CN105356569A - 波浪能发电机电力转换控制系统 - Google Patents

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宫华耀
王新宝
穆为磊
何锐
刘守平
尚逢春
连军帅
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Ocean University of China
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QINGDAO GUANGMING ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Ocean University of China
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Abstract

本发明公开一种波浪能发电机电力转换控制系统，包括：控制器，用于控制将波浪能发电机转换的电能进行处理并输入给蓄电池，以及控制数据传输单元的数据收发；连接所述波浪能发电机与所述蓄电池；所述数据传输单元，与所述控制器连接，用于接收对来自于所述控制器的电力信号并进行处理，通过网络系统传输给上位机；防过冲单元，包括通过所述蓄电池供电的放电元件和用于根据所述蓄电池的电压大小控制放电元件导通状态的电压比较模块；所述电压比较模块输入端与所述蓄电池连接，输出端连接所述放电元件。运行可靠，易于维护。

Description

波浪能发电机电力转换控制系统
技术领域
本发明涉及波浪能发电技术，尤其是一种波浪能发电机电力转换控制系统。
背景技术
海洋能是一种无污染、清洁、可再生的新能源，有着得天独厚的优势，其开发技术近几年被广泛的研究，得以飞速发展，像美国、日本、瑞典在该领域都投入了大量的人力物力，许多原型样机都已被研发出来。目前，国内的海洋能技术也迅速发展，新装置、新技术大量涌现。研究领域也主要包括理论研究和小型工程样机的海上实验。但所有核心技术是仍然是对能量的控制转换。为了开展波浪能发电示范工程相关的相关技术研究与实验，研发符合青岛市市南区波浪能资源特点，以振荡浮子型直线电机为发电装置，拟解决波浪能电力转换控制系统可靠性差、工作寿命短、效率低、维护困难等问题。对针波浪能装置电力控制系统的发展起到很好的启示作用。
波浪能发电装置种类繁多，传动装置更是花样百出，但如何对能量进行控制转换很少有深入的探索，且缺少对发电装置的实时监测系统，便会对装置发电能力的准确判断带来影响，对海上浮子的工作情况也无法实时得到。
发明内容
本发明提供一种波浪能发电机电力转换控制系统，用于克服现有技术中的缺陷，提高系统运行的可靠性和电力转换效率，且易于维护，并延长了使用寿命。
本发明提供一种波浪能发电机电力转换控制系统，包括：
控制器，用于控制将波浪能发电机转换的电能进行处理并输入给蓄电池，以及控制数据传输单元的通讯和数据收发；连接所述波浪能发电机与所述蓄电池；
所述数据传输单元，与所述控制器连接，用于接收对来自于所述控制器的电力信号进行处理，并通过网络系统传输给上位机；
防过冲单元，包括通过所述蓄电池供电的放电元件和用于根据所述蓄电池的电压大小控制放电元件导通状态的电压比较模块；所述电压比较模块输入端与所述蓄电池连接，输出端连接所述放电元件。
本发明提供的波浪能发电机电力转换控制系统，波浪能发电机产生的不稳定的三相电通过控制器整流、滤波、稳压后，交流电转换为直流电输入蓄电池进行充电；在充电的过程中，发电机产生的不稳定三相电的电压电流数据以及蓄电池的输入电流和电压数据由控制器传输给数据传输单元，再由数据传输单元上传给上位机；当蓄电池电压大于电压比较模块内的电压阙值时，导通蓄电池与放电元件，通过放电元件进行放电，防止过冲；监控装置的发电情况，可根据发电数据大小判断海浪情况，且对发电机的工作情况实现远程监控；电压比较模块的加入防止了蓄电池的过冲，使整个电力系统的工作性能不受影响，使蓄电池的利用率得到了很大的提高
附图说明
图1是本发明实施例提供的波浪能发电机电力转换控制系统的结构示意图；
图2是数据传输单元的工作状态示意图；
图3是防过冲单元的结构示意图。
具体实施方式
实施例
参见图1，本发明提供一种波浪能发电机电力转换控制系统，包括数据传输单元1、控制器2、防过冲单元和辅助蓄电池5；
控制器2用于控制将波浪能发电机3转换的电能进行处理并输入给蓄电池4，以及控制数据传输单元1的通讯和数据收发；连接波浪能发电机3与蓄电池4；控制器2为风光互补控制器，可以从市场上购买获得。
控制器2可靠性高，智能化、模块化设计，结构简单，功能强大；工业级的优质元器件和严格的生产工艺，适合于高温、低温等相对恶劣的工作环境并具有可靠的性能和较长的使用寿命。显示功能直观：能够以直观的数字和LED指示灯来显示系统状态和参数，包括：蓄电池电量，输出控制方式的参数设置，白天或夜晚指示，卸载指示、蓄电池过放指示、负载状态指示等状态。完善的保护功能：蓄电池过充、过放、防反接保护；自动刹车、手动刹车保护；负载短路、过载保护；防雷保护等。SD卡存储功能：可在不连接通信的情况下，通过SD卡存储历史数据。能量转换部分实现了机械能电能的直接转化，是整体电路的核心。
数据传输单元1(DataTransferUnit，简称DTU)与控制器2连接，用于接收对来自于控制器2的电力信号进行处理，并通过网络系统9传输给上位机10；参见图2，控制器2包括监视和记录现场设备信息的监控中心，这些信息数据保存在控制器2内，监控中心用于在控制器2的指令下向数据传输单元输出电力信号，电力信号包括上述直观显示的系统状态和参数，还包括发电机产生的不稳定三相电的电压电流数据以及蓄电池的输入电流和电压数据，通常是模拟信号；监控中心监视和记录着所有现场设备的信息，是管理人员对整个电源回路系统进行管理和控制的操作平台；数据传输单元1将电力信号转换为数字信号，并在控制器2的指令下通过网络系统将数字信号传输给上位机。
网络系统9包括GPRS移动数据传输网络和GPRS控制回路，GPRS移动数据传输网络为数据的传输通道；GPRS控制回路包括GPRS控制器和辅助元件，用于接收并执行下行控制指令(指来自于控制器的控制数据收发的指令)、传送上行状态信息(指的是来自于上位机的状态信息)。每个远程控制回路通过一个GPRS控制器来实现与监控中心的通讯。DTU网络通信遵循协议TCP/IP协议。经由移动网络将数据传回上位机。通过相关的软件，可以设置端口进行数据传输。并通过RS232串口设置DTU的内部值。
防过冲单元包括通过蓄电池4供电的放电元件7和用于根据蓄电池4的电压大小控制放电元件8导通状态的电压比较模块6；电压比较模块6输入端与蓄电池4连接，输出端连接放电元件7。辅助蓄电池5分别连接数据传输单元1和电压比较模块6，并用于向数据传输单元1和电压比较模块6供电。调整电压比较模块6内电压阙值，本实施例中的电压阙值是12V，当蓄电池4的电压小于12V时，电压比较模块6断路，防过冲单元断路不工作，放电元件8断电状态。当大电池电压大于12V时，电压比较模块6通路，防过冲放电单元工作，夜间便会消耗蓄电池4电量，防止过冲。参见图3。
可在放电元件7与电压比较模块之间连接光控开关7，如果电压比较模块6出现故障时，可单独控制放电元件8的状态。放电元件8可以是耗电的任意器件，这里选用锚灯，能够消耗多余的电能，并且可以用于晚间信号指示。
由控制器2控制整个系统的工作，包括发电机的发电输入，DTU信号数据的传输。控制器2分别控制发电机的发电量，发电功率及发出的电压，不仅可以实现控制DTU的供电和数据收发，也可以实现发电机给蓄电池4的反向充电，可实现电能的循环利用，一方面蓄电池4可给控制器2供电，另一方面发电机可通过控制器2给蓄电池4充电，实现设备长时间的运转。
本发明针对波浪能发电装置的电力系统进行研究，以振荡浮子型直线电机为载体，通过控制器，可将发电机运动产生的实时电力信号通过DTU传输到上位机中，并通过上位机软件来显示实时发电电压、发电电流、发电功率等数据。方便工作人员实时进行远程监控，在非监控期间，也可以通过离线存储模块对电力数据进行存储，方便调取。整个实验期间，发电机的全部发电量均会在上位机中显示，方便工作人员监测，并且对发电机的发电能力做出一个整体的测评。

Claims (6)

1.一种波浪能发电机电力转换控制系统，其特征在于，包括：
控制器，用于控制将波浪能发电机转换的电能进行处理并输入给蓄电池，以及控制数据传输单元的数据收发；连接所述波浪能发电机与所述蓄电池；
所述数据传输单元，与所述控制器连接，用于接收对来自于所述控制器的电力信号并进行处理，通过网络系统传输给上位机；
防过冲单元，包括通过所述蓄电池供电的放电元件和用于根据所述蓄电池的电压大小控制放电元件导通状态的电压比较模块；所述电压比较模块输入端与所述蓄电池连接，输出端连接所述放电元件。
2.根据权利要求1所述的波浪能发电机电力转换控制系统，其特征在于，还包括辅助蓄电池；
所述辅助蓄电池分别连接所述数据传输单元和电压比较模块，并用于向所述数据传输单元和电压比较模块供电。
3.根据权利要求2所述的波浪能发电机电力转换控制系统，其特征在于，所述控制器包括监视和记录现场设备信息的监控中心，所述监控中心用于在所述控制器的指令下向所述数据传输单元输出所述电力信号；
所述数据传输单元将所述电力信号转换为数字信号，并在所述控制器的指令下通过网络系统将所述数字信号传输给所述上位机。
4.根据权利要求3所述的波浪能发电机电力转换控制系统，其特征在于，所述网络系统包括：
GPRS移动数据传输网络，数据的传输通道；
GPRS控制回路，包括GPRS控制器和辅助元件，用于接收并执行下行控制指令、传送上行状态信息。
5.根据权利要求1-4任一所述的波浪能发电机电力转换控制系统，其特征在于，所述放电元件与所述电压比较模块之间连接有光控开关。
6.根据权利要求5所述的波浪能发电机电力转换控制系统，其特征在于，所述放电元件是锚灯。
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