一種優化潮汐發電的控制裝置的製作方法

2023-07-12 21:18:51

專利名稱：一種優化潮汐發電的控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電控制裝置，特別是涉及一種優化潮汐發電的控制裝置。
背景技術：
海洋的潮汐能是指漲潮和退潮以及風量對海水的衝擊形成的水的勢能與動能，它包括潮汐和潮流兩種運動方式所包含的能量，潮水在漲落中蘊藏著巨大能量，這種能量是永恆的、無汙染的能量。現有的潮汐發電裝置產生的電能無法長期進行存儲，而且在現有的技術中，該類發電系統一旦建立後，其轉換電量的大小完全取決於潮汐能量的大小，當風浪大或潮汐起落大時其轉換的電能就大，反之就小，系統尚無根據潮汐動能的方向改變轉換輸出能量大小的能力，因此還無法利用海洋的潮汐能將其變成能夠實現併網的電能。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種優化潮汐發電的控制裝置，利用海水的波動能量將間隙的、不穩定的電能通過儲能系統將其累加變成穩定的、可供電網調度的電量，並且達到效率的最大化。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種優化潮汐發電的控制裝置，包括由DSP晶片和FPGA晶片組成的主控制器、電磁場板、磁場檢測器、能量檢測器、至少2個動浮子和至少2個涓流處理電路，所述的主控制器包括電磁場板控制埠、磁場檢測埠和能量合成控制管理埠 ；所述的動浮子浮在海面上；所述的動浮子與涓流處理電路一一對應連接；所述的每個涓流處理電路相互串聯後與所述的能量檢測器的輸入端相連； 所述的能量檢測器的輸出端與所述的能量合成控制管理埠相連；所述的電磁場板位於動浮子的上方，並與所述的電磁場控制埠相連；所述的磁場檢測器位於所述的電磁場板的一側，並與所述的磁場檢測埠相連。所述的涓流處理電路包括整流電路、涓流充電晶片、電壓反饋電路和儲能元件；所述的整流電路的輸入端與所述的動浮子相連，輸出端與所述的涓流充電晶片的輸入端相連；所述的涓流充電晶片的輸出端與儲能元件相連；所述的電壓反饋電路連接在涓流充電晶片的電壓反饋埠上。所述的整流電路為橋式整流電路。所述的儲能元件為超級電容。有益效果由於採用了上述的技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果本實用新型利用了海水的波動能量，將間隙的、不穩定的電能通過儲能系統將其累加變成穩定的、可供電網調度的電量。儲能系統由若干個串聯的涓流處理電路構成，各個涓流處理電路具有相對的獨立性，從而能夠確保一個相對穩定的電壓輸出。同時通過改變電控的方式，通過調節磁場的方向以使轉換的電能最大化，最終使發電的轉換效率最高。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型中涓流處理電路的原理圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。本實用新型的實施方式涉及一種優化潮汐發電的控制裝置，如圖1所示，包括由 DSP晶片和FPGA晶片組成的主控制器、電磁場板、磁場檢測器、能量檢測器、至少2個動浮子和至少2個涓流處理電路。主控制器包括電磁場板控制埠和能量合成控制管理埠。動浮子浮在海面上，其中，每個動浮子均連接有一個涓流處理電路，每個涓流處理電路相互串聯後與能量檢測器的輸入端相連，能量檢測器的輸出端與主控制器的能量合成控制管理埠相連。電磁場板位於動浮子的上方，並與電磁場控制埠相連。磁場檢測器位於電磁場板的一側，並與磁場檢測埠相連。其中，由DSP晶片和FPGA晶片組成的主控制器主要用來產生電磁場板周圍的電磁場、檢測磁場方向和能量以及對串聯的涓流處理電路產生的發電量進行動態監測。DSP晶片產生PWM調製信號，產生功率電壓，從而對電磁場板提供轉換磁場的能量，該功率電壓通過電磁場板控制埠輸送給電磁場板，從而使電磁場板將電能信號轉換為磁場能量，此時可通過磁場檢測器檢測電磁場板產生的磁場的方向和大小。位於海面上的動浮子隨海水的波動發生位移，此時在電磁場板產生的磁場作用下，由於法拉第電磁感應原理，動浮子會產生感應電勢，並將產生的感應電勢送入涓流處理電路。涓流處理電路將交變的電壓進行處理，從而形成直流電壓，再將形成的直流電壓在儲存起來。將各個涓流處理電路進行串聯從而構成疊加的電壓和能量，並與通過能量檢測器與主控制器的能量合成控制管理埠相連，通過DSP晶片和FPGA晶片進行模數轉換，從而對其進行控制和管理。圖2所示的是涓流處理電路的原理圖。其中，包括整流電路、涓流充電晶片、電壓反饋電路和儲能元件。整流電路的輸入端與動浮子相連，輸出端與涓流充電晶片的輸入端相連，涓流充電晶片的輸出端與儲能元件相連，電壓反饋電路連接在涓流充電晶片的電壓反饋埠上。整流電路採用橋式整流電路，由於動浮子給出的交流電壓是浮動而不穩定的， 交變電壓的頻率是與該動浮子的動能頻率相一致，因此採用橋式整流電路能夠更好地進行控制。儲能元件採用充電速度快、使用壽命長、放電能力強並且轉換效率高的超級電容。涓流充電晶片採用LTC3105晶片，其電壓的處理能力在0. 2V 5V之間。電壓反饋電路的設計主要是為了給出設定的充電電壓。本實用新型在使用時，先由DSP晶片產生PWM調製信號，產生功率電壓並傳輸給電磁場板，電磁場板在接收到功率電壓後將其轉為磁場能量，從而在其周圍形成磁場。由於動浮子在電磁場板的下方，當海水波動時，動浮子會產生感應電勢，在離電磁場板最近時產生的感應電勢最大，產生的感應電勢用於提供給涓流處理電路。其中感應產生的感應電勢為交變電壓，因此該交變電壓由涓流處理電路將其轉變成直流電壓，並通過涓流充電晶片對作為儲能元件的超級電容進行充電。由於動浮子是浮動的，因此產生的直流電壓也是浮動的，各個涓流處理電路的直流電壓是相對獨立的，因此在串聯的涓流處理電路的作用下，能提供一個相對穩定的電壓輸出。隨著潮汐的變化或海浪的變化通過能量檢測器對單位時間的所有涓流電路匯聚的能量進行累計，將電能的累積值定為PWpPWyPWy…、PWi、PWi+1，每當主控制器的能量合成控制管理埠採集到一個設定的累積值後，就變更磁場的方向，即在採集到的能量為PW1 時，改變磁場方向；在採集到的能量為PW2時，再一次改變磁場方向，以此類推。這樣就能在系統中確立了以磁場方向為橫坐標的功率圖，然後，由主控制器來判定電量的最大值，將整個裝置的磁場穩定在電量最大值產生的方向，這樣，系統就能將發電系統的發電量始終處於優化的狀態，即發電效率最高。上述選擇的條件是發電量能滿足採集過程的最大化，從總體而言，是將整個發電過程處於一個最優的轉換過程，進而使系統得到最高的效率。但是， 電磁場的建立是需要耗能的，系統還將監測另一個變量磁場能耗。磁場能耗通過磁場檢測器進行檢測。當獲得的發電量與磁場能耗之差小於設定的閾值ε時，(ε可任意設置)，此時，整個裝置將進入休眠狀態，以使整個裝置的總體能耗最低。不難發現，本實用新型就是利用了海水的波動能量，將間隙的、不穩定的電能通過儲能系統將其累加變成穩定的、可供電網調度的電量。利用經過串聯的涓流處理電路將海水的波動能量保存在各個單元體的超級電容儲能電路中，以供給大容量的儲能電路裝置。 同時通過改變電控的方式，通過調節磁場的方向以使轉換的電能最大化，磁場的建立是依照了外部的變化而改變，最終使發電的轉換效率最高。
權利要求1.一種優化潮汐發電的控制裝置，包括由DSP晶片和FPGA晶片組成的主控制器、電磁場板、磁場檢測器、能量檢測器、至少2個動浮子和至少2個涓流處理電路，其特徵在於，所述的主控制器包括電磁場板控制埠、磁場檢測埠和能量合成控制管理埠 ；所述的動浮子浮在海面上；所述的動浮子與涓流處理電路一一對應連接；所述的每個涓流處理電路相互串聯後與所述的能量檢測器的輸入端相連；所述的能量檢測器的輸出端與所述的能量合成控制管理埠相連；所述的電磁場板位於動浮子的上方，並與所述的電磁場控制埠相連；所述的磁場檢測器位於所述的電磁場板的一側，並與所述的磁場檢測埠相連。
2.根據權利要求1所述的優化潮汐發電的控制裝置，其特徵在於，所述的涓流處理電路包括整流電路、涓流充電晶片、電壓反饋電路和儲能元件；所述的整流電路的輸入端與所述的動浮子相連，輸出端與所述的涓流充電晶片的輸入端相連；所述的涓流充電晶片的輸出端與儲能元件相連；所述的電壓反饋電路連接在涓流充電晶片的電壓反饋埠上。
3.根據權利要求2所述的優化潮汐發電的控制裝置，其特徵在於，所述的整流電路為橋式整流電路。
4.根據權利要求2所述的優化潮汐發電的控制裝置，其特徵在於，所述的儲能元件為超級電容。
專利摘要本實用新型涉及一種優化潮汐發電的控制裝置，包括由DSP晶片和FPGA晶片組成的主控制器、電磁場板、磁場檢測器、能量檢測器、至少2個動浮子和至少2個涓流處理電路，主控制器包括電磁場板控制埠、磁場檢測埠和能量合成控制管理埠；動浮子浮在海面上，並與涓流處理電路一一對應連接；每個涓流處理電路相互串聯後與能量檢測器的輸入端相連；能量檢測器的輸出端與能量合成控制管理埠相連；電磁場板位於動浮子的上方，並與電磁場控制埠相連；磁場檢測器位於電磁場板的一側，並與磁場檢測埠相連。本實用新型利用海水的波動能量將間隙的、不穩定的電能通過儲能系統將其累加變成穩定的、可供電網調度的電量，並且達到效率最大化。
文檔編號H02J7/32GK201972839SQ20112004705
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月24日 優先權日2011年2月24日
發明者岑兆奇, 帥鴻元, 陸政德 申請人:上海瑞華(集團)有限公司