使用模式信号的采样信号；Vk1、Vk2、Vk3、Vk4、Vk5、Vk6、Vk7、Vk8分别为DC/DC电路中的电压调节信号、输入保护动作信号和状态指示信号。控制中心还包含对负载或者多个负载的连接/关断控制电路、恒压电路、恒流电路，因其广泛使用，在此不赘述。

Claims

1、用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器，其特征是设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心，以三相交流、单相交流、直流信号为输入信号，经整流滤波或单向导通后进入DC/DC转换电路，所述DC/DC转换电路中采用变压器隔离的正激buck电路，通过PWM控制充电效率的各路DC/DC转换电路的输出电压为一致。

2、根据权利要求1所述的所述用于不确定性能源转化、存储和利用的智能控制器，其特征是所述PWM控制的驱动电路包括由变压器T2和电容C5组成的震荡电路、由三极管Q1、Q2组成的推挽输出电路、电流模式PWM控制器TL3845和光耦4N35；PWM占空比由电流模式PWM控制器TL3845和控制中心共同控制；所述控制中心对输入输出信号进行采样后，其电压控制信号Vk通过光耦4N35输入到电流模式PWM控制器TL3845的VFB端口，电流控制信号输入到电流模式PWM控制器TL3845的ISEN端口，电流模式PWM控制器TL3845输出的PWM控制信号经推挽输出、变压器隔离后用于控制DC/DC主回路中的V1、V2的开通和关断。