專利名稱：用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用的智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用的智能控制器，涉及太陽能、風(fēng)' 能、柴油機(jī)發(fā)電等具有不確定性的能源利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及能源存儲(chǔ)和利用控制裝置 的技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型可用于風(fēng)光互補(bǔ)路燈、柴油機(jī)發(fā)電測(cè)試時(shí)電能存儲(chǔ)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。開發(fā)新能源和可再生能源，，是緩解能 源矛盾的重要措施，是世界各國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。但是，可再生能源通常受到自 然條件的限制，不僅在地域上差別迥異，而且隨時(shí)間變化具有很強(qiáng)的不確定性，相應(yīng)的，所 轉(zhuǎn)化得來的電壓、電流和功率都具有很強(qiáng)的不確定性。風(fēng)能發(fā)電具有間歇性瞬時(shí)變化的特點(diǎn)， 而目前微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定功率通常為12m/s，也就是說，微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常工作在非 額定狀態(tài)，由其產(chǎn)生的三相交流電其電壓、電流和功率都不穩(wěn)定；太陽能發(fā)電受日照強(qiáng)度的-影響，其電流和功率隨日夜變化和季節(jié)變化而波動(dòng)。
常規(guī)能源也存在同樣的問題。以柴油發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家為例，在柴油發(fā)電機(jī)出廠前必須進(jìn) 行質(zhì)量檢驗(yàn)，其中就包括發(fā)電試驗(yàn)。此時(shí)，考慮到柴油機(jī)的質(zhì)量尚未確定，其發(fā)電能量具有 很大的不確定性，發(fā)電特性可能存在大幅波動(dòng)。因此，目前國(guó)內(nèi)的主要處理方式往往是直接 將這部分電力拋棄，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一種用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、'存儲(chǔ)和利用的 智能控制器，利用智能控制裝置，獲得穩(wěn)定可靠的電力輸出，并存儲(chǔ)到蓄電池中，使之能直 接對(duì)直流負(fù)載進(jìn)行供電。其電源可以來源于自然界的可再生能源，包括風(fēng)能、太陽能、潮汐. 能，也可以來于常規(guī)能源，包括柴油機(jī)發(fā)電；經(jīng)控制裝置將各路電路分別存儲(chǔ)到蓄電池，從 而可以對(duì)直流負(fù)載直接供電。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
本實(shí)用新型用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用的智能控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置用于監(jiān) 控電路狀態(tài)并控制蓄電池充放電模式的控制中心是以各路經(jīng)整流濾波后的三相交流、單相交 流和各路經(jīng)全橋整流、DC/DC轉(zhuǎn)換電路的直流信號(hào)為輸入信號(hào)；在所述各路DC/DC轉(zhuǎn)換電路 中采用變壓器隔離的正激buck電路，用于控制充電效率的各路DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓 為一致。
本實(shí)用新型用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用的智能控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于所述
3PWM控制的驅(qū)動(dòng)電路包括由變壓器T2和電容C5組成的震蕩電路、由三極管Ql、 Q2組成的 推挽輸出電路、電流模式PWM控制器TL3845和光耦4N35; P麗占空比由電流模式PWM控制 器TL3845和控制中心共同控制所述控制中心對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行采樣后，其電壓控制信 號(hào)Vk通過光耦4N35輸入到電流模式P麗控制器TL3845的VFB端口 ，電流控制信號(hào)輸入到' 電流模式P麗控制器TL3845的ISEN端口 ，電流模式PWM控制器TL3845輸出的PWM控制信 號(hào)經(jīng)推挽輸出、變壓器隔離后用于控制DC/DC主回路中的V1、 V2的開通和關(guān)斷。 與己有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在
1、 本實(shí)用新型可以同時(shí)接受幾種具有不確性的可再生能源，包括風(fēng)能、太陽能和潮汐 能；也包括常規(guī)能源，如柴油機(jī)發(fā)電等所產(chǎn)生的電能輸入，形成穩(wěn)定的電力輸出，存儲(chǔ)到蓄 電池中，可直接對(duì)直流負(fù)載供電。
2、 本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化效率高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣性。
3、 本實(shí)用新型可用于風(fēng)光能路燈、柴油機(jī)發(fā)電實(shí)驗(yàn)的能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域。
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圖1為本實(shí)用新型原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型三相交流和單相交流信號(hào)輸入后的整流濾波電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型直流信號(hào)輸入后的全橋整流電路原理圖。
圖4為本實(shí)用新型DC/DC轉(zhuǎn)換電路原理圖。
圖5為本實(shí)用新型DC/DC轉(zhuǎn)換電路的P麗驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖6為本實(shí)用新型控制中心電路原理圖。
以下通過具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 '
具體實(shí)施方式
參見圖1，設(shè)置用于監(jiān)控電路狀態(tài)并控制蓄電池充放電模式的控制中心是以各路經(jīng)整流 濾波后的三相交流、單相交流和各路經(jīng)全橋整流、DC/DC轉(zhuǎn)換電路的直流信號(hào)為輸入信號(hào)； 在所述各路DC/DC轉(zhuǎn)換電路中采用變壓器隔離的正激buck電路，用于控制充電效率的各路 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓為一致。
控制器在接受圖1所示的三相交流、單位交流和直流的不同類型信號(hào)輸入之后，三相交 流和單相交流信號(hào)進(jìn)入圖2所示的整流濾波電路，直流信號(hào)經(jīng)過圖3所示的單向?qū)娐罚?進(jìn)入圖4所示的DC/DC轉(zhuǎn)換電路；DC/DC轉(zhuǎn)換電路與蓄電池和控制中心直接相連接，采用變 壓器隔離的正激buck電路；DC/DC電路中的PWM占空比由圖5所示的TL3845和控制中心共 同控制；輸出電壓均由蓄電池特性決定，根據(jù)蓄電池類型，如鉛酸電池、鋰離子電池特性不同而改變。
本實(shí)施例中，控制中心采用圖6所示的以Atraega8為中心的單片機(jī)系統(tǒng)，含有檢測(cè)、保 護(hù)、控制和指示電路。以控制中心監(jiān)控電路狀態(tài)，管理蓄電池的充放電模式。
具體實(shí)施中，控制器所能接受的輸入信號(hào)可以是三相交流、單相交流和直流能源的任意
一種或幾種，輸入信號(hào)的電壓、電流和功率均可具有不確定性，在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；所給出-
的輸出電壓由蓄電池的特性決定,各路DC/DC的輸出電壓保持一致；電壓轉(zhuǎn)換和充電效率由 DC/DC電路決定；
參見圖2，三相輸入信號(hào)從VC1、 VC2和VC3引腳輸入，其三相整流電路由兩個(gè)KBPC3510 并聯(lián)而成，其濾波電路采用L1、 Cl、 C2組成的LCII型濾波電路；單相交流信號(hào)是從V1和 V2引腳輸入，經(jīng)全橋整流電路KBPC3510后進(jìn)入LCII型濾波電路；
參見圖3，輸出信號(hào)Vs是一個(gè)帶紋波的變化的直流信號(hào)。直流輸入信號(hào)從圖3所示VD+ 和VD-引腳輸入，D1和D2組成的單向?qū)娐繁ＷC電流不會(huì)逆流。
圖2、圖3的輸出信號(hào)Vs即為圖4所示DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入信號(hào)。其中，VI、 V2、 D3、 D4、 T5、 D5、 D6、 L2、 C4組成了正激Buck電路，其輸入信號(hào)為經(jīng)D5、 D6、 L2、 C4整流濾. 波的電壓信號(hào)Vo。 Vo連接到蓄電池，對(duì)蓄電池充電；因此，Vo由蓄電池特性決定，充電模 式根據(jù)蓄電池類型，如鉛酸電池、鋰離子電池特性不同而改變。DC/DC的轉(zhuǎn)化效率由P麗信 號(hào)控制，P麗信號(hào)來自變壓器隔離的P觀驅(qū)動(dòng)電路。
圖5所示的P麗驅(qū)動(dòng)電路包括由T2、 C5組成的震蕩電路、由Q1、 Q2組成的推挽輸出電 路、電流模式P麗控制器TL3845和光耦4N35等幾個(gè)關(guān)鍵部分。PWM占空比由TL3845和控 制中心共同控制?？刂浦行膶?duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行采樣后，其電壓控制信號(hào)Vk通過光耦4N35 輸入到TL3845的VFB端口 ，電流控制信號(hào)輸入到TL3845的ISEN端口 ， TL3845輸出的P麗 控制信號(hào)經(jīng)推挽輸出、變壓器隔離后用于控制DC/DC主回路中的V1、 V2的開通和關(guān)斷。
控制中心的核心是Atmega8單片機(jī)及其附屬電路，如圖6所示?？刂浦行挠邪瑱z測(cè)、 保護(hù)、'控制和指示電路。使用Atmega8的ADC 口和PB 口中的PB6、 PB7作為輸入采樣端口， 使用PB口中的PBO、 PB1、 PB2和PD 口作為控制信號(hào)的輸出端口；其中，Vil、 Vi2、 Vi3、 Vi4、 Vi5、 Vi6、 Vi7、 Vi8對(duì)電路中的輸入輸出電壓、電流信號(hào)及外接用戶使用模式信號(hào)的 釆樣信號(hào)；Vkl、 Vk2、 Vk3、 Vk4、 Vk5、 Vk6、 Vk7、 Vk8分別為DC/DC電路中的電壓調(diào)節(jié)信 號(hào)、輸入保護(hù)動(dòng)作信號(hào)和狀態(tài)指示信號(hào)?？刂浦行倪€包含對(duì)負(fù)載或者多個(gè)負(fù)載的連接/關(guān)斷 控制電路、恒壓電路、恒流電路，因其廣泛使用，在此不贅述。
權(quán)利要求1、用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用的智能控制器，其特征是設(shè)置用于監(jiān)控電路狀態(tài)并控制蓄電池充放電模式的控制中心，以三相交流、單相交流、直流信號(hào)為輸入信號(hào)，經(jīng)整流濾波或單向?qū)ê筮M(jìn)入DC/DC轉(zhuǎn)換電路，所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路中采用變壓器隔離的正激buck電路，通過PWM控制充電效率的各路DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓為一致。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用的智能控制器，其 特征是所述P麵控制的驅(qū)動(dòng)電路包括由變壓器T2和電容C5組成的震蕩電路、由三極管Ql、 Q2組成的推挽輸出電路、電流模式PWM控制器TL3845和光耦4N35; P麗占空比由電流模式 P麗控制器TL3845和控制中心共同控制；所述控制中心對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行采樣后，其電 壓控制信號(hào)Vk通過光耦4N35輸入到電流模式P麗控制器TL3845的VFB端口 ，電流控制信 號(hào)輸入到電流模式P麗控制器TL3845的ISEN端口 ，電流模式P麗控制器TL3845輸出的P麗 控制信號(hào)經(jīng)推挽輸出、變壓器隔離后用于控制DC/DC主回路中的V1、 V2的開通和關(guān)斷。
專利摘要用于不確定性能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用的智能控制器，其特征是設(shè)置用于監(jiān)控電路狀態(tài)并控制蓄電池充放電模式的控制中心是以各路經(jīng)整流濾波后的三相交流、單相交流和各路經(jīng)全橋整流、DC/DC轉(zhuǎn)換電路的直流信號(hào)為輸入信號(hào)；在所述各路DC/DC轉(zhuǎn)換電路中采用變壓器隔離的正激buck電路，通過PWM控制充電效率的各路DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓為一致。本實(shí)用新型可以同時(shí)接受幾種具有不確性的可再生能源，包括風(fēng)能、太陽能和潮汐能；也包括常規(guī)能源，如柴油機(jī)發(fā)電等所產(chǎn)生的電能輸入，形成穩(wěn)定的電力輸出，存儲(chǔ)到蓄電池中，可直接對(duì)直流負(fù)載供電。
文檔編號(hào)H02M1/08GK201332287SQ20082023931
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者江國(guó)強(qiáng), 王智靈, 軍 程, 陳宗海, 陶國(guó)肯 申請(qǐng)人:安徽風(fēng)日光電科技有限責(zé)任公司