自供电海洋观测浮标的电能分配系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自供电海洋观测浮标的电能分配系统，包括风光互补发电模块、DC/DC转换模块、电量监测模块、控制器模块和通信模块。其中风光互补发电模块将风能和光能经过能量转换成可用的直流电，经主支路电量监测模块输出至DC/DC转换模块，DC/DC转换模块受控制器模块控制将电源电压转换成不同的电压等级以满足后端负载的供电需求，DC/DC转换模块输出电能经过次支路电量监测模块与保护控制模块连接到输出端；控制器模块采集电量实时状态参数、输出控制信号、传输数据和控制执行操作，将状态数据和控制信号传输至通信模块，并由通信模块实现数据的向外发送。本发明专利技术通过对电能进行转换、分配和控制，提高电能的利用率和可控性，实现对海洋观测浮标的稳定可靠供电。

Power Distribution System of Self-powered Ocean Observation Buoy

【技术实现步骤摘要】
自供电海洋观测浮标的电能分配系统
本专利技术属于海洋观测浮标供电
，具体涉及一种自供电海洋观测浮标的电能分配系统，利用海上可再生能源实现浮标的自供电，实现电能的合理分配和控制，为海洋观测仪器提供有效持续可靠的电能供应。
技术介绍
海洋浮标用于获取海洋气象、水文、水质、生态、动力等参数的漂浮式自动化监测平台,它是随着海洋监测、预报的需要而迅速发展起来的新型海洋监测设备,具有长期、连续、全天候自动观测等优点。而为浮标提供可靠持续的供电是实现浮标功能的基本要求，传统的浮标供电方式大多数以蓄电池供电的方式，或是通过海底电缆从近海岸附近的供电平台引电的供电方式，近几年，研究学者们相继提出了由海上可持续新能源发电的供电方式，主要有太阳能发电、风能发电、波浪能发电和潮流能发电等，但是现有的研究报道多以解决浮标发电方式、发电原理和装置或系统的结构优化等方面作为研究方向，而对于海洋观测浮标的电能分配系统的研究报道鲜有提出；而随着新能源供电技术的发展，对浮标供电系统的应用也带来了一些列问题；例如，供电不连续可靠的问题。因此能够对海洋观测浮标提供可靠稳定的供电有着很大的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种自供电海洋观测浮标的电能分配系统，通过能量转换将风能和光能转换成能够直接使用的电能，实现海洋观测浮标的自供电，并通过电能分配对电能进行转换、分配和控制，提高电能的利用率和可控性，实现对海洋观测浮标的稳定可靠供电。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种自供电海洋观测浮标的电能分配系统，包括风光互补发电模块、DC/DC转换模块、电量监测模块、控制器模块和通信模块；所述风光互补发电模块通过能量转换将风能和光能转换成电能，输出直流电；所述DC/DC转换模块将所述直流电的电压转换成不同的电压等级，满足后端负载的用电需求；所述电量监测模块用于监测电能参数，包括所述风光互补发电模块输出的电能参数、供电至所述后端负载的电能参数、风光互补发电模块输出到不同支路的电量监测参数；所述控制器模块用于采集电量实时状态参数、输出控制信号、传输数据和控制执行操作；所述通信模块接收所述控制器模块传输的状态数据并向岸基平台发送出去；以及，接收所述岸基平台的控制指令，并发送至所述控制器模块实现控制的执行操作。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述风光互补发电模块包括风力发电单元、太阳能发电单元、风光互补控制器和蓄电池；所述风力发电单元和太阳能发电单元，分别通过能量转换将风能转换成电能、光能转换成电能并输出至风光互补控制器；所述风光互补控制器与风力发电机、太阳能电池板和蓄电池电连接，实现电量调节、分配和控制；所述风光互补控制器的负载输出经所述电量监测模块与DC/DC转换模块连接；所述蓄电池受控于风光互补控制器，被配置为所述风光互补发电模块的电能储存器。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述风光互补控制器与控制器模块通讯连接，用于接收所述风光互补发电模块的电量信息和包含工作模式的状态信息。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括其还包括保护控制模块，所述保护控制模块配置于DC/DC转换模块的输出支路上，并与所述电量监测模块和控制器模块电连接，其受控于所述控制器模块的控制信号，用于电路故障保护和切换电源输出。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述保护控制模块还用于故障锁存，当系统某负载支路发生过流或/和过压时，断开故障支路，并锁存故障状态。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述电量监测模块包括前级电量监测模块和后级电量监测模块，所述前级电量监测模块电连接风光互补发电模块的输出端和DC/DC转换模块的输入端，所述后级电量检测模块连接DC/DC转换模块的输出端和保护控制模块的输入端，所述保护控制模块的输出端连接负载。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括其还包括电能控制模块，所述电能控制模块与DC/DC转换模块和控制器模块连接，其接收所述控制器模块的控制信号来控制DC/DC转换模块的电压转换。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述DC/DC转换模块将所述直流电的电压转换成不同的电压等级，满足本机系统内部各模块工作电压的用电需求。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括其还包括级联模块，所述级联模块被配置为具有电能转换电路的最小电能分配系统，用于所述海洋观测浮标多层、多观测点的供电需求；所述级联模块的输入端连接保护控制模块的输出端，其输出端连接负载输出。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述控制器模块具有微控制器，所述微控制器用于数据采集、分析和预判。本专利技术的有益效果：本专利技术自供电海洋观测浮标的电能分配系统通过风光互补发电模块获取供海洋观测浮标正常运行的电能，通过对电能的转换、分配和控制，并配合电量监测模块实现电量的有效监控，提高自供电浮标电能的利用率和可控性，实现最小电能分配系统的模块化设计，提高电能分配系统的兼容性。附图说明图1是本专利技术优选实施例中自供电海洋观测浮标的电能分配系统的结构框图；图2是图1所示风光互补发电模块的内部结构框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例参照图1～2所示，本实施例公开一种自供电海洋观测浮标的电能分配系统，包括风光互补发电模块、前级电量监测模块、后级电量监测模块、DC/DC转换模块、保护控制模块、电能控制模块、控制器模块、通信模块和级联模块。风光互补发电模块的输出端通过前级电量监测模块连接DC/DC转换模块，DC/DC转换模块的输出端通过后级电量监测模块连接保护控制模块，部分的保护控制模块输出连接后端负载，部分的保护控制模块输出连接级联模块后连接后端负载。控制器模块通过电能控制模块控制连接DC/DC转换模块，通信模块与控制器模块电连接。一、风光互补发电模块上述风光互补发电模块为电能分配系统提供能量来源，通过能量转换将风能和光能转换成可用的直流电，输出的电能通过前级电量监测模块与DC/DC转换模块连接，按系统需求能够配置足够的输出功率。如图2所示，该风光互补发电模块包括风力发电单元、太阳能发电单元、风光互补控制器和蓄电池。使用风力发电单元(优选使用风力发电机)和太阳能发电单元(优选使用太阳能电池板)分别转换风能和光能(或者太阳能)为电能，输出24～48VDC电压范围的电能至风光互补控制器，并通过风光互补控制器向负载和蓄电池传输电能。上述风光互补控制器与风力发电机、太阳能电池板和蓄电池相连接，实现电量调节、分配和控制，上述风光互补控制器的负载输出经电量监测模块与DC/DC转换模块连接；蓄电池作为风光互补发电模块的电能储存器，受风光互补控制器控制完成充放电。二、电量监测模块上述电量监测模块用于监测电能参数：电量监测模块通过对各支路的电压、电流进行模拟采样，并将采样的模拟数据实时传送给控制器模块，通过控制器模块的数据分析、预处理实现对各支路的电压、电流和功率的实时有效地监测。具体的，电量监测模块具有前级电量监测模块和后级电量监测模块，前级电量监测模块电连接风光互补发电模块的输出端和DC/DC转换模块的输入端，后级电量检测模块连接DC/DC转换模块的输出端和保护控制模块的输入端，上述保护控制模块的输出端连接负载。上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自供电海洋观测浮标的电能分配系统，其特征在于：包括风光互补发电模块、DC/DC转换模块、电量监测模块、控制器模块和通信模块；所述风光互补发电模块通过能量转换将风能和光能转换成电能，输出直流电；所述DC/DC转换模块将所述直流电的电压转换成不同的电压等级，满足后端负载的用电需求；所述电量监测模块用于监测电能参数，包括所述风光互补发电模块输出的电能参数、供电至所述后端负载的电能参数、风光互补发电模块输出到不同支路的电量监测参数；所述控制器模块用于采集电量实时状态参数、输出控制信号、传输数据和控制执行操作；所述通信模块接收所述控制器模块传输的状态数据并向岸基平台发送出去；以及，接收所述岸基平台的控制指令，并发送至所述控制器模块实现控制的执行操作。

【技术特征摘要】
1.一种自供电海洋观测浮标的电能分配系统，其特征在于：包括风光互补发电模块、DC/DC转换模块、电量监测模块、控制器模块和通信模块；所述风光互补发电模块通过能量转换将风能和光能转换成电能，输出直流电；所述DC/DC转换模块将所述直流电的电压转换成不同的电压等级，满足后端负载的用电需求；所述电量监测模块用于监测电能参数，包括所述风光互补发电模块输出的电能参数、供电至所述后端负载的电能参数、风光互补发电模块输出到不同支路的电量监测参数；所述控制器模块用于采集电量实时状态参数、输出控制信号、传输数据和控制执行操作；所述通信模块接收所述控制器模块传输的状态数据并向岸基平台发送出去；以及，接收所述岸基平台的控制指令，并发送至所述控制器模块实现控制的执行操作。2.如权利要求1所述的自供电海洋观测浮标的电能分配系统，其特征在于：所述风光互补发电模块包括风力发电单元、太阳能发电单元、风光互补控制器和蓄电池；所述风力发电单元和太阳能发电单元，分别通过能量转换将风能转换成电能、光能转换成电能并输出至风光互补控制器；所述风光互补控制器与风力发电机、太阳能电池板和蓄电池电连接，实现电量调节、分配和控制；所述风光互补控制器的负载输出经所述电量监测模块与DC/DC转换模块连接；所述蓄电池受控于风光互补控制器，被配置为所述风光互补发电模块的电能储存器。3.如权利要求2所述的自供电海洋观测浮标的电能分配系统，其特征在于：所述风光互补控制器与控制器模块通讯连接，用于接收所述风光互补发电模块的电量信息和包含工作模式的状态信息。4.如权利要求1所述的自供电海洋观测浮标的电能分配系统，其特征在于：其还包括保护控制模块，所述保...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓霆，周伟胜，
申请(专利权)人：上海亨通海洋装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31