CN204267965U - 风光互补电伴热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风光互补电伴热系统，包括为管道阀门提供热能的电伴热、以及为电伴热提供电能的电源；电源包括蓄电池，以及为蓄电池提供电能的风力发电装置和太阳能发电装置；风光互补电伴热系统还包括风光互补控制器，风光互补控制器包括DSP28335型数字信号处理器、DC-DC芯片、以及电池管理芯片；其中：DC-DC芯片为三通道DC-DC芯片；风力发电装置和太阳能发电装置的电流输出端子分别与DC-DC芯片的输入端子电连接，DC-DC芯片的输出端子与蓄电池的充电端子电连接，在蓄电池和电伴热之间设置有电子开关；风光互补控制器的I/O端子通过电池管理芯片与电子开关电连接。本实用新型具有环保节能的特点。

Description

风光互补电伴热系统

技术领域

本实用新型涉及电伴热技术领域，特别是涉及一种风光互补电伴热系统。

背景技术

电伴热作为一种有效的管道(储罐)保温及防冻方案一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。20世纪70年代，美国能源行业就提出用电伴热方案来替代蒸汽伴热的设想。70年代末80年代初，包括能源行业在内的很多工业部门已广泛推广了电伴热技术，以电伴热全面代替蒸汽伴热。电伴热技术发展至今，已由传统的恒功率伴热发展到以导电塑料为核心的自控温电伴热。我国工艺管线和罐体容器的伴热大多采用传统的蒸气或热水伴热。电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在工艺流程中所散失的热量，从而维持流动介质最合理的工艺温度，它是一种高新技术产品。电伴热是沿管线长度方向或罐体容积大面积上的均匀放热，它不同于在一个点或小面积上热负荷高度集中的电伴热；电伴热温度梯度小，热稳定时间较长，适合长期使用，其所需的热量(电功率)大大低于电加热。电伴热具有热效率高，节约能源，设计简单，施工安装方便，无污染，使用寿命长，能实现遥控和自动控制等优点，是取代蒸汽，热水伴热的技术发展方向，是国家重点推广的节能项目。

目前，众所周知，石油化工工艺管道一般都布设于环境比较恶劣的偏僻地段，然而由于电伴热需要长时间地利用电能供热，因此结果导致用电量增加，通过长期的实践环节发现，由于地理位置的限制，因此为电伴热提供电能的输送导线比较长，其结果是电源输送比较困得，同时大量输送导线的使用；造成使用成本的急剧增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种结构简单、成本低、环保的风光互补电伴热系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种风光互补电伴热系统，包括为管道阀门提供热能的电伴热、以及为所述电伴热提供电能的电源；其特征在于：所述电源包括蓄电池，以及为所述蓄电池提供电能的风力发电装置和太阳能发电装置；所述风光互补电伴热系统还包括风光互补控制器，所述风光互补控制器包括DSP28335型数字信号处理器、DC-DC芯片、以及电池管理芯片；其中：所述DC-DC芯片为三通道DC-DC芯片；所述风力发电装置和太阳能发电装置的电流输出端子分别与DC-DC芯片的输入端子电连接，所述DC-DC芯片的输出端子与蓄电池的充电端子电连接，在所述蓄电池和电伴热之间设置有电子开关；所述风光互补控制器的I/O端子通过电池管理芯片与电子开关电连接。

作为优选技术方案，本实用新型还采用了如下的技术特征：

所述电伴热包括芯带、发热用的线芯，以及套接于芯带外壁的护套；在所述护套的外侧套接有屏蔽层，在所述屏蔽层的外侧套接有防护层。

所述风力发电装置的型号为VM-200W垂直轴风力发电机。

所述太阳能发电装置为200W的太阳能光伏组件。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1、提供采用上述技术方案，本实用新型中的电伴热使用风力发电装置和太阳能发电装置进行电能供应，因此不再需要远距离的输电导线、电线架和其他辅助装置；因此具有结构简单，使用方便的优点；

2、由于本实用新型中风光互补控制器包括DSP28335型数字信号处理器、DC-DC芯片、以及电池管理芯片；而上述DSP28335型数字信号处理器、DC-DC芯片、以及电池管理芯片均为比较成熟的电子元器件，因此将上述三个成熟的电子元器件进行有机的连接，不但具有连接方便的优点，同时为蓄电池的安全管理和控制提供了很好的硬件基础；当工程师需要对电伴热进行控制时，只需要利用DSP28335型数字信号处理器改变DC-DC芯片和电池管理芯片的参数即可；

3、由于风能和太阳能为绿色能源，因此本实用新型还具有环保节能的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的局部结构示意图，主要用于显示电伴热的结构；

图3是本实用新型的局部电路图，主要用于显示光电转换的电路；

图4是本实用新型的局部电路图，主要用于显示风电转换的电路；

图5是本实用新型的局部电路图，主要用于显示控制器的输出控制电路；

图6是本实用新型的局部电路图，主要用于显示DC-DC芯片的接线结构。

其中：1、防护层；2、屏蔽层；3、护套；4、芯带；5、线芯。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，一种风光互补电伴热系统，包括为管道阀门提供热能的电伴热、风光互补控制器、以及为所述电伴热提供电能的电源；所述电源包括蓄电池，以及为所述蓄电池提供电能的风力发电装置和太阳能发电装置；所述风光互补控制器包括DSP28335型数字信号处理器、DC-DC芯片、以及电池管理芯片；其中：DSP28335型数字信号处理器为风光互补控制器的核心部件；所述DC-DC芯片为三通道DC-DC芯片，在本具体实施例中三通道DC-DC芯片的型号为S6AP412A；所述风力发电装置和太阳能发电装置的电流输出端子分别与DC-DC芯片的输入端子电连接，所述DC-DC芯片的输出端子与蓄电池的充电端子电连接，在所述蓄电池和电伴热之间设置有电子开关；所述风光互补控制器的I/O端子通过电池管理芯片与电子开关电连接。

上述具体实施例的工作原理为：

前期准备工作：工程师利用DSP28335型数字信号处理器预先设置好DC-DC芯片和电池管理芯片的参数；上述设置过程中所使用的软件均为DC-DC芯片和电池管理芯片本身所具有的软件，并非本实用新型的发明点；

风光互补电伴热系统的工作过程：风力发电装置和太阳能发电装置将产生的电能输入分别输入进DC-DC芯片的一个通道，DC-DC芯片将接收到的电能转换为恒定电压的(比如24V)的直流源输出，然后DC-DC芯片输出的电能进入蓄电池为蓄电池充电，电池管理芯片根据蓄电池的容量特性实现蓄电池工作状态的切换；比如当蓄电池的电量下降到30％容量下限时，则关闭电子开关，防止蓄电池放电过渡。

请参阅图2、所述电伴热包括防护层1、屏蔽层2、护套3、芯带4、以及线芯5；其中：芯带4和线芯5由半导体PTC材料制成，线芯5与芯带4的一端连接，护套3套接于芯带4的外壁，屏蔽层2套接于护套3的外壁；防护层1由防腐蚀材料制成，防护层1套接于屏蔽层2的外壁。

考虑到野外石油运输管道的地理环境特点，上述优选实施例中的风力发电装置的型号优选为VM-200W垂直轴风力发电机；这种风力的发电机额定功率200W，风轮直径1.3m，额定风速12m/s，输出电压12V/24V。这种传统小型风力发电机组，保证在高空、风速足够的条件下，使得发电机的输出功率尽量满足系统的应用要求。同理，所述太阳能发电装置为200W的太阳能光伏组件。

请参阅图3，太阳能发电装置从控制器P2端输入，通过DSP28335型数字信号处理器输出的PWM波GSolar，在场效应晶体管(也称MOS管)Q1的G极控制场效应晶体管的开关幅度，从而控制太阳能的输入大小。

请参阅图4，风力发电装置通过整流桥的整流之后由三相交流电转变为两相的直流电从控制器的P4端输入。为了防止风机在转速过快时后级未接负载空转烧坏，在控制器的P4端接入卸荷器(卸荷电阻)。

请参阅图5，当控制器上电之后，继电器J2会闭合，同时通过PWM波GUnload控制场效应晶体管Q4来控制风机的无极卸荷。通过DSP28335型数字信号处理器输出的PWM波GWind，在场效应晶体管Q2的G极控制场效应晶体管的开关幅度,从而控制风能的输入大小。

请参阅图6，在上述具体实施例中，DC-DC芯片优选的是Spansion推出新款三通道DC-DC芯片S6AP412A；与传统相同产品相比，电路板表面积可减少约30％。这种芯片采用了通用的集成电路间总线I2C通讯接口，并且依据SoC的运行模式和工艺条件，可以转换至最佳电压，同时还能维持电压输出。S6AP412A系列还通过精确控制顶尖SoC的电压消耗，从而降低系统功耗。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种风光互补电伴热系统，包括为管道阀门提供热能的电伴热、以及为所述电伴热提供电能的电源；其特征在于：所述电源包括蓄电池，以及为所述蓄电池提供电能的风力发电装置和太阳能发电装置；所述风光互补电伴热系统还包括风光互补控制器，所述风光互补控制器包括DSP28335型数字信号处理器、DC-DC芯片、以及电池管理芯片；其中：所述DC-DC芯片为三通道DC-DC芯片；所述风力发电装置和太阳能发电装置的电流输出端子分别与DC-DC芯片的输入端子电连接，所述DC-DC芯片的输出端子与蓄电池的充电端子电连接，在所述蓄电池和电伴热之间设置有电子开关；所述风光互补控制器的I/O端子通过电池管理芯片与电子开关电连接。

2.根据权利要求1所述的风光互补电伴热系统，其特征在于：所述电伴热包括芯带、发热用的线芯，以及套接于芯带外壁的护套；在所述护套的外侧套接有屏蔽层，在所述屏蔽层的外侧套接有防护层。

3.根据权利要求2所述的风光互补电伴热系统，其特征在于：所述风力发电装置的型号为VM-200W垂直轴风力发电机。

4.根据权利要求2所述的风光互补电伴热系统，其特征在于：所述太阳能发电装置为200W的太阳能光伏组件。