一種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，包括主控制器，所述主控制器通過控制與通訊數(shù)據(jù)通道分別與通訊模塊、分布式DC/DC系統(tǒng)、超級電容系統(tǒng)、雙向DC/DC系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)相連；通訊模塊與運動體驅(qū)動器進行通訊鏈接，用于檢測運動體的速度、方向、以及運動體的運動趨勢；分布式DC/DC系統(tǒng)的一端分別通過通訊控制字連接線、控制驅(qū)動連接線和雙向能量連接線與外部的發(fā)電機系統(tǒng)相連，另一端與超級電容系統(tǒng)相連；超級電容系統(tǒng)還與雙向DC/DC系統(tǒng)的一端相連，雙向DC/DC系統(tǒng)的另一端還與儲能系統(tǒng)相連。本發(fā)明用以對風(fēng)能、運動體的運動特質(zhì)、以及儲能系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化和綜合利用的效率實現(xiàn)最大化。
【專利說明】—種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成控制器裝置，特別是涉及一種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在純電動汽車和純電動船被人們高度關(guān)注的今天，世界范圍，利用動力鋰電池或超級電容構(gòu)成儲能系統(tǒng)的車船系統(tǒng)數(shù)量在與日俱增。
[0003]在純電動汽車和純電動船(即運動體)的運行過程中，無可避免地會發(fā)生與周圍風(fēng)力的相對流動，這個流動過程具有三個特質(zhì)，其一，對運動體本身造成阻力，影響運動體行進，產(chǎn)生負向能量的作用；其二，風(fēng)力流向與運動體同相，對運動產(chǎn)生正向能量，但是，當(dāng)運動體制動的過程中，這種風(fēng)力的流向?qū)⑹惯\動體的制動能需求量增加，附加了運動體的制動能耗。其三，在運動體的速度調(diào)節(jié)過程中，風(fēng)能無疑將對這個調(diào)節(jié)過程產(chǎn)生相對的運動，以造成與運動方向相反，反作用力成正比的的阻尼反作用力。
[0004]由于這種成雙成對出現(xiàn)的作用力與反作用力是存在于運動體上的，如何將這些作用力利用成了亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，用以對風(fēng)能、運動體的運動特質(zhì)、以及儲能系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化和綜合利用的效率實現(xiàn)最大化。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，包括主控制器、通訊模塊、分布式DC/DC系統(tǒng)、超級電容系統(tǒng)、雙向DC/DC系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)，所述主控制器通過控制與通訊數(shù)據(jù)通道分別與通訊模塊、分布式DC/DC系統(tǒng)、超級電容系統(tǒng)、雙向DC/DC系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)相連；所述通訊模塊與運動體驅(qū)動器進行通訊鏈接，用于檢測運動體的速度、方向、以及運動體的運動趨勢；所述分布式DC/DC系統(tǒng)的一端分別通過通訊控制字連接線、控制驅(qū)動連接線和雙向能量連接線與外部的發(fā)電機系統(tǒng)相連，另一端與所述超級電容系統(tǒng)相連；所述超級電容系統(tǒng)還與雙向DC/DC系統(tǒng)的一端相連，所述雙向DC/DC系統(tǒng)的另一端還與所述儲能系統(tǒng)相連。
[0007]當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入啟動狀態(tài)時，所述主控制器控制風(fēng)力發(fā)電裝置關(guān)閉進入進入“零”阻尼狀態(tài)。
[0008]當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入滑行狀態(tài)時，所述主控制器將依照滑動過程風(fēng)力發(fā)電所獲得的風(fēng)能將電能傳輸給所述儲能系統(tǒng)。
[0009]當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入制動狀態(tài)時，所述主控制器通過所述分布式DC/DC系統(tǒng)將每個發(fā)電機系統(tǒng)的電能采集過程阻尼調(diào)節(jié)到最大。
[0010]當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入加速狀態(tài)時，所述主控制器控制超級電容系統(tǒng)中的部分電能作為發(fā)電機系統(tǒng)的驅(qū)動電能。[0011 ] 所述主控制器由DSP數(shù)字控制器和FPGA數(shù)字邏輯控制器構(gòu)成。
[0012]所述儲能系統(tǒng)為超級電容系統(tǒng)和/或動力鋰電池系統(tǒng)。
[0013]有益效果
[0014]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果:本發(fā)明通過DSP數(shù)字控制器和FPGA邏輯控制器構(gòu)成主控制器，利用主控制器組成的控制與數(shù)據(jù)通道完成與通訊模塊、分布式DC/DC系統(tǒng)的組合控制實現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電裝置雙向能量傳遞，通過雙向能量的傳遞，實現(xiàn)了風(fēng)能發(fā)電的過程與運動體的運動過程實現(xiàn)正向能量的互補。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的應(yīng)用示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0018]本發(fā)明的實施方式涉及一種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，如圖1所示，包括主控制器3、通訊模塊10、分布式DC/DC系統(tǒng)4、超級電容系統(tǒng)5、雙向DC/DC系統(tǒng)6和儲能系統(tǒng)7，所述主控制器3通過控制與通訊數(shù)據(jù)通道8分別與通訊模塊10、分布式DC/DC系統(tǒng)
4、超級電容系統(tǒng)5、雙向DC/DC系統(tǒng)6和儲能系統(tǒng)7相連；所述通訊模塊10與運動體驅(qū)動器進行通訊鏈接，用于檢測運動體的速度、方向、以及運動體的運動趨勢；所述分布式DC/DC系統(tǒng)4的一端分別通過通訊控制字連接線、控制驅(qū)動連接線和雙向能量連接線與外部的發(fā)電機系統(tǒng)相連，另一端與所述超級電容系統(tǒng)5相連；所述超級電容系統(tǒng)5還與雙向DC/DC系統(tǒng)6的一端相連，所述雙向DC/DC系統(tǒng)6的另一端還與所述儲能系統(tǒng)7相連。
[0019]主控制器3采用DSP數(shù)字控制器與FPGA邏輯控制器組合，與所連接的輔助控制、執(zhí)行模塊完成核心控制器的內(nèi)核算法，主要用于根據(jù)通訊模塊10檢測到的運動體狀態(tài)對外部發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)出控制指令，確定雙向DC/DC系統(tǒng)6的能量流向，以實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的最大化與最優(yōu)化。
[0020]通訊模塊10在整個轉(zhuǎn)換的過程中對運動體的速度、方向、以及運動體的運動趨勢進行檢測，用以判定風(fēng)能發(fā)電裝置的能量取向。運動體的運動趨勢直接影響了控制器內(nèi)核的算法，即通過算法組合確定雙向DC/DC系統(tǒng)的能量流向。
[0021]控制與通訊數(shù)據(jù)通道8用于完成對所有外部模塊之間的數(shù)據(jù)連接和控制。
[0022]分布式DC/DC系統(tǒng)4完成對所有外掛的發(fā)電機系統(tǒng)實現(xiàn)過程控制，在主控制器的控制下，實現(xiàn)能量的雙向傳遞，即可控制外掛的發(fā)電機系統(tǒng)以多大的能量等級向超級電容系統(tǒng)實現(xiàn)能量輸送，眾所周知，不同的能量傳遞，對系統(tǒng)的阻尼影響將是個變量；再者，在本系統(tǒng)的控制下，可以將發(fā)電機系統(tǒng)運行在電動機狀態(tài)，以使運動體的運動獲得更大的能量。外掛的發(fā)電機系統(tǒng)(或電動及系統(tǒng))對應(yīng)了 3種相互連接的通道:①、通訊控制字連接線，用以控制能量獲取的強度、電動機運行的參數(shù)；②、控制驅(qū)動連接線，用以確定是能量的傳遞方向，發(fā)電機模式時，發(fā)電機系統(tǒng)提供給超級電容系統(tǒng)能量，反之，將是運行在電動機模式；③、雙向能量連接線，提供能量的傳遞渠道。
[0023]超級電容系統(tǒng)5在本裝置中將完成能量的暫存，傳遞能量。
[0024]雙向DC/DC系統(tǒng)6將完成儲能系統(tǒng)向超級電容系統(tǒng)的能量送出或收集，當(dāng)需要發(fā)電機系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)變成電動機系統(tǒng)時，而且超級電容能量不足以提供時，儲能系統(tǒng)將提供能量給超級電各系統(tǒng)。反之，超級電各系統(tǒng)4通過雙向DC/DC系統(tǒng)6完成能量儲存。
[0025]車載、船載儲能系統(tǒng)7是利用動力鋰電池或超級電容，或超級電容+動力鋰電池構(gòu)成，其管理系統(tǒng)由本系統(tǒng)的主控制器完成BMS功能。
[0026]圖2是本發(fā)明的應(yīng)用示意圖。
[0027]其中，具有儲能系統(tǒng)的純電動汽車或純電動船，即運動體1，其中的箭頭為該純電動汽車或純電動船的運動方向。本發(fā)明就是要通過將運動體在運動過程中與風(fēng)能產(chǎn)生的能量進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)風(fēng)電轉(zhuǎn)換，將這些電能儲存于運動體的儲能系統(tǒng)中，做二次應(yīng)用。
[0028]本發(fā)明將實現(xiàn)對框架2上的風(fēng)力發(fā)電裝置經(jīng)過接口組合，實現(xiàn)總體控制。該框架2實現(xiàn)所有的分離發(fā)電裝置與運動體的連接。值得一提的是:本圖上描述的框架為方形的構(gòu)件，但在實際應(yīng)用過程中，可以是任意形狀的，其形狀是依照了二個原則:空間的安置便捷和風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)葉受風(fēng)力最大。因此，其結(jié)構(gòu)形式可以是多種多樣的，可以是矩形、圓形和任意多邊形。
[0029]主控制器3是由DSP數(shù)字控制器和FPGA數(shù)字邏輯控制器構(gòu)成的智能控制系統(tǒng)，該控制器系統(tǒng)除了完成與純電動汽車或純電動船動力驅(qū)動系統(tǒng)互相間的數(shù)字通訊外，還負責(zé)風(fēng)力發(fā)電過程的動態(tài)控制和能量流動的協(xié)調(diào)控制，以及負責(zé)管理雙向DC/DC系統(tǒng)的管道控制。
[0030]每一個風(fēng)力發(fā)電裝置2內(nèi)嵌的DC/DC模塊完成與外部系統(tǒng)的分布式DC/DC系統(tǒng)4的連接，每個風(fēng)力發(fā)電裝置2都是通過其將能量傳遞出去。同時，在系統(tǒng)的控制下，還可通過分布式DC/DC系統(tǒng)4使發(fā)電機狀態(tài)轉(zhuǎn)變成電動機狀態(tài)，用以將風(fēng)能所提供的能量轉(zhuǎn)變成運動體的動能。分布式DC/DC系統(tǒng)4主要負責(zé)將每個風(fēng)力發(fā)電裝置2的能量進行采集和傳輸，由于其具有雙向的功能，因此還能將發(fā)電機系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成電動機。
[0031 ] 超級電容系統(tǒng)5是負責(zé)將發(fā)電機所發(fā)出的電能(從分布式DC/DC系統(tǒng)傳輸獲得)進行暫存，并將此能量經(jīng)過雙向DC/DC系統(tǒng)6傳輸給儲能系統(tǒng)7，以完成風(fēng)力發(fā)電的能量堆積；同時，它還將吸取來自儲能系統(tǒng)7的能量，以使發(fā)電機系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成電動機，提供所必須的能量。雙向DC/DC系統(tǒng)6主要負責(zé)將能量傳輸給儲能系統(tǒng)7，即完成風(fēng)力發(fā)電的能量吸取過程和將能量傳輸給超級電容系統(tǒng)的發(fā)電機逆向過程，給予風(fēng)能動力。
[0032]儲能系統(tǒng)7可以是超級電容系統(tǒng)、動力鋰電池系統(tǒng)或超級電容加動力鋰電池系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)是本裝置的目標(biāo)系統(tǒng)。
[0033]控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制通道8主要負責(zé)完成主控制器與各個裝置間的過程控制，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的核心主要連接部分。與純電動汽車或純電動船的驅(qū)動系統(tǒng)的連接線9是用于獲取車船的動力走向:啟動、滑行、制動、加速過程的訊息通道。
[0034]在車船運行過程中本裝置進行如下操作:
[0035]①、啟動過程[0036]當(dāng)本控制器裝置通過通訊口接收到訊息運動體進入啟動過程時，所有的風(fēng)力發(fā)電裝置將進入“零”阻尼狀態(tài)，用以切除所有風(fēng)力發(fā)電裝置所固有的“制動阻尼”，此時運動體將沒有負面的負載。
[0037]②、滑行過程
[0038]同樣，當(dāng)控制器得到訊息運動體進入滑行狀態(tài)時，系統(tǒng)將依照滑動過程風(fēng)力發(fā)電所獲得的風(fēng)能，將電能傳輸給運動體的儲能系統(tǒng)，即進入本發(fā)明的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能并存儲的階段。
[0039]③、制動過程
[0040]在制動過程中，系統(tǒng)除了完成滑行過程所賦予的功能外，通過分布式DC/DC系統(tǒng)，將每個發(fā)電機的電能采集過程阻尼調(diào)節(jié)到最大，即發(fā)電量最大，這時，由于風(fēng)阻做負向功的作用，加大了運動體的制動能力，從而獲得了更大的電能。
[0041]④、加速過程
[0042]在運動體的加速過程中，系統(tǒng)除了完成啟動過程的“零”阻尼狀態(tài)外，系統(tǒng)還將依照加速度的給定信號大小進行調(diào)節(jié)，即完成將風(fēng)力發(fā)電機調(diào)節(jié)成電動機的功能，以借風(fēng)力給與運動體加速的部分能量。
【權(quán)利要求】
1.一種用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，包括主控制器(3)、通訊模塊(10)、分布式DC/DC系統(tǒng)(4)、超級電容系統(tǒng)(5)、雙向DC/DC系統(tǒng)(6)和儲能系統(tǒng)(7)，其特征在于，所述主控制器(3)通過控制與通訊數(shù)據(jù)通道(8)分別與通訊模塊(10)、分布式DC/DC系統(tǒng)(4)、超級電容系統(tǒng)(5)、雙向DC/DC系統(tǒng)(6)和儲能系統(tǒng)(7)相連；所述通訊模塊(10)與運動體驅(qū)動器進行通訊鏈接，用于檢測運動體的速度、方向、以及運動體的運動趨勢；所述分布式DC/DC系統(tǒng)(4)的一端分別通過通訊控制字連接線、控制驅(qū)動連接線和雙向能量連接線與外部的發(fā)電機系統(tǒng)相連，另一端與所述超級電容系統(tǒng)(5)相連；所述超級電容系統(tǒng)(5)還與雙向DC/DC系統(tǒng)(6)的一端相連，所述雙向DC/DC系統(tǒng)(6)的另一端還與所述儲能系統(tǒng)(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，其特征在于，當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入啟動狀態(tài)時，所述主控制器控制風(fēng)力發(fā)電裝置關(guān)閉進入進入“零”阻尼狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，其特征在于，當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入滑行狀態(tài)時，所述主控制器將依照滑動過程風(fēng)力發(fā)電所獲得的風(fēng)能將電能傳輸給所述儲能系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，其特征在于，當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入制動狀態(tài)時，所述主控制器通過所述分布式DC/DC系統(tǒng)將每個發(fā)電機系統(tǒng)的電能采集過程阻尼調(diào)節(jié)到最大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，其特征在于，當(dāng)主控制器通過通訊模塊檢測到運動體進入加速狀態(tài)時，所述主控制器控制超級電容系統(tǒng)中的部分電能作為發(fā)電機系統(tǒng)的驅(qū)動電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，其特征在于，所述主控制器(3)由DSP數(shù)字控制器和FPGA數(shù)字邏輯控制器構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)能發(fā)電的集成控制器裝置，其特征在于，所述儲能系統(tǒng)(7)為超級電容系統(tǒng)和/或動力鋰電池系統(tǒng)。
【文檔編號】F03D7/00GK103867386SQ201410060556
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】陸政德, 帥鴻元 申請人:上海瑞華(集團)有限公司