CN111953062A - 一种基于pwm控制的多能源互补智能供电系统 - Google Patents

一种基于pwm控制的多能源互补智能供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统和方法，其中，系统包括：PWM智能调节主控制器、发电组模块和电能存储单元；发电组模块将多种能源转换成电能分别输入至PWM智能调节主控制器中，PWM智能调节主控制器比较输入电能的持续电流强度，将持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的输入端作为辅助供电端；PWM智能调节主控制器将主供电端输入至负载，将辅助供电端充电至电能存储单元。该系统克服现有技术中的发电系统只能实现单一的供电；而且在进行电能存储环节中存在安全隐患、在进行电能存储环节以及电池的电能的利用率低等问题。

Description

一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统
技术领域
本发明涉及智能供电技术领域，具体地，涉及一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统。
背景技术
传统的太阳能，风能发电系统，只能实现单一的供电，无法实现两个及其以上的多种能源混合工作以及协调工作，而且传统的充电系统在进行电能存储环节的情况下存在很多问题：例如充电过程中产生了大量的热量导致电池的热量无法及时的排除，从而出现电动车电瓶充电爆炸事件、电池的使用寿命随着充放电使用和大大的降低、电池的电能的利用率低等问题。
因此，提供一种在使用过程中可以利用多种能源同时供电，实现多搭载，解决传统充电系统在进行电能存储的环节存在多种问题的一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是克服现有技术中的发电系统只能实现单一的供电；而且在进行电能存储环节中存在安全隐患、在进行电能存储环节以及电池的电能的利用率低等问题，从而提供一种在使用过程中可以利用多种能源同时供电，实现多搭载，解决传统充电系统在进行电能存储的环节存在多种问题的一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统，所述系统包括：PWM智能调节主控制器、发电组模块和电能存储单元；
所述发电组模块将多种能源转换成电能分别输入至所述PWM智能调节主控制器中，所述PWM智能调节主控制器比较输入电能的持续电流强度，将持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的输入端作为辅助供电端；所述PWM智能调节主控制器将所述主供电端输入至负载，将所述辅助供电端充电至所述电能存储单元；其中，所述PWM智能调节主控制器采用PWM脉冲的充电方式为所述电能存储单元充电；在所述发电组模块无电能输入时，利用所述电能存储单元为所述负载供电。
优选地，所述系统还包括：温度传感器模块和散热模块；
所述温度传感器模块对系统内部温度进行检测；其中，
在检测的温度超过第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述散热模块启动为系统散热；
在检测的温度超过第二温度阈值时，所述散热模块启动为系统散热且所述PWM智能调节主控制器降低为所述电能存储单元的充电频率；
所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
优选地，所述系统还包括：湿度传感器模块和干燥模块；
所述温度传感器模块对环境湿度进行检测；其中，
在检测的湿度超过湿度阈值时，所述干燥模块启动为系统除湿。
优选地，所述系统还包括：第一漏电保护器、第二漏电保护器以及第三漏电保护器；其中，
所述发电组模块通过所述第一漏电保护器与所述PWM智能调节主控制器相连；
所述PWM智能调节通过所述第二漏电保护器与所述负载相连；
所述电能存储单元通过所述第三漏电保护器与所述负载相连。
优选地，所述发电组模块包括：
太阳能光伏发电器，用于将太阳能转换成电能；
风力发电机，用于将风能转换成电能；
余热能发电机，用于将余热能转换成电能。
本发明还提供了一种基于PWM控制的多能源互补智能供电方法，所述方法包括：
将多种能源转换成电能进行供电输入；
比较输入电能的持续电流强度，将持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的输入端作为辅助供电端；
将所述主供电端输入至负载；
采用PWM脉冲的充电方式将所述辅助供电端充电至电能存储单元；
在所述供电输入为零的情况下，利用电能存储单元为所述负载供电。
优选地，所述方法还包括：
对环境温度进行检测，并且执行以下步骤：
在检测的温度超过第一温度阈值时，进行散热操作；
在检测的温度超过第二温度阈值时，进行散热操作且降低为所述电能存储单元的充电频率；其中，
所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
优选地，所述方法还包括：
对环境湿度进行检测，并且执行以下步骤：
在检测的湿度超过湿度阈值时，进行除湿操作。
优选地，所述方法还包括：
在所述多种能源转换成电能进行供电输入前还设置第一漏电保护器；
在所述主供电端与所述负载之间还设置有第二漏电保护器；
在所述电能存储单元与所述负载之间还设置有第三漏电保护器。
优选地，所述将多种能源转换成电能进行供电输入包括：
将太阳能转换成电能进行供电输入；
将风能转换成电能进行供电输入；
将余热能转换成电能进行供电输入。
根据上述技术方案，本发明提供的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统和方法在使用时的有益效果为：集风能、光能、余能等多种能源同时供电，实现了多搭载，实现了同时对多种能源的同时输入的选择；不同的环境下自动识别优势的电能输入，采用强者为主，弱者为辅实现了智能识别，实现多种不同种类能源同时的输入的控制。不仅可以保证负载的稳定电能输入，还能把剩余的电能有效地存储起来，且充电时采用PWM脉冲的充电方式，可以有利于电能存储单元内部的散热和气泡挥发，不同阶段使用不同的PWM信号充电，有利于延长电能存储单元使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明；而且本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种优选的实施方式中提供的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统的结构框图；
图2是本发明的一种优选的实施方式中提供的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统结构框图；
图3是本发明的一种优选的实施方式中提供的基于PWM控制的多能源互补智能供电方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
系统权利要求：
如图1和图2所示，本发明提供了一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统，所述系统包括：PWM智能调节主控制器、发电组模块和电能存储单元；
所述发电组模块将多种能源转换成电能分别输入至所述PWM智能调节主控制器中，所述PWM智能调节主控制器比较输入电能的持续电流强度，将持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的输入端作为辅助供电端；所述PWM智能调节主控制器将所述主供电端输入至负载，将所述辅助供电端充电至所述电能存储单元；其中，所述PWM智能调节主控制器采用PWM脉冲的充电方式为所述电能存储单元充电；在所述发电组模块无电能输入时，利用所述电能存储单元为所述负载供电。
在上述方案中，所述发电组模块集风能、光能、余能等多种能源同时供电，实现了多搭载，所述PWM智能调节主控制器则对多种能源供电输入进行智能控制，以持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的为辅助供电端，利用主供电端为负载供电，将辅助供电端的电能存贮在所述电能存储单元中，其中，PWM智能调节主控制器采用PWM脉冲的充电方式，可以有利于电能存储单元内部的散热和气泡挥发，不同阶段使用不同的PWM信号充电，有利于延长电能存储单元使用寿命。
需要说明的是：PWM脉冲的充电方式就是通过“充电+停止+充电”智能调节充电加停止的模式，对充电的频率模式取极限，由若干个小单即由点到线的取值，无限增大频率达到一定的值，当频率趋向于无穷的情况下，由于充电的停止的过程特别的短暂，将其视为可去间断点。采用PWM充电既达到的充电点的目的，在停止的过程中有利于电池内部的气泡和热量的及时散出。蓄电池在充电时电解液会发热、产生气泡。PWM智能调节主控制器，可以实现充电+停止相结合的方式，比如充电0.8秒，停止0.2秒，在停止充电的0.2秒内，利于电能存储单元内部的散热和气泡挥发，不同阶段使用不同的PWM信号充电，有利于延长电能存储单元使用寿命。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述系统还包括：温度传感器模块和散热模块；
所述温度传感器模块对系统内部温度进行检测；其中，
在检测的温度超过第一温度阈值时，所述散热模块启动为系统散热；
在检测的温度超过第二温度阈值时，所述散热模块启动为系统散热且所述PWM智能调节主控制器降低为所述电能存储单元的充电频率；
所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
在上述方案中，所述温度传感器主要检测系统内部的温度传感器，主要应用于充电的过程检测电能存储单元的实时温度咋，再反馈给PWM智能调节控制器，当温度超过第一温度阈值且小于第二温度阈值，这时候可以采用散热模块散热的方式进行降温，防止充电过热的爆炸；但是如果散热模块无法将温度降下来，温度升高至超过第二温度阈值时，则不光是进行散热，还需要降低为所述电能存储单元的充电频率，以保护所述电能存储单元，有效的预防了传统的充电过热的爆炸的事件产生。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述系统还包括：湿度传感器模块和干燥模块；所述温度传感器模块对环境湿度进行检测；其中，
在检测的湿度超过湿度阈值时，所述干燥模块启动为系统除湿。
在上述方案中，本发明的系统将环境的湿度控制在预设的湿度范围内，从而避免了湿度过大对电能输入的影响。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述系统还包括：第一漏电保护器、第二漏电保护器以及第三漏电保护器；其中，
所述发电组模块通过所述第一漏电保护器与所述PWM智能调节主控制器相连；
所述PWM智能调节通过所述第二漏电保护器与所述负载相连；
所述电能存储单元通过所述第三漏电保护器与所述负载相连。
在上述防止中，通过第一漏电保护器、第二漏电保护器以及第三漏电保护器的设置可以保证系统在运行过程中避免发生漏电等危险。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述发电组模块包括：
太阳能光伏发电器，用于将太阳能转换成电能；
风力发电机，用于将风能转换成电能；
余热能发电机，用于将余热能转换成电能。
在上述方案中，实现多种能源同时供电，实现了多搭载，当然所述发电组模块不仅限这三种，还包括其他供电方式，例如火力发电、化学发电等等
根据上述内容，本发明提供的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统的工作原理为：通过太阳能光伏发电器等多种发电方式进行发电，然后将电能输入至所述PWM智能调节中进行智能分配调节，确定出持续电流强度最大的输入端作为主供电端，例如太阳能光伏发电器为主输入端，需要说明的是持续电流强度的比较，比如风力发电机存在一阵风造成的瞬时电流强度较大的情况；主输入端为负载进行供电，辅助输入端则为电能存储单元进行充电，当然在无负载时，所有的输入端都为电能存储单元进行充电，这个根据实际的情况进行调节；所述PWM智能调节主控制器采用PWM脉冲的充电方式为所述电能存储单元充电，这样可以保证电能存储单元内部的散热和气泡挥发，有利于延长电能存储单元的使用寿命；当某种特殊的原因导致无输入电能的情况下，电能存储单元为阵列式电池组，其中的能源通过逆变器将12V/24V的低压电能转化为22V或者更高的电压为负载供电，保证负载的正常运行。本系统还对温度和湿度进行检测，将温度和湿度控制在预设的范围内，对于湿度可以利用除湿模块很好的控制住，所以在湿度过大时则采用启动除湿模块即可，但是对于温度而言，充电过程中还会产生热量，所以在第一温度阈值与第二温度阈值之间时，正常采用散热模块降温操作，但是在超过第二温度阈值时，不仅需要散热降温，还要降低为所述电能存储单元的充电频率，以免发生危险，当然在温度恢复到正常的范围内时，自动将所述电能存储单元的充电频率调整成正常频率。
所述PWM智能调节主控制器内部设置自带短路保护、错接保护、断路保护、过载保护、漏电保护、过充保护，过放保护，过载保护，电子短路保护及反接保护，从而保证供电环境和系统的安全。
方法权利要求：
如图3所示，本发明提供了一种基于PWM控制的多能源互补智能供电方法，与上述系统权利要求相对应，所述方法包括：
将多种能源转换成电能进行供电输入；
比较输入电能的持续电流强度，将持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的输入端作为辅助供电端；
将所述主供电端输入至负载；
采用PWM脉冲的充电方式将所述辅助供电端充电至电能存储单元；
在所述供电输入为零的情况下，利用电能存储单元为所述负载供电。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述方法还包括：
对环境温度进行检测，并且执行以下步骤：
在检测的温度超过第一温度阈值时，进行散热操作；
在检测的温度超过第二温度阈值时，进行散热操作且降低为所述电能存储单元的充电频率；其中，
所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述方法还包括：
对环境湿度进行检测，并且执行以下步骤：
在检测的湿度超过湿度阈值时，进行除湿操作。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述方法还包括：
在所述多种能源转换成电能进行供电输入前还设置第一漏电保护器；
在所述主供电端与所述负载之间还设置有第二漏电保护器；
在所述电能存储单元与所述负载之间还设置有第三漏电保护器。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述将多种能源转换成电能进行供电输入包括：
将太阳能转换成电能进行供电输入；
将风能转换成电能进行供电输入；
将余热能转换成电能进行供电输入。
本发明提供的基于PWM控制的多能源互补智能供电方法的工作原理为：通过太阳能光伏发电器等多种发电方式进行发电，然后将电能输入至所述PWM智能调节中进行智能分配调节，确定出持续电流强度最大的输入端作为主供电端，例如太阳能光伏发电器为主输入端，需要说明的是持续电流强度的比较，比如风力发电机存在一阵风造成的瞬时电流强度较大的情况；主输入端为负载进行供电，辅助输入端则为电能存储单元进行充电，当然在无负载时，所有的输入端都为电能存储单元进行充电，这个根据实际的情况进行调节；所述PWM智能调节主控制器采用PWM脉冲的充电方式为所述电能存储单元充电，这样可以保证电能存储单元内部的散热和气泡挥发，有利于延长电能存储单元的使用寿命；当某种特殊的原因导致无输入电能的情况下，电能存储单元为阵列式电池组，其中的能源通过逆变器将12V/24V的低压电能转化为22V或者更高的电压为负载供电，保证负载的正常运行。本系统还对温度和湿度进行检测，将温度和湿度控制在预设的范围内，对于湿度可以利用除湿模块很好的控制住，所以在湿度过大时则采用启动除湿模块即可，但是对于温度而言，充电过程中还会产生热量，所以在第一温度阈值与第二温度阈值之间时，正常采用散热模块降温操作，但是在超过第二温度阈值时，不仅需要散热降温，还要降低为所述电能存储单元的充电频率，以免发生危险，当然在温度恢复到正常的范围内时，自动将所述电能存储单元的充电频率调整成正常频率。
所述PWM智能调节主控制器内部设置自带短路保护、错接保护、断路保护、过载保护、漏电保护、过充保护，过放保护，过载保护，电子短路保护及反接保护，从而保证供电环境和系统的安全。
综上所述，本发明提供的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统和方法克服现有技术中的发电系统只能实现单一的供电；而且在进行电能存储环节中存在安全隐患、在进行电能存储环节以及电池的电能的利用率低等问题。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种基于PWM控制的多能源互补智能供电系统，其特征在于，所述系统包括：PWM智能调节主控制器、发电组模块和电能存储单元；
所述发电组模块将多种能源转换成电能分别输入至所述PWM智能调节主控制器中，所述PWM智能调节主控制器比较输入电能的持续电流强度，将持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的输入端作为辅助供电端；所述PWM智能调节主控制器将所述主供电端输入至负载，将所述辅助供电端充电至所述电能存储单元；其中，所述PWM智能调节主控制器采用PWM脉冲的充电方式为所述电能存储单元充电；在所述发电组模块无电能输入时，利用所述电能存储单元为所述负载供电。
2.根据权利要求1所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统，其特征在于，所述系统还包括：温度传感器模块和散热模块；
所述温度传感器模块对系统内部温度进行检测；其中，
在检测的温度超过第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述散热模块启动为系统散热；
在检测的温度超过第二温度阈值时，所述散热模块启动为系统散热且所述PWM智能调节主控制器降低为所述电能存储单元的充电频率；
所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
3.根据权利要求1所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统，其特征在于，所述系统还包括：湿度传感器模块和干燥模块；
所述温度传感器模块对环境湿度进行检测；其中，
在检测的湿度超过湿度阈值时，所述干燥模块启动为系统除湿。
4.根据权利要求1所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统，其特征在于，所述系统还包括：第一漏电保护器、第二漏电保护器以及第三漏电保护器；其中，
所述发电组模块通过所述第一漏电保护器与所述PWM智能调节主控制器相连；
所述PWM智能调节通过所述第二漏电保护器与所述负载相连；
所述电能存储单元通过所述第三漏电保护器与所述负载相连。
5.根据权利要求1所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电系统，其特征在于，所述发电组模块包括：
太阳能光伏发电器，用于将太阳能转换成电能；
风力发电机，用于将风能转换成电能；
余热能发电机，用于将余热能转换成电能。
6.一种基于PWM控制的多能源互补智能供电方法，其特征在于，所述方法包括：
将多种能源转换成电能进行供电输入；
比较输入电能的持续电流强度，将持续电流强度最大的输入端作为主供电端，其他的输入端作为辅助供电端；
将所述主供电端输入至负载；
采用PWM脉冲的充电方式将所述辅助供电端充电至电能存储单元；
在所述供电输入为零的情况下，利用电能存储单元为所述负载供电。
7.根据权利要求6所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电方法，其特征在于，所述方法还包括：
对环境温度进行检测，并且执行以下步骤：
在检测的温度超过第一温度阈值时，进行散热操作；
在检测的温度超过第二温度阈值时，进行散热操作且降低为所述电能存储单元的充电频率；其中，
所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
8.根据权利要求6或7所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电方法，其特征在于，所述方法还包括：
对环境湿度进行检测，并且执行以下步骤：
在检测的湿度超过湿度阈值时，进行除湿操作。
9.根据权利要求6所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述多种能源转换成电能进行供电输入前还设置第一漏电保护器；
在所述主供电端与所述负载之间还设置有第二漏电保护器；
在所述电能存储单元与所述负载之间还设置有第三漏电保护器。
10.根据权利要求6所述的基于PWM控制的多能源互补智能供电方法，其特征在于，所述将多种能源转换成电能进行供电输入包括：
将太阳能转换成电能进行供电输入；
将风能转换成电能进行供电输入；
将余热能转换成电能进行供电输入。
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