一种针对不稳定电能输入的能量管理控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种针对不稳定电能输入的能量管理控制系统及控制方法，针对不稳定电能输入的能量管理控制系统包括直流变流电路、检测电路模块、用电及储能模块和控制器，直流变流电路的输入端与发电装置连接，直流变流电路的输出端与用电及储能模块连接，检测电路与直流变流电路相连接，控制器分别与直流变流电路、检测电路模块和用电及储能模块连接，控制器通过检测电路模块检测直流变流电路中不稳定电能输入下的输出功率，进而根据检测到的信号调节直流变流电路的工作状态。本系统将功率随时间变化、具有波动特性和不稳定周期性的波动电能输入进行智能化管理和控制，适用于发电功率不稳定的系统的储能及稳定供能和智能控制。

Energy management control system and control method for unstable power input

The invention discloses a method for energy management of unstable power input control system and control method for the energy management of unstable power input control system includes DC converter circuit, detection circuit, power module and storage module and the controller, the input end and the power generation device of DC converter circuit connected to the output. End of the DC converter circuit with electricity and energy storage module is connected, the detection circuit and the DC converter circuit is connected, the controller is respectively connected with the DC converter circuit, detection circuit and power module and storage module is connected with the controller through the detection circuit module, detection of DC instability of current in the circuit can output power input next, according to the detected signal to adjust the DC converter circuit working state. This system will change with time, the electric power fluctuation has fluctuation and unstable periodic input of intelligent management and control system in power generation, for the unstable energy and stable energy supply and intelligent control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能量管理设备
，具体涉及一种针对不稳定电能输入的能量管理控制系统及控制方法。
技术介绍
能量管理及控制系统是从发电到用电的必要系统和必经之路之一，能够将发电装置的电能进行能量的存储及输出控制。而绝大多数能量管理及控制系统处理的都是稳定的或有规律的渐变电能，其转化过程简单，无复杂的电路调控变换，不能实现将功率随时间变化、具有波动特性和不稳定周期性的波动电能输入进行智能化管理和控制。因此不能满足对发电功率不稳定的系统的储能及稳定供能和智能控制，例如波浪发电或者风力发电等的能量管理及控制，能够实现合理分配及高效利用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种针对不稳定电能输入的能量管理控制系统及控制方法，将功率随时间变化、具有波动特性和不稳定周期性的波动电能输入进行智能化管理和控制，适用于发电功率不稳定的系统的储能及稳定供能和智能控制，能够实现合理分配及高效利用。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，包括直流变流电路、检测电路模块、用电及储能模块和控制器，直流变流电路的输入端与发电装置连接，直流变流电路的输出端与用电及储能模块连接，检测电路模块与直流变流电路相连接，控制器分别与直流变流电路、检测电路模块和用电及储能模块连接，控制器通过检测电路模块检测直流变流电路在不稳定电能输入下的输出功率，进而根据检测到的信号调节直流变流电路的工作状态。按上述技术方案，用电及储能模块包括蓄电池和一个或多个用电器，每个用电器上配设一个场效应管T2，场效应管T2的源极与蓄电池的负极连接，场效应管T2的漏极与相应用电器的一端连接，用电器的另一端与蓄电池的正极连接，场效应管T2的栅极与控制器连接，蓄电池作为能量的中转平台和存储介质，当直流变流电路的输出功率低于用电器消耗功率时蓄电池进行放电，当直流变流电路输出功率高于用电器消耗功率时，蓄电池对多余的电能进行收集，蓄电池对系统电能输出起到调节和稳定作用。按上述技术方案，直流变流电路包括电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、场效应管T1和二极管D，其中，电感L1的一端与发电装置的正极连接，电感L1的另一端与电容C1的一端和场效应管T1的漏极连接，电容C1的另一端与二极管D的正极和电感L2的一端连接，电感L2的另一端与发电装置的负极和场效应管T1的源极以及电容C2的一端相连，并接地，电容C2的另一端与二极管D的负极相连。按上述技术方案，检测电路模块包括电流采样电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3、差动放大芯片和AD转换芯片，其中电流采样电阻R1的一端与直流变流电路的正极输出端口相连，电流采样电阻R1的另一端与分压电阻R2的一端和用电及储能模块的正极连接，分压电阻R2的另一端与分压电阻R3的一端连接，分压电阻R3的另一端与直流变流电路模块的负极输出端口相连，差动放大芯片的两个输入端分别与电流采用电阻R1的两端连接，AD转换芯片的一个输入通道与差动放大器的输出端连接，AD转换芯片的另一个输入通道与分压电阻R2和分压电阻R3的公共端相连，AD转换芯片的两个输出端分别与控制器相连。按上述技术方案，控制器包括单片机和驱动电路，单片机与检测电路模块相连，通过检测电路模块获取直流变流电路的工作状态，单片机通过驱动电路分别与直流变流电路和用电及储能模块连接，对直流变流电路和用电及储能模块的工作状态进行控制。按上述技术方案，控制器还包括传感器，传感器与单片机连接，传感器用于检测影响用电器工作的外界环境因素。采用以上所述的针对不稳定电能输入的能量管理控制系统时实施的控制方法，包括以下步骤：1)通过控制器设定功率判断阈值PS；2)控制器通过检测电路模块测得直流变流电路输出功率的振幅PR；3)当PR>PS，控制器使系统进入波动输入模式进行调节，否则，控制器使系统进入平滑输入模式进行调节；4)重复步骤2)～3)，控制器持续对直流变流电路进行调节。按上述技术方案，所述步骤2)中，直流变流电路输出功率的振幅PR＝Pmax-Pmin，其中Pmax为直流变流电路的输出功率的极大值，Pmin为直流变流电路的输出功率的极小值。按上述技术方案，所述步骤3)中，所述平滑输入模式，是以直流变流电路输出功率作为监测对象，基于扰动观察法的最大功率点跟踪控制，具体控制过程为：若ΔP(τ)*Δd1(τ)>0,则d(τ+t)＝d(τ)+dstep1；否则，d(τ+t)＝d(τ)-dstep1；其中，ΔP(τ)为在τ时刻一个控制周期内直流变流电路的输出功率的变化状况，ΔP(τ)＝P(τ)-P(τ-t)，Δd1(τ)为在τ时刻一个控制周期内控制脉冲占空比d的变化状况，Δd1(τ)＝d(τ)-d(τ-t)；所述波动输入模式，是以直流变流电路输出功率每一个波动周期的平均值Pav为对象进行监测，基于扰动观察法的最大功率点跟踪控制，具体控制过程为：若ΔPav(τ)*Δd2(τ)>0，则d(τ+T)＝d(τ)+dstep2；否则，d(τ+T)＝d(τ)-dstep2；其中，ΔPav(τ)为在τ时刻一个输入波动周期T内直流变流电路输出的平均功率的变化状况，ΔPav(τ)＝Pav(τ)-Pav(τ-T)，Δd2(τ)为在τ时刻一个输出功率波动周期内控制脉冲占空比d的变化状况，Δd2(τ)＝d(τ)-d(τ-T)；d是直流变流电路的控制脉冲占空比，d(τ)、d(τ+T)、d(τ-T)、d(τ+t)和d(τ-t)依次为在τ、τ+T、τ-T、τ+t和τ-t时刻直流变流电路的控制脉冲占空比，dstep1为在平滑输入模式下直流变流电路的控制脉冲占空比d变化的单位步长，dstep2为在波动输入模式下直流变流电路的控制脉冲占空比d变化的单位步长，P(τ)和P(τ-t)依次为在τ和τ-t时刻所处波动周期直流变流电路的输出功率，Pav(τ)和Pav(τ-T)依次为在τ和τ-T时刻所处波动周期直流变流电路输出的平均功率；记系统任意一控制时刻为τ，系统控制周期为t，直流变流电路输出功率波动周期为T；τ-t时刻为上一控制周期对应时刻，τ+t时刻为相对应τ时刻的下一控制周期对应时刻，τ-T时刻为相对应τ时刻的上一波动周期对应时刻，τ+T为相对应τ时刻的下一波动周期对应时刻。接上述技术方案，所述检测电路模块利用加权法确定储能电路中用电器控制开关的通断状态，具体方法为：对于任意一个用电器，通过传感器检测影响用电器工作外界因素，将影响其是否需要运行的若干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，其特征在于，包括直流变流电路、检测电路模块、用电及储能模块和控制器，直流变流电路的输入端与发电装置连接，直流变流电路的输出端与用电及储能模块连接，检测电路模块与直流变流电路相连接，控制器分别与直流变流电路、检测电路模块和用电及储能模块连接，控制器通过检测电路模块检测直流变流电路在不稳定电能输入下的输出功率，进而根据检测到的信号调节直流变流电路的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，其特征在于，包括直流变流电路、检
测电路模块、用电及储能模块和控制器，直流变流电路的输入端与发电装置连接，直流变流
电路的输出端与用电及储能模块连接，检测电路模块与直流变流电路相连接，控制器分别与
直流变流电路、检测电路模块和用电及储能模块连接，控制器通过检测电路模块检测直流变
流电路在不稳定电能输入下的输出功率，进而根据检测到的信号调节直流变流电路的工作状
态。
2.根据权利要求1所述的针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，其特征在于，用电
及储能模块包括蓄电池和一个或多个用电器，每个用电器上配设一个场效应管T2，场效应管
T2的源极与蓄电池的负极连接，场效应管T2的漏极与相应用电器的一端连接，用电器的另
一端与蓄电池的正极连接，场效应管T2的栅极与控制器连接。
3.根据权利要求1所述的针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，其特征在于，直流
变流电路包括电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、场效应管T1和二极管D，其中，电感
L1的一端与发电装置的正极连接，电感L1的另一端与电容C1的一端和场效应管T1的漏极
连接，电容C1的另一端与二极管D的正极和电感L2的一端连接，电感L2的另一端与发电
装置的负极和场效应管T1的源极以及电容C2的一端相连，并接地，电容C2的另一端与二
极管D的负极相连。
4.根据权利要求1所述的针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，其特征在于，检测
电路模块包括电流采样电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3、差动放大芯片和AD转换芯片，
电流采样电阻R1的一端与直流变流电路的正极输出端口相连，电流采样电阻R1的另一端与
分压电阻R2的一端和用电及储能模块的正极连接，分压电阻R2的另一端与分压电阻R3的
一端连接，分压电阻R3的另一端与直流变流电路模块的负极输出端口相连，差动放大芯片
的两个输入端分别与电流采用电阻R1的两端连接，AD转换芯片的一个输入通道与差动放大
器的输出端连接，AD转换芯片的另一个输入通道与分压电阻R2和分压电阻R3的公共端相
连，AD转换芯片的两个输出端分别与控制器相连。
5.根据权利要求1所述的针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，其特征在于，控制
器包括单片机和驱动电路，单片机与检测电路模块连接，通过检测电路模块获取直流变流电
路的工作状态，单片机通过驱动电路分别与直流变流电路和用电及储能模块连接，对直流变
流电路和用电及储能模块的工作状态进行控制。
6.根据权利要求5所述的针对不稳定电能输入的能量管理控制系统，其特征在于，控制
器还包括传感器，传感器与单片机连接，传感器用于检测影响用电器工作的外界环境因素。
7.采用权利要求1所述的针对不稳定电能输入的能量管理控制系统时实施的控制方法，

\t其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，何泽宇，米佳，王晨阳，孟令帅，戢杨杰，李嘉伟，田婧娴，潘宇威，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42