波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及波浪能發(fā)電技術(shù)，尤其是一種波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋能是一種無污染、清潔、可再生的新能源，有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)技術(shù)近幾年被廣泛的研究，得以飛速發(fā)展，像美國、日本、瑞典在該領(lǐng)域都投入了大量的人力物力，許多原型樣機(jī)都已被研發(fā)出來。目前，國內(nèi)的海洋能技術(shù)也迅速發(fā)展，新裝置、新技術(shù)大量涌現(xiàn)。研究領(lǐng)域也主要包括理論研究和小型工程樣機(jī)的海上實(shí)驗(yàn)。但所有核心技術(shù)是仍然是對(duì)能量的控制轉(zhuǎn)換。為了開展波浪能發(fā)電示范工程相關(guān)的相關(guān)技術(shù)研究與實(shí)驗(yàn)，研發(fā)符合青島市市南區(qū)波浪能資源特點(diǎn)，以振蕩浮子型直線電機(jī)為發(fā)電裝置，擬解決波浪能電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)可靠性差、工作壽命短、效率低、維護(hù)困難等問題。對(duì)針波浪能裝置電力控制系統(tǒng)的發(fā)展起到很好的啟示作用。
[0003]波浪能發(fā)電裝置種類繁多，傳動(dòng)裝置更是花樣百出，但如何對(duì)能量進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換很少有深入的探索，且缺少對(duì)發(fā)電裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，便會(huì)對(duì)裝置發(fā)電能力的準(zhǔn)確判斷帶來影響，對(duì)海上浮子的工作情況也無法實(shí)時(shí)得到。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供一種波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和電力轉(zhuǎn)換效率，且易于維護(hù)，并延長了使用壽命。
[0005]本實(shí)用新型提供一種波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，包括:
[0006]控制器，用于控制將波浪能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換的電能進(jìn)行處理并輸入給蓄電池，以及控制數(shù)據(jù)傳輸單元的通訊和數(shù)據(jù)收發(fā);連接所述波浪能發(fā)電機(jī)與所述蓄電池；
[0007]所述數(shù)據(jù)傳輸單元，與所述控制器連接，用于接收來自于所述控制器的電力信號(hào)進(jìn)行處理，并通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸給上位機(jī)；
[0008]防過充單元，包括通過所述蓄電池供電的放電元件和用于根據(jù)所述蓄電池的電壓大小控制放電元件導(dǎo)通狀態(tài)的電壓比較模塊;所述電壓比較模塊輸入端與所述蓄電池連接，輸出端連接所述放電元件。
[0009]其中，所述波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)還包括輔助蓄電池；
[0010]所述輔助蓄電池分別連接所述數(shù)據(jù)傳輸單元和電壓比較模塊，并用于向所述數(shù)據(jù)傳輸單元和電壓比較模塊供電。
[0011]進(jìn)一步的，所述控制器包括監(jiān)視和記錄現(xiàn)場設(shè)備信息的監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心用于在所述控制器的指令下向所述數(shù)據(jù)傳輸單元輸出所述電力信號(hào)；
[0012]所述數(shù)據(jù)傳輸單元將所述電力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并在所述控制器的指令下通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將所述數(shù)字信號(hào)傳輸給所述上位機(jī)。
[0013]更進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括:
[0014]GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)的傳輸通道；
[0015]GPRS控制回路，包括GPRS控制器和輔助元件，用于接收并執(zhí)行下行控制指令、傳送上行狀態(tài)信息。
[0016]其中，所述放電元件與所述電壓比較模塊之間連接有光控開關(guān)。
[0017]其中，所述放電元件是錨燈。
[0018]本實(shí)用新型提供的波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，波浪能發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定的三相電通過控制器整流、濾波、穩(wěn)壓后，交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸入蓄電池進(jìn)行充電；在充電的過程中，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定三相電的電壓電流數(shù)據(jù)以及蓄電池的輸入電流和電壓數(shù)據(jù)由控制器傳輸給數(shù)據(jù)傳輸單元，再由數(shù)據(jù)傳輸單元上傳給上位機(jī)；當(dāng)蓄電池電壓大于電壓比較模塊內(nèi)的電壓闕值時(shí)，導(dǎo)通蓄電池與放電元件，通過放電元件進(jìn)行放電，防止過沖；監(jiān)控裝置的發(fā)電情況，可根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)大小判斷海浪情況，且對(duì)發(fā)電機(jī)的工作情況實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控;電壓比較模塊的加入防止了蓄電池的過沖，使整個(gè)電力系統(tǒng)的工作性能不受影響，使蓄電池的利用率得到了很大的提高
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是數(shù)據(jù)傳輸單元的工作狀態(tài)示意圖；
[0021 ]圖3是防過充單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例
[0023]參見圖1，本實(shí)用新型提供一種波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)傳輸單元1、控制器2、防過充單元和輔助蓄電池5;
[0024]控制器2用于控制將波浪能發(fā)電機(jī)3轉(zhuǎn)換的電能進(jìn)行處理并輸入給蓄電池4，以及控制數(shù)據(jù)傳輸單元I的通訊和數(shù)據(jù)收發(fā);連接波浪能發(fā)電機(jī)3與蓄電池4;控制器2為風(fēng)光互補(bǔ)控制器，可以從市場上購買獲得。
[0025]控制器2可靠性高，智能化、模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，功能強(qiáng)大;工業(yè)級(jí)的優(yōu)質(zhì)元器件和嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝，適合于高溫、低溫等相對(duì)惡劣的工作環(huán)境并具有可靠的性能和較長的使用壽命。顯示功能直觀:能夠以直觀的數(shù)字和LED指示燈來顯示系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)，包括:蓄電池電量，輸出控制方式的參數(shù)設(shè)置，白天或夜晚指示，卸載指示、蓄電池過放指示、負(fù)載狀態(tài)指示等狀態(tài)。完善的保護(hù)功能:蓄電池過充、過放、防反接保護(hù)；自動(dòng)剎車、手動(dòng)剎車保護(hù)；負(fù)載短路、過載保護(hù)；防雷保護(hù)等。SD卡存儲(chǔ)功能:可在不連接通信的情況下，通過SD卡存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。能量轉(zhuǎn)換部分實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能電能的直接轉(zhuǎn)化，是整體電路的核心。
[0026]數(shù)據(jù)傳輸單元I (Data Transfer Unit，簡稱DTU)與控制器2連接，用于接收來自于控制器2的電力信號(hào)進(jìn)行處理，并通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)9傳輸給上位機(jī)10;參見圖2，控制器2包括監(jiān)視和記錄現(xiàn)場設(shè)備信息的監(jiān)控中心，這些信息數(shù)據(jù)保存在控制器2內(nèi)，監(jiān)控中心用于在控制器2的指令下向數(shù)據(jù)傳輸單元輸出電力信號(hào)，電力信號(hào)包括上述直觀顯示的系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)，還包括發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定三相電的電壓電流數(shù)據(jù)以及蓄電池的輸入電流和電壓數(shù)據(jù)，通常是模擬信號(hào);監(jiān)控中心監(jiān)視和記錄著所有現(xiàn)場設(shè)備的信息，是管理人員對(duì)整個(gè)電源回路系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制的操作平臺(tái)；數(shù)據(jù)傳輸單元I將電力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并在控制器2的指令下通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將數(shù)字信號(hào)傳輸給上位機(jī)。
[0027]網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)9包括GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和GPRS控制回路，GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)的傳輸通道;GPRS控制回路包括GPRS控制器和輔助元件，用于接收并執(zhí)行下行控制指令(指來自于控制器的控制數(shù)據(jù)收發(fā)的指令)、傳送上行狀態(tài)信息(指的是來自于上位機(jī)的狀態(tài)信息)。每個(gè)遠(yuǎn)程控制回路通過一個(gè)GPRS控制器來實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的通訊。DTU網(wǎng)絡(luò)通信遵循協(xié)議TCP/IP協(xié)議。經(jīng)由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳回上位機(jī)。通過相關(guān)的軟件，可以設(shè)置端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。并通過RS232串口設(shè)置DTU的內(nèi)部值。
[0028]防過充單元包括通過蓄電池4供電的放電元件8和用于根據(jù)蓄電池4的電壓大小控制放電元件8導(dǎo)通狀態(tài)的電壓比較模塊6;電壓比較模塊6輸入端與蓄電池4連接，輸出端連接放電元件8。輔助蓄電池5分別連接數(shù)據(jù)傳輸單元I和電壓比較模塊6，并用于向數(shù)據(jù)傳輸單元I和電壓比較模塊6供電。調(diào)整電壓比較模塊6內(nèi)電壓闕值，本實(shí)施例中的電壓闕值是12V，當(dāng)蓄電池4的電壓小于12V時(shí)，電壓比較模塊6斷路，防過充單元斷路不工作，放電元件8斷電狀態(tài)。當(dāng)大電池電壓大于12V時(shí)，電壓比較模塊6通路，防過充放電單元工作，夜間便會(huì)消耗蓄電池4電量，防止過沖。參見圖3。
[0029 ]可在放電元件8與電壓比較模塊之間連接光控開關(guān)7，如果電壓比較模塊6出現(xiàn)故障時(shí)，可單獨(dú)控制放電元件8的狀態(tài)。放電元件8可以是耗電的任意器件，這里選用錨燈，能夠消耗多余的電能，并且可以用于晚間信號(hào)指示。
[0030]由控制器2控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，包括發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸入，DT U信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸?？刂破?分別控制發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，發(fā)電功率及發(fā)出的電壓，不僅可以實(shí)現(xiàn)控制DTU的供電和數(shù)據(jù)收發(fā)，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)給蓄電池4的反向充電，可實(shí)現(xiàn)電能的循環(huán)利用，一方面蓄電池4可給控制器2供電，另一方面發(fā)電機(jī)可通過控制器2給蓄電池4充電，實(shí)現(xiàn)設(shè)備長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0031]本實(shí)用新型針對(duì)波浪能發(fā)電裝置的電力系統(tǒng)進(jìn)行研究，以振蕩浮子型直線電機(jī)為載體，通過控制器，可將發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)電力信號(hào)通過DTU傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，并通過上位機(jī)軟件來顯示實(shí)時(shí)發(fā)電電壓、發(fā)電電流、發(fā)電功率等數(shù)據(jù)。方便工作人員實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在非監(jiān)控期間，也可以通過離線存儲(chǔ)模塊對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，方便調(diào)取。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，發(fā)電機(jī)的全部發(fā)電量均會(huì)在上位機(jī)中顯示，方便工作人員監(jiān)測(cè)，并且對(duì)發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力做出一個(gè)整體的測(cè)評(píng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 控制器，用于控制將波浪能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換的電能進(jìn)行處理并輸入給蓄電池，以及控制數(shù)據(jù)傳輸單元的數(shù)據(jù)收發(fā);連接所述波浪能發(fā)電機(jī)與所述蓄電池； 所述數(shù)據(jù)傳輸單元，與所述控制器連接，用于接收來自于所述控制器的電力信號(hào)并進(jìn)行處理，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸給上位機(jī)； 防過充單元，包括通過所述蓄電池供電的放電元件和用于根據(jù)所述蓄電池的電壓大小控制放電元件導(dǎo)通狀態(tài)的電壓比較模塊;所述電壓比較模塊輸入端與所述蓄電池連接，輸出端連接所述放電元件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括輔助蓄電池； 所述輔助蓄電池分別連接所述數(shù)據(jù)傳輸單元和電壓比較模塊，并用于向所述數(shù)據(jù)傳輸單元和電壓比較模塊供電。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括監(jiān)視和記錄現(xiàn)場設(shè)備信息的監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心用于在所述控制器的指令下向所述數(shù)據(jù)傳輸單元輸出所述電力信號(hào)； 所述數(shù)據(jù)傳輸單元將所述電力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并在所述控制器的指令下通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將所述數(shù)字信號(hào)傳輸給所述上位機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括: GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)的傳輸通道； GPRS控制回路，包括GPRS控制器和輔助元件，用于接收并執(zhí)行下行控制指令、傳送上行狀態(tài)信息。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述放電元件與所述電壓比較模塊之間連接有光控開關(guān)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述放電元件是錨燈。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種波浪能發(fā)電機(jī)電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，包括：控制器，用于控制將波浪能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換的電能進(jìn)行處理并輸入給蓄電池，以及控制數(shù)據(jù)傳輸單元的數(shù)據(jù)收發(fā)；連接所述波浪能發(fā)電機(jī)與所述蓄電池；數(shù)據(jù)傳輸單元，與所述控制器連接，用于接收來自于所述控制器的電力信號(hào)并進(jìn)行處理，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸給上位機(jī)；防過充單元，包括通過所述蓄電池供電的放電元件和用于根據(jù)所述蓄電池的電壓大小控制放電元件導(dǎo)通狀態(tài)的電壓比較模塊；所述電壓比較模塊輸入端與所述蓄電池連接，輸出端連接所述放電元件。本實(shí)用新型運(yùn)行可靠，易于維護(hù)。
【IPC分類】H02J7/32, H02J13/00
【公開號(hào)】CN205265326
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520978370
【發(fā)明人】劉貴杰, 宮華耀, 王新寶, 穆為磊, 何銳, 劉守平, 尚逢春, 連軍帥
【申請(qǐng)人】中國海洋大學(xué), 青島光明環(huán)保技術(shù)有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日