基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法，所述装置包括：用于采用可再生能源对蓄电池进行供电的发电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能的蓄电单元，所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接汇总至转换单元，用于为蓄电池供电，DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，所述转换单元的输出端与所述蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接，由此，实现对可再生能源的高效利用，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

【技术实现步骤摘要】
基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法
：本专利技术涉及可再生能源发电与电气
，尤其涉及一种基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法。
技术介绍
：目前现有的可再生能源发电系统的充电装置是在发电系统正常运行的过程中，能够实现发电过程中性能基本参数的采集和显示，无法达到对上述性能基本参数进行分析、运算来优化充电装置的充电方法。现有技术的充电装置对于可再生能源发电系统产生的多余电能，无法进行存储和操作，无法实现对可再生能源的高效利用。另外，由于可再生能源发电系统供电的不稳定性，致使发电系统输出的能量具有间歇性和不稳定性，同时当可再生能源发电系统发生故障的时候缺乏对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。
技术实现思路
：针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法，可实现对可再生能源的高效利用，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。一方面，本专利技术提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置，包括：发电单元，用于采用可再生能源对蓄电池进行供电；蓄电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电；转换单元，用于将所述发电单元的电能与所述蓄电单元的电能汇总后升压，为蓄电池供电；所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接至所述转换单元的输入端，所述转换单元的的输出端与蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接。可选地，用于将直流电转换为交流电的逆变单元，所述逆变单元包括：逆变器和逆变器接入控制器、第一整流器；所述蓄电单元的输出端与所述逆变器连接，所述逆变器通过逆变器接入控制器与所述DSP控制单元的输出端连接，所述逆变器与所述第一整流器连接，所述第一整流器与所述发电单元的输出端共同连接至所述转换单元。可选地，所述发电单元，包括：用于为所述发电单元提供风电的风力发电机和风机接入控制器；用于为所述发电单元提供光电的光伏板和光伏接入控制器；用于将交流电转换为直流电的第二整流器；用于将所述第二整流器得到的直流电升压的DC-DC变换器；所述风力发电机通过风机接入控制器与所述第二整流器的输入端连接，所述光伏板通过光伏接入控制器与所述第二整流器的输出端共同连接至所述DC-DC变换器，所述DC-DC变换器与所述逆变单元共同连接至所述转换单元。可选地，所述DSP控制单元，包括：DSP控制器、存储设备和通信模块；所述存储设备、所述通信模块外接于所述DSP控制器，所述DSP控制器的输入端与所述蓄电单元连接，所述DSP控制器的输出端与所述逆变单元连接。可选地，所述蓄电单元采用飞轮转子和飞轮转子控制器存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；所述飞轮转子控制器与所述DSP控制单元连接进行信息传输。可选地，所述转换单元，包括：n路DC-DC电路，每路所述DC-DC电路包括：一个两相Buck-Boost双向DC变换器和一个超级电容，每个所述超级电容串联开关管后与一个两相Buck-Boost双向DC变换器并联连接，所述n路DC-DC电路并联后连接所述蓄电池；其中，所述n根据蓄电池的能量存储空间确定，所述超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液。可选地，每路所述两相Buck-Boost双向DC变换器，包括：4个场效应管，5个二极管，4个电容，1个互感器；其中，第一场效应管分别与第一二极管、第一电容并联连接，第二场效应管分别与第二二极管、第二电容并联连接，所述第一场效应管与所述第二场效应管串联连接，第三场效应管与第三二极管并联连接，第四场效应管与第四二极管并联连接，所述第三场效应管与所述第四场效应管串联连接，所述互感器的一端与所述第三场效应管的源极连接，所述互感器的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与所述第四场效应管的源极连接，第四电容的一端、第五二极管的一端均与所述第一场效应管的漏极连接，所述第四电容的另一端、所述第五二极管的另一端与所述第二场效应管的源极连接。另一方面，本专利技术提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电。可选地，所述采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，包括以下步骤：S1、对所述DSP控制单元采集的发电单元的能量信号进行快速傅立叶变换，将经过快速傅立叶变换后的每个频点上的信号能量累加，得到每个频点的信号能量；S2、判断是否存在初始能量信号，若是则执行步骤S3，否则，计算所述初始能量信号，执行步骤S3；S3、遍历所述能量信号的每一频点的信号能量，若当前频点的信号能量与下一时刻的频点的信号能量之差的绝对值小于预设收敛值，则判定当前频点的能量信号收敛，计算发电能量估计值，否则，判断下一时刻频点的能量信号，将无信号出现地方的频点的信号能量的平均值作为发电能量估计值；S4、根据采集到的蓄电池的能量信号，获取蓄电池当前能量估计值；S5、将蓄电池总能量Q与所述蓄电池当前能量估计值之差和所述发电能量估计值进行比较，确定充电模式；若则采用所述发电单元与所述蓄电单元共同充电；若则将所述发电单元多余电量存储至所述蓄电单元；若且则采用所述发电单元进行涓流充电；若且则采用所述发电单元进行恒流充电；若且则采用所述发电单元进行恒压充电；若且则采用所述发电单元进行浮充电；所述初始能量信号eth.0为所有信号能量的平均值乘以固定系数c，通过下式计算，其中，N为采样点数，Nt为采样的次数，Ek为第k个频点的信号能量，通过下式计算，其中，xj.k为第k个频点上第j次快速傅立叶变换后的信号能量；所述发电单元能量估计值，通过下式计算，其中，di为第i个频点是否有信号的判定结果，可选地，所述采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，包括：建立所述发电单元的线性状态空间方程，所述线性状态空间方程包括参数状态传递方程和参数测量方程，所述参数包括电压和电流；将参数状态传递函数和参数测量函数对每个采样时刻进行一阶泰勒展开，得到非线性系统的近似化模型；确定所述发电单元的初始状态，根据所述初始状态，得到任意时刻的参数预测估计值，所述初始状态包括参数初始状态和估计误差方差矩阵初始状态；根据任意时刻的参数预测估计值与上一时刻的参数测量值，计算所述任意时刻的电压预测估计值的误差值ΔV和电流预测估计值的误差值ΔI；根据所述电压预测估计值的误差值ΔV与所述电流预测估计值的误差值ΔI，确定充电模式：若ΔI→0且ΔV＞0，则所述发电单元进行涓流充电；若ΔI＝0且ΔV＞0，则所述发电单元进行恒流充电；若ΔI＜0且ΔV＝0，则所述发电单元进行恒压充电；若ΔI→0且ΔV＝0，则所述发电单元进行浮充电；所述线性状态空间方程，通过下式计算，Vk+1＝f(Vk，uk)vk＝g(Vk，uk)其中，Vk+1、Vk分别为k+1时刻的电压状态向量、k时刻的电压状态向量，vk为k时刻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可再生能源的蓄电池充电装置，其特征在于，包括：发电单元，用于采用可再生能源对蓄电池进行供电；蓄电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电；转换单元，用于将所述发电单元的电能与所述蓄电单元的电能汇总后升压，为蓄电池供电；所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接至所述转换单元的输入端，所述转换单元的的输出端与蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，采用基于可再生能源的蓄电池充电装置，包括：发电单元，用于采用可再生能源对蓄电池进行供电；蓄电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电；转换单元，用于将所述发电单元的电能与所述蓄电单元的电能汇总后升压，为蓄电池供电；所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接至所述转换单元的输入端，所述转换单元的的输出端与蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接；其特征在于，根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电；所述采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，包括以下步骤：S1、对所述DSP控制单元采集的发电单元的能量信号进行快速傅立叶变换，将经过快速傅立叶变换后的每个频点上的信号能量累加，得到每个频点的信号能量；S2、判断是否存在初始能量信号，若是则执行步骤S3，否则，计算所述初始能量信号，执行步骤S3；S3、遍历所述能量信号的每一频点的信号能量，若当前频点的信号能量与下一时刻的频点的信号能量之差的绝对值小于预设收敛值，则判定当前频点的能量信号收敛，计算发电能量估计值，否则，判断下一时刻频点的能量信号，将无信号出现地方的频点的信号能量的平均值作为发电能量估计值；S4、根据采集到的蓄电池的能量信号，获取蓄电池当前能量估计值；S5、将蓄电池总能量Q与所述蓄电池当前能量估计值之差和所述发电能量估计值进行比较，确定充电模式；若则采用所述发电单元与所述蓄电单元共同充电；若则将所述发电单元多余电量存储至所述蓄电单元；若且则采用所述发电单元进行涓流充电；若且则采用所述发电单元进行恒流充电；若且则采用所述发电单元进行恒压充电；若且则采用所述发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马大中，黄博楠，孙秋野，黄梦彤，李晓瑜，何健峰，彭泽栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21