一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法
一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种存储系统及其控制方法，特别是涉及一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]海洋波浪能的能源发电和电能储存因其能满足大范围地区的电能需求而备受研宄人员的青睐，江河、湖泊这种相对平静的水面，其水浪的能量是一种小型能源，因而在发电和储能方面的研宄受到忽视，事实上，小型能源能量的收集和存储也意义重大，得到的电能功率小、安全性高，可以广泛应用于小电压供电，这种开发和应用，可以减轻国家的能源负担。
[0003]现有技术中公开了适应在江河和湖泊上作业的水浪发电装置，利用可感应水面细微水浪的浮板，并通过多级增速齿轮传动机构将汇总的转动传递至发电机的转轴，从而得到持续不断的电能供应，该电能是一种直流电能，可将其存储起来，用于小电压供电。
[0004]现有的应用于水浪发电装置的储能系统，通常是将发电机输出端的电信号通过整流后直接存储，未考虑引起江河和湖泊起水浪的因素是风、水流及其它，这些因素的频率具有不确定性，使得发电机的输出端产生不规则的电信号，不在储能系统处理范围内的电信号则被忽略，未能收集、存储起来，其次，现有水浪发电装置的储能系统本身会产生电能损耗，因此，需要一种既能最大化存储电能，又能将自身电能损耗最小化的水浪发电装置的电能存储系统。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法，解决现有水浪发电装置的储能系统的储能效率低的问题。
[0006]本发明通过以下技术方案解决上述问题:
[0007]一种水浪发电装置的电能存储系统，包括有单片机模块、升降压模块和至少一组充电保护电路；
[0008]所述升降压模块由升压子模块、降压子模块和继电器子模块组成；所述继电器子模块的一路输入端与单片机模块的输出端连接，继电器子模块的另一路输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接，继电器子模块的一路输出端与升压子模块的输入端连接，继电器子模块的另一路输出端与降压子模块的输入端连接；所述升压子模块的输出端与所述降压子模块的输出端是同一端点，为升降压模块的输出端；所述升降压模块的输出端与至少一组充电保护电路的输入端连接；
[0009]所述单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接；
[0010]每组充电保护电路包括有充电降压保护子模块、至少一个充放电保护子模块和至少一个蓄电电池；其中，充放电保护子模块与蓄电电池的个数相同；充电降压保护子模块的输入端与升降压模块的输出端连接，充电降压保护子模块的输出端与至少一个充放电保护子模块的输入端连接，充放电保护子模块的输出端与蓄电电池的充电端连接，各充放电保护子模块串联连接。
[0011]进一步地，还包括功率显示电路，该功率显示电路包括有采样电阻、运算放大器和显示器；其中，采样电阻串接在升降压模块的输出端与充电保护电路的输入端之间，采样电阻的采样输出端经运算放大器连接单片机模块的输入端，单片机模块的输出端连接显示器。
[0012]进一步地，所述充电保护电路还包括稳压子模块；稳压子模块的输入端与蓄电电池的放电端连接，稳压子模块的输出端与外部用电电源输入端连接；稳压子模块的输入端和输出端分别与单片机模块的输入端连接，便于单片机模块采集稳压子模块输入端和输出端的电信号。
[0013]所述升压子模块包括电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、二极管Dl、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电感L1、电感L2、电感L3、滑动变阻器RPl以及开关电源控制器Ul ;其中，电容Cl并联在Vin和COM两个端口之间，Vin与继电器子模块的一路输出端连接，COM与地连接，二极管Dl与电容Cl并联，二极管Dl的负极与开关电源控制器Ul的IN端连接，二极管Dl的负极与电感LI的一端连接，二极管Dl的正极与COM端连接，开关电源控制器Ul的CMPEN端与电阻R1、电容C2串接后与COM端连接，开关电源控制器Ul的接地端与COM端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电感LI的另一端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电容C3串接后与二极管D2的正极连接，二极管D2的正极与电感L2串接后与COM端连接，二极管D2的负极与滑动变阻器RPl串接后与开关电源控制器Ul的FB端连接，开关电源控制器Ul的FB端与电阻R2串接后与COM端连接；二极管D2的负极与电感L3、电容C4串接后与COM端连接，Vout与充电降压子模块的输入端连接；所述升压子模块和降压子模块的电路结构完全相同。
[0014]所述充电降压保护子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管LED1、发光二极管LED2、电容C5、电容C6、电容C7、电感L4、二极管D3、滑动变阻器RP2以及充电管理芯片U2 ；Vinl与Vout连接，COM端与升压子模块中的COM端连接，Vinl与电阻R3的一端连接，电阻R3的一端与降压子模块中与Vout位置对应的输出端连接，电阻R3的一端与充电管理芯片U2的VIN端连接，电阻R3的另一端与发光二极管LEDl和发光二极管LED2的正极连接；发光二级管LEDl的负极与充电管理芯片U2的STDBY端连接；发光二级管LED2的负极与充电管理芯片U2的CHRG端连接；充电管理芯片U2的LX端与电感L4串接后与充电管理芯片U2的VS端连接，充电管理芯片U2的LX端与二极管D3的负极连接，充电管理芯片U2的VS端与电容C6串接后与COM端连接，C7与C6并联，充电管理芯片U2的VS端与电阻R4串接后与充电管理芯片U2的BAT端连接，充电管理芯片U2的BAT端与二极管D3的正极连接，充电管理芯片U2的BAT端与滑动变阻器RP2、电阻R5串接后与COM端连接，充电管理芯片U2的CS端与VREG端连接后与电容C5串接，再与充电管理芯片U2的RTRICK端、TS端和GND端连接，充电管理芯片U2的GND端与COM端连接，Voutl与单片机模块输入端连接，Vout2与蓄电电池的充电端连接。
[0015]一种水浪发电装置的电能存储系统的控制方法为:
[0016]I)单片机模块存储了升降压模块输出端的参照电压值Utl，充电时，发光二极管LED2发光，单片机模块采集外部水浪发电装置的电机输出端的电压，将该电压与Utl比较，若小于等于U。，单片机模块发送控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通升压子模块，调节滑动变阻器RP1，在升压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；若大于U ^，单片机模块发出控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通降压子模块，调节降压子模块中与滑动变阻器RPl位置对应的滑动变阻器，在降压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；
[0017]2)在升降压模块的输出端电压值为Utl后，调节滑动变阻器RP2以及在各充电降压保护子模块中与滑动变阻器RP2位置对应的滑动变阻器，将各充电降压保护子模块输出端的电压校准至U1,仏为充电降压保护子模块的输出端参照电压值；
[0018]3)在各充电降压保护子模块的输出端电压达到U1后，充放电保护子模块开始保护蓄电电池的充放电，防止蓄电电池同时进行充电和放电；
[0019]4)在充电过程中，单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算充电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率；充电满后，发光二极管LED2灭，发光二极管LEDl发光；
[0020]5)放电时，稳压子模块将蓄电电池放电端的电压进行稳压，为外部用电提供电源输入；在放电过程中，单片机模块采集稳压子模块输出端的电压和电流以及稳压子模块输入端的电压和电流，计算放电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率。
[0021]本发明的优点与效果是:
[0022]本发明提供一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法，针对在江河和湖泊上作业的水浪发电装置产生的电信号不稳定的特点，设置了升降压模块，用于把低于参照电压值和高于参照电压值的电压调节至参照电压值，便于存储，针对电能存储系统本身的电能损耗高的问题提出并联多组充电保护电路的方案，且采取了各组充电保护电路中多个充放电保护子模块串联的方案进一步减少电能损耗，能很好地解决现有水浪发电装置的储能系统的储能效率低的问题。
【附图说明】
[0023]图1为本发明原理框图。
[0024]图2为本发明中升压子模块的电路图。
[0025]图3为本发明中充电降压保护子模块的电路图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0027]图1给出了本发明一实施例的原理框图，图2给出了本发明一实施例升降压模块中升压子模块的电路图，图3给出了本发明一实施例充电保护电路中充电降压保护子模块的电路 图。
[0028]一种水浪发电装置的电能存储系统，包括单片机模块、升降压模块、功率显示电路以及至少一组充电保护电路。
[0029]升降压模块由升压子模块、降压子模块和继电器子模块组成；继电器子模块的一路输入端与单片机模块的输出端连接，继电器子模块的另一路输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接，继电器子模块的一路输出端与升压子模块的输入端连接，继电器子模块的另一路输出端与降压子模块的输入端连接；升压子模块的输出端与降压子模块的输出端是同一端点，为升降压模块的输出端；升降压模块的输出端与至少一组充电保护电路的输入端连接；单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接。
[0030]升压子模块和降压子模块的核心芯片均为开关电源控制器，在升压子模块的电路图中标号为U1。开关电源控制器的型号为LM2577，LM2577内部具有过流、低压、温度保护功能，以电流模式工作提高线性调节、电流限制、检测电阻部分的灵敏度，避免过大的启动电流损坏电路，最大输出电流为3A，最大电压为65V。降压子模块与升压子模块的电路结构完全相同，在参数设置上有不同，具体的参数设置可参照LM2577的芯片手册。升降压模块输出端的参照电压值为Utl，本发明升压子模块和降压子模块的输出端参照电压值Utl为12V，单片机模块存储该值，当外部水浪发电装置的电机输出端的电压小于等于12V时，单片机模块通过继电器子模块控制升压子模块工作，否则，单片机模块通过继电器子模块控制降压子模块工作。根据LM2577的芯片手册可知I号引脚为CMPEN耦合端，2号引脚为FB反馈端，3号引脚为接地端，4号引脚为SW开关输出端，5号引脚为IN电源输入端。
[0031]进一步地，升压子模块包括电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、二极管Dl、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电感L1、电感L2、电感L3、滑动变阻器RPl以及开关电源控制器Ul:电容Cl并联在Vin和COM两个端口之间，Vin与继电器子模块的一路输出端连接，COM与地连接，二极管Dl与电容Cl并联，二极管Dl的负极与开关电源控制器Ul的IN端连接，二极管Dl的负极与电感LI的一端连接，二极管Dl的正极与COM端连接，开关电源控制器Ul的CMPEN端与电阻R1、电容C2串接后与COM端连接，开关电源控制器Ul的接地端与COM端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电感LI的另一端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电容C3串接后与二极管D2的正极连接，二极管D2的正极与电感L2串接后与COM端连接，二极管D2的负极与滑动变阻器RPl串接后与开关电源控制器Ul的FB端连接，开关电源控制器Ul的FB端与电阻R2串接后与COM端连接；二极管D2的负极与电感L3、电容C4串接后与COM端连接，Vout与充电降压子模块的输入端连接；所述升压子模块和降压子模块的电路结构完全相同。
[0032]升降压模块用于对外部水浪发电装置的电机输出端的电压进行升压或降压处理，继电器子模块受单片机模块控制，连通外部水浪发电装置的电机输出端与升压子模块的输入端或降压子模块的输入端。
[0033]为了使得系统的充电效率和放电效率直观可见，设置了功率显示电路。功率显示电路包括有采样电阻、运算放大器和显示器:采样电阻串接在升降压模块的输出端与充电保护电路的输入端之间，采样电阻的采样输出端经运算放大器连接单片机模块的输入端，单片机模块的输出端连接显示器。采样电阻为0.22 Ω，对充电降压保护子模块输入端的电压和电流不会产生太大的影响，用于采样充电降压保护子模块输入端的电流；运算放大器将该电流放大至外部水浪发电装置电机输出端电流的大小后传输给单片机，用于计算系统的充电效率。单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算系统的充电效率，并通过显示器显示。
[0034]单片机模块的功能在于对外部水浪发电装置的电机输出端的电压进行判断，控制升压子模块或降压子模块工作，采集充电降压保护子模块输出端和输入端的电压电流，计算充电效率，采集稳压子模块输出端和输入端的电压电流，计算放电效率，并控制显示器显示充电效率和放电效率。
[0035]每组充电保护电路包括有充电降压保护子模块、稳压子模块、至少一个充放电保护子模块和至少一个蓄电电池:充放电保护子模块与蓄电电池的个数相同；充电降压保护子模块的输入端与升降压模块的输出端连接，充电降压保护子模块的输出端与至少一个充放电保护子模块的输入端连接，充放电保护子模块的输出端与蓄电电池的充电端连接，各充放电保护子模块串联连接；稳压子模块的输入端与蓄电电池的放电端连接，稳压子模块的输出端与外部用电电源输入端连接，稳压子模块的输入端和输出端与单片机模块的输入端连接，便于单片机模块采集稳压子模块输入端和输出端的电信号。上述蓄电电池为锂电池。
[0036]充电降压保护子模块有两种选定模式，分别对应单节锂电池和双节锂电池，充电截止电压分别为4.2V和8.4V。充电降压保护子模块中的核心芯片为充电管理芯片，标号为U2，芯片型号为TP5100。TP5100的1、4、5、16号引脚为VIN输入电压正输入端，2、3号引脚为LX内置PMOSFET功率管漏极连接点，6号引脚为PWR_ON-电源切换控制引脚，7号引脚为GND接地端，8号引脚为VS输出电流检测的正极输入端，9号引脚为BAT电池电压检测端，10号引脚为VREG内部电源端，11号引脚为TS电池温度检测输入端，12号引脚为RTRICK涓流预充电流设置端，13号引脚为CS片选端，14号引脚为STDBY电池充电完成指示端，15号引脚为CHRG充电状态指示端。TP5100内置输入过流、欠压保护、芯片过温保护、短路保护、电池温度监控、电池反接保护，对电池充电分为涓流预充、恒流、恒压三个阶段，涓流预充电电流、恒流充电电流都通过外部电阻调整，最大充电电流达2A，TP5100采用频率400kHz的开关工作模式使它可以使用较小的外围器件，并在大电流充电中仍保持较小的发热量。充电降压保护子模块的作用在于为单节锂电池或双节锂电池提供降压保护，每个充电降压保护子模块的保护对象为单节锂电池或者双节锂电池。
[0037]进一步地，充电降压保护子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管LED1、发光二极管LED2、电容C5、电容C6、电容C7、电感L4、二极管D3、滑动变阻器RP2以及充电管理芯片U2:Vinl与Vout连接，COM端与升压子模块中的COM端连接，Vinl与电阻R3的一端连接，电阻R3的一端与降压子模块中与Vout位置对应的输出端连接，电阻R3的一端与充电管理芯片U2的VIN端连接，电阻R3的另一端与发光二极管LEDl和发光二极管LED2的正极连接；发光二级管LEDl的负极与充电管理芯片U2的STDBY端连接；发光二级管LED2的负极与充电管理芯片U2的CHRG端连接；充电管理芯片U2的LX端与电感L4串接后与充电管理芯片U2的VS端连接，充电管理芯片U2的LX端与二极管D3的负极连接，充电管理芯片U2的VS端与电容C6串接后与COM端连接，C7与C6并联，充电管理芯片U2的VS端与电阻R4串接后与充电管理芯片U2的BAT端连接，充电管理芯片U2的BAT端与二极管D3的正极连接，充电管理芯片U2的BAT端与滑动变阻器RP2、电阻R5串接后与COM端连接，充电管理芯片U2的CS端与VREG端连接后与电容C5串接，再与充电管理芯片U2的RTRICK端、TS端和GND端连接，充电管理芯片U2的GND端与COM端连接，Voutl与单片机模块输入端连接，Vout2与蓄电电池的充电端连接。
[0038]充放电保护子模块核心芯片为DWOl和8205A。DffOl是一款单节可充电锂电池保护集成电路，具有过充、过放、过流及短路保护功能；8205A是共漏极N沟道增强型功率场效应管，具有快速开关、超低导通电阻和高性价比的特点，适用于设计电池保护或低压开关的电路。充放电保护子模块用于监测锂电池充电、放电的过程，能防止锂电池在充电的同时进行放电。
[0039]稳压子模块的核心芯片为LM2596。LM2596是一种3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，具有完善的保护电路，如电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。稳压子模块的用于将蓄电电池放电端的电压稳定至5V，为外部用电负载充电。
[0040]稳压子模块的输出端可以通过开关与单片机模块及显示器的电源端连接，用于在放电时给单片机模块和显示器供电。系统自带电源模块和稳压子模块的输出端均是通过开关与单片机模块及显示器的电源端连接，充电时使用系统自带电源，放电时可通过开关选择使用系统自带的电源模块，或是使用稳压子模块输出端提供的电源。
[0041]一种水浪发电装置的电能存储系统的控制方法为:
[0042]I)单片机模块存储了升降压模块输出端的参照电压值Utl，充电时 ，发光二极管LED2发光，单片机模块采集外部水浪发电装置的电机输出端的电压，将该电压与Utl比较，若小于等于U。，单片机模块发送控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通升压子模块，调节滑动变阻器RP1，在升压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；若大于U ^，单片机模块发出控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通降压子模块，调节降压子模块中与滑动变阻器RPl位置对应的滑动变阻器，在降压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；
[0043]2)在升降压模块的输出端电压值为Utl后，调节滑动变阻器RP2以及在各充电降压保护子模块中与滑动变阻器RP2位置对应的滑动变阻器，将各充电降压保护子模块输出端的电压校准至U1,仏为充电降压保护子模块的输出端参照电压值；
[0044]3)在各充电降压保护子模块的输出端电压达到仏后，充放电保护子模块开始保护蓄电电池的充放电，防止蓄电电池同时进行充电和放电；
[0045]4)在充电过程中，单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算充电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率；充电满后，发光二极管LED2灭，发光二极管LEDl发光；
[0046]5)放电时，稳压子模块将蓄电电池放电端的电压进行稳压，为外部用电提供电源输入；在放电过程中，单片机模块采集稳压子模块输出端的电压和电流以及稳压子模块输入端的电压和电流，计算放电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率。
[0047]经多次试验对比，本发明较之于其它水浪发电装置的储能系统的放电效率高出47%，放电效率高出10%。
【主权项】
1.一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于: 包括有单片机模块、升降压模块和至少一组充电保护电路； 所述升降压模块由升压子模块、降压子模块和继电器子模块组成；所述继电器子模块的一路输入端与单片机模块的输出端连接，继电器子模块的另一路输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接，继电器子模块的一路输出端与升压子模块的输入端连接，继电器子模块的另一路输出端与降压子模块的输入端连接；所述升压子模块的输出端与所述降压子模块的输出端是同一端点，为升降压模块的输出端；所述升降压模块的输出端与至少一组充电保护电路的输入端连接； 所述单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接； 所述单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接； 每组充电保护电路包括有充电降压保护子模块、至少一个充放电保护子模块和至少一个蓄电电池；其中，充放电保护子模块与蓄电电池的个数相同；充电降压保护子模块的输入端与升降压模块的输出端连接，充电降压保护子模块的输出端与至少一个充放电保护子模块的输入端连接，充放电保护子模块的输出端与蓄电电池的充电端连接，各充放电保护子模块串联连接。2.根据权利要求1所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于:还进一步包括功率显示电路，该功率显示电路包括有采样电阻、运算放大器和显示器；其中，采样电阻串接在升降压模块的输出端与充电保护电路的输入端之间，采样电阻的采样输出端经运算放大器连接单片机模块的输入端，单片机模块的输出端连接显示器。3.根据权利要求1所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于:所述充电保护电路还进一步包括稳压子模块；稳压子模块的输入端与蓄电电池的放电端连接，稳压子模块的输出端与外部用电电源输入端连接；稳压子模块的输入端和输出端分别与单片机模块的输入端连接，便于单片机模块采集稳压子模块输入端和输出端的电信号。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于: 所述升压子模块包括电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、二极管Dl、二极管D2、电阻Rl、电阻R2、电感L1、电感L2、电感L3、滑动变阻器RPl以及开关电源控制器Ul ； 电容Cl并联在Vin和COM两个端口之间，Vin与继电器子模块的一路输出端连接，COM与地连接，二极管Dl与电容Cl并联，二极管Dl的负极与开关电源控制器Ul的IN端连接，二极管Dl的负极与电感LI的一端连接，二极管Dl的正极与COM端连接，开关电源控制器Ul的CMPEN端与电阻R1、电容C2串接后与COM端连接，开关电源控制器Ul的接地端与COM端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电感LI的另一端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电容C3串接后与二极管D2的正极连接，二极管D2的正极与电感L2串接后与COM端连接，二极管D2的负极与滑动变阻器RPl串接后与开关电源控制器Ul的FB端连接，开关电源控制器Ul的FB端与电阻R2串接后与COM端连接；二极管D2的负极与电感L3、电容C4串接后与COM端连接，Vout与充电降压子模块的输入端连接； 所述升压子模块和降压子模块的电路结构完全相同。5.根据权利要求4所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于: 所述充电降压保护子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管LED1、发光二极管LED2、电容C5、电容C6、电容C7、电感L4、二极管D3、滑动变阻器RP2以及充电管理芯片U2 ； Vinl与Vout连接，COM端与升压子模块中的COM端连接，Vinl与电阻R3的一端连接，电阻R3的一端与降压子模块中与Vout位置对应的输出端连接，电阻R3的一端与充电管理芯片U2的VIN端连接，电阻R3的另一端与发光二极管LEDl和发光二极管LED2的正极连接；发光二级管LEDl的负极与充电管理芯片U2的STDBY端连接；发光二级管LED2的负极与充电管理芯片U2的CHRG端连接；充电管理芯片U2的LX端与电感L4串接后与充电管理芯片U2的VS端连接，充电管理芯片U2的LX端与二极管D3的负极连接，充电管理芯片U2的VS端与电容C6串接后与COM端连接，C7与C6并联，充电管理芯片U2的VS端与电阻R4串接后与充电管理芯片U2的BAT端连接，充电管理芯片U2的BAT端与二极管D3的正极连接，充电管理芯片U2的BAT端与滑动变阻器RP2、电阻R5串接后与COM端连接，充电管理芯片U2的CS端与VREG端连接后与电容C5串接，再与充电管理芯片U2的RTRICK端、TS端和GND端连接，充电管理芯片U2的GND端与COM端连接，Voutl与单片机模块输入端连接，Vout2与蓄电电池的充电端连接。6.基于权利要求1所述的一种水浪发电装置的电能存储系统的控制方法，其特征在于: 1)单片机模块存储了升降压模块输出端的参照电压值Utl，充电时，发光二极管LED2发光，单片机模块采集外部水浪发电装置的电机输出端的电压，将该电压与Utl比较，若小于等于U。，单片机模块发送控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通升压子模块，调节滑动变阻器RP1，在升压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；若大于Utl，单片机模块发出控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通降压子模块，调节降压子模块中与滑动变阻器RPl位置对应的滑动变阻器，在降压子模块的输出端电压为Utl后停止调节； 2)在升降压模块的输出端电压值为Utl后，调节滑动变阻器RP2以及在各充电降压保护子模块中与滑动变阻器RP2位置对应的滑动变阻器，将各充电降压保护子模块输出端的电压校准至U1,仏为充电降压保护子模块的输出端参照电压值； 3)在各充电降压保护子模块的输出端电压达到仏后，充放电保护子模块开始保护蓄电电池的充放电，防止蓄电电池同时进行充电和放电； 4)在充电过程中，单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算充电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率；充电满后，发光二极管LED2灭，发光二极管LEDl发光； 5)放电时，稳压子模块将蓄电电池放电端的电压进行稳压，为外部用电提供电源输入；在放电过程中，单片机模块采集稳压子模块输出端的电压和电流以及稳压子模块输入端的电压和电流，计算放电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率。
【专利摘要】本发明提供一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法，针对在江河和湖泊上作业的水浪发电装置产生的电信号不稳定的特点，设置了升降压模块，用于把低于参照电压值和高于参照电压值的电压调节至参照电压值，便于存储，针对电能存储系统本身的电能损耗高的问题提出并联多组充电保护电路的方案，且采取了各组充电保护电路中多个充放电保护子模块串联的方案进一步减少电能损耗，能很好地解决现有水浪发电装置的储能系统的储能效率低的问题。本发明储能效率高，用户还能直观了解系统性能，利于推广应用。
【IPC分类】H02J7/00, H02J7/14
【公开号】CN104901392
【申请号】CN201510355758
【发明人】李祖裕, 蒙奕多, 刘桂艳, 李俊, 刘浩
【申请人】广西师范大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月25日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种存储系统及其控制方法，特别是涉及一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]海洋波浪能的能源发电和电能储存因其能满足大范围地区的电能需求而备受研宄人员的青睐，江河、湖泊这种相对平静的水面，其水浪的能量是一种小型能源，因而在发电和储能方面的研宄受到忽视，事实上，小型能源能量的收集和存储也意义重大，得到的电能功率小、安全性高，可以广泛应用于小电压供电，这种开发和应用，可以减轻国家的能源负担。
[0003]现有技术中公开了适应在江河和湖泊上作业的水浪发电装置，利用可感应水面细微水浪的浮板，并通过多级增速齿轮传动机构将汇总的转动传递至发电机的转轴，从而得到持续不断的电能供应，该电能是一种直流电能，可将其存储起来，用于小电压供电。
[0004]现有的应用于水浪发电装置的储能系统，通常是将发电机输出端的电信号通过整流后直接存储，未考虑引起江河和湖泊起水浪的因素是风、水流及其它，这些因素的频率具有不确定性，使得发电机的输出端产生不规则的电信号，不在储能系统处理范围内的电信号则被忽略，未能收集、存储起来，其次，现有水浪发电装置的储能系统本身会产生电能损耗，因此，需要一种既能最大化存储电能，又能将自身电能损耗最小化的水浪发电装置的电能存储系统。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法，解决现有水浪发电装置的储能系统的储能效率低的问题。
[0006]本发明通过以下技术方案解决上述问题:
[0007]一种水浪发电装置的电能存储系统，包括有单片机模块、升降压模块和至少一组充电保护电路；
[0008]所述升降压模块由升压子模块、降压子模块和继电器子模块组成；所述继电器子模块的一路输入端与单片机模块的输出端连接，继电器子模块的另一路输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接，继电器子模块的一路输出端与升压子模块的输入端连接，继电器子模块的另一路输出端与降压子模块的输入端连接；所述升压子模块的输出端与所述降压子模块的输出端是同一端点，为升降压模块的输出端；所述升降压模块的输出端与至少一组充电保护电路的输入端连接；
[0009]所述单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接；
[0010]每组充电保护电路包括有充电降压保护子模块、至少一个充放电保护子模块和至少一个蓄电电池；其中，充放电保护子模块与蓄电电池的个数相同；充电降压保护子模块的输入端与升降压模块的输出端连接，充电降压保护子模块的输出端与至少一个充放电保护子模块的输入端连接，充放电保护子模块的输出端与蓄电电池的充电端连接，各充放电保护子模块串联连接。
[0011]进一步地，还包括功率显示电路，该功率显示电路包括有采样电阻、运算放大器和显示器；其中，采样电阻串接在升降压模块的输出端与充电保护电路的输入端之间，采样电阻的采样输出端经运算放大器连接单片机模块的输入端，单片机模块的输出端连接显示器。
[0012]进一步地，所述充电保护电路还包括稳压子模块；稳压子模块的输入端与蓄电电池的放电端连接，稳压子模块的输出端与外部用电电源输入端连接；稳压子模块的输入端和输出端分别与单片机模块的输入端连接，便于单片机模块采集稳压子模块输入端和输出端的电信号。
[0013]所述升压子模块包括电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、二极管Dl、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电感L1、电感L2、电感L3、滑动变阻器RPl以及开关电源控制器Ul ;其中，电容Cl并联在Vin和COM两个端口之间，Vin与继电器子模块的一路输出端连接，COM与地连接，二极管Dl与电容Cl并联，二极管Dl的负极与开关电源控制器Ul的IN端连接，二极管Dl的负极与电感LI的一端连接，二极管Dl的正极与COM端连接，开关电源控制器Ul的CMPEN端与电阻R1、电容C2串接后与COM端连接，开关电源控制器Ul的接地端与COM端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电感LI的另一端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电容C3串接后与二极管D2的正极连接，二极管D2的正极与电感L2串接后与COM端连接，二极管D2的负极与滑动变阻器RPl串接后与开关电源控制器Ul的FB端连接，开关电源控制器Ul的FB端与电阻R2串接后与COM端连接；二极管D2的负极与电感L3、电容C4串接后与COM端连接，Vout与充电降压子模块的输入端连接；所述升压子模块和降压子模块的电路结构完全相同。
[0014]所述充电降压保护子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管LED1、发光二极管LED2、电容C5、电容C6、电容C7、电感L4、二极管D3、滑动变阻器RP2以及充电管理芯片U2 ；Vinl与Vout连接，COM端与升压子模块中的COM端连接，Vinl与电阻R3的一端连接，电阻R3的一端与降压子模块中与Vout位置对应的输出端连接，电阻R3的一端与充电管理芯片U2的VIN端连接，电阻R3的另一端与发光二极管LEDl和发光二极管LED2的正极连接；发光二级管LEDl的负极与充电管理芯片U2的STDBY端连接；发光二级管LED2的负极与充电管理芯片U2的CHRG端连接；充电管理芯片U2的LX端与电感L4串接后与充电管理芯片U2的VS端连接，充电管理芯片U2的LX端与二极管D3的负极连接，充电管理芯片U2的VS端与电容C6串接后与COM端连接，C7与C6并联，充电管理芯片U2的VS端与电阻R4串接后与充电管理芯片U2的BAT端连接，充电管理芯片U2的BAT端与二极管D3的正极连接，充电管理芯片U2的BAT端与滑动变阻器RP2、电阻R5串接后与COM端连接，充电管理芯片U2的CS端与VREG端连接后与电容C5串接，再与充电管理芯片U2的RTRICK端、TS端和GND端连接，充电管理芯片U2的GND端与COM端连接，Voutl与单片机模块输入端连接，Vout2与蓄电电池的充电端连接。
[0015]一种水浪发电装置的电能存储系统的控制方法为:
[0016]I)单片机模块存储了升降压模块输出端的参照电压值Utl，充电时，发光二极管LED2发光，单片机模块采集外部水浪发电装置的电机输出端的电压，将该电压与Utl比较，若小于等于U。，单片机模块发送控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通升压子模块，调节滑动变阻器RP1，在升压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；若大于U ^，单片机模块发出控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通降压子模块，调节降压子模块中与滑动变阻器RPl位置对应的滑动变阻器，在降压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；
[0017]2)在升降压模块的输出端电压值为Utl后，调节滑动变阻器RP2以及在各充电降压保护子模块中与滑动变阻器RP2位置对应的滑动变阻器，将各充电降压保护子模块输出端的电压校准至U1,仏为充电降压保护子模块的输出端参照电压值；
[0018]3)在各充电降压保护子模块的输出端电压达到U1后，充放电保护子模块开始保护蓄电电池的充放电，防止蓄电电池同时进行充电和放电；
[0019]4)在充电过程中，单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算充电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率；充电满后，发光二极管LED2灭，发光二极管LEDl发光；
[0020]5)放电时，稳压子模块将蓄电电池放电端的电压进行稳压，为外部用电提供电源输入；在放电过程中，单片机模块采集稳压子模块输出端的电压和电流以及稳压子模块输入端的电压和电流，计算放电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率。
[0021]本发明的优点与效果是:
[0022]本发明提供一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法，针对在江河和湖泊上作业的水浪发电装置产生的电信号不稳定的特点，设置了升降压模块，用于把低于参照电压值和高于参照电压值的电压调节至参照电压值，便于存储，针对电能存储系统本身的电能损耗高的问题提出并联多组充电保护电路的方案，且采取了各组充电保护电路中多个充放电保护子模块串联的方案进一步减少电能损耗，能很好地解决现有水浪发电装置的储能系统的储能效率低的问题。
【附图说明】
[0023]图1为本发明原理框图。
[0024]图2为本发明中升压子模块的电路图。
[0025]图3为本发明中充电降压保护子模块的电路图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0027]图1给出了本发明一实施例的原理框图，图2给出了本发明一实施例升降压模块中升压子模块的电路图，图3给出了本发明一实施例充电保护电路中充电降压保护子模块的电路 图。
[0028]一种水浪发电装置的电能存储系统，包括单片机模块、升降压模块、功率显示电路以及至少一组充电保护电路。
[0029]升降压模块由升压子模块、降压子模块和继电器子模块组成；继电器子模块的一路输入端与单片机模块的输出端连接，继电器子模块的另一路输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接，继电器子模块的一路输出端与升压子模块的输入端连接，继电器子模块的另一路输出端与降压子模块的输入端连接；升压子模块的输出端与降压子模块的输出端是同一端点，为升降压模块的输出端；升降压模块的输出端与至少一组充电保护电路的输入端连接；单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接。
[0030]升压子模块和降压子模块的核心芯片均为开关电源控制器，在升压子模块的电路图中标号为U1。开关电源控制器的型号为LM2577，LM2577内部具有过流、低压、温度保护功能，以电流模式工作提高线性调节、电流限制、检测电阻部分的灵敏度，避免过大的启动电流损坏电路，最大输出电流为3A，最大电压为65V。降压子模块与升压子模块的电路结构完全相同，在参数设置上有不同，具体的参数设置可参照LM2577的芯片手册。升降压模块输出端的参照电压值为Utl，本发明升压子模块和降压子模块的输出端参照电压值Utl为12V，单片机模块存储该值，当外部水浪发电装置的电机输出端的电压小于等于12V时，单片机模块通过继电器子模块控制升压子模块工作，否则，单片机模块通过继电器子模块控制降压子模块工作。根据LM2577的芯片手册可知I号引脚为CMPEN耦合端，2号引脚为FB反馈端，3号引脚为接地端，4号引脚为SW开关输出端，5号引脚为IN电源输入端。
[0031]进一步地，升压子模块包括电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、二极管Dl、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电感L1、电感L2、电感L3、滑动变阻器RPl以及开关电源控制器Ul:电容Cl并联在Vin和COM两个端口之间，Vin与继电器子模块的一路输出端连接，COM与地连接，二极管Dl与电容Cl并联，二极管Dl的负极与开关电源控制器Ul的IN端连接，二极管Dl的负极与电感LI的一端连接，二极管Dl的正极与COM端连接，开关电源控制器Ul的CMPEN端与电阻R1、电容C2串接后与COM端连接，开关电源控制器Ul的接地端与COM端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电感LI的另一端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电容C3串接后与二极管D2的正极连接，二极管D2的正极与电感L2串接后与COM端连接，二极管D2的负极与滑动变阻器RPl串接后与开关电源控制器Ul的FB端连接，开关电源控制器Ul的FB端与电阻R2串接后与COM端连接；二极管D2的负极与电感L3、电容C4串接后与COM端连接，Vout与充电降压子模块的输入端连接；所述升压子模块和降压子模块的电路结构完全相同。
[0032]升降压模块用于对外部水浪发电装置的电机输出端的电压进行升压或降压处理，继电器子模块受单片机模块控制，连通外部水浪发电装置的电机输出端与升压子模块的输入端或降压子模块的输入端。
[0033]为了使得系统的充电效率和放电效率直观可见，设置了功率显示电路。功率显示电路包括有采样电阻、运算放大器和显示器:采样电阻串接在升降压模块的输出端与充电保护电路的输入端之间，采样电阻的采样输出端经运算放大器连接单片机模块的输入端，单片机模块的输出端连接显示器。采样电阻为0.22 Ω，对充电降压保护子模块输入端的电压和电流不会产生太大的影响，用于采样充电降压保护子模块输入端的电流；运算放大器将该电流放大至外部水浪发电装置电机输出端电流的大小后传输给单片机，用于计算系统的充电效率。单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算系统的充电效率，并通过显示器显示。
[0034]单片机模块的功能在于对外部水浪发电装置的电机输出端的电压进行判断，控制升压子模块或降压子模块工作，采集充电降压保护子模块输出端和输入端的电压电流，计算充电效率，采集稳压子模块输出端和输入端的电压电流，计算放电效率，并控制显示器显示充电效率和放电效率。
[0035]每组充电保护电路包括有充电降压保护子模块、稳压子模块、至少一个充放电保护子模块和至少一个蓄电电池:充放电保护子模块与蓄电电池的个数相同；充电降压保护子模块的输入端与升降压模块的输出端连接，充电降压保护子模块的输出端与至少一个充放电保护子模块的输入端连接，充放电保护子模块的输出端与蓄电电池的充电端连接，各充放电保护子模块串联连接；稳压子模块的输入端与蓄电电池的放电端连接，稳压子模块的输出端与外部用电电源输入端连接，稳压子模块的输入端和输出端与单片机模块的输入端连接，便于单片机模块采集稳压子模块输入端和输出端的电信号。上述蓄电电池为锂电池。
[0036]充电降压保护子模块有两种选定模式，分别对应单节锂电池和双节锂电池，充电截止电压分别为4.2V和8.4V。充电降压保护子模块中的核心芯片为充电管理芯片，标号为U2，芯片型号为TP5100。TP5100的1、4、5、16号引脚为VIN输入电压正输入端，2、3号引脚为LX内置PMOSFET功率管漏极连接点，6号引脚为PWR_ON-电源切换控制引脚，7号引脚为GND接地端，8号引脚为VS输出电流检测的正极输入端，9号引脚为BAT电池电压检测端，10号引脚为VREG内部电源端，11号引脚为TS电池温度检测输入端，12号引脚为RTRICK涓流预充电流设置端，13号引脚为CS片选端，14号引脚为STDBY电池充电完成指示端，15号引脚为CHRG充电状态指示端。TP5100内置输入过流、欠压保护、芯片过温保护、短路保护、电池温度监控、电池反接保护，对电池充电分为涓流预充、恒流、恒压三个阶段，涓流预充电电流、恒流充电电流都通过外部电阻调整，最大充电电流达2A，TP5100采用频率400kHz的开关工作模式使它可以使用较小的外围器件，并在大电流充电中仍保持较小的发热量。充电降压保护子模块的作用在于为单节锂电池或双节锂电池提供降压保护，每个充电降压保护子模块的保护对象为单节锂电池或者双节锂电池。
[0037]进一步地，充电降压保护子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管LED1、发光二极管LED2、电容C5、电容C6、电容C7、电感L4、二极管D3、滑动变阻器RP2以及充电管理芯片U2:Vinl与Vout连接，COM端与升压子模块中的COM端连接，Vinl与电阻R3的一端连接，电阻R3的一端与降压子模块中与Vout位置对应的输出端连接，电阻R3的一端与充电管理芯片U2的VIN端连接，电阻R3的另一端与发光二极管LEDl和发光二极管LED2的正极连接；发光二级管LEDl的负极与充电管理芯片U2的STDBY端连接；发光二级管LED2的负极与充电管理芯片U2的CHRG端连接；充电管理芯片U2的LX端与电感L4串接后与充电管理芯片U2的VS端连接，充电管理芯片U2的LX端与二极管D3的负极连接，充电管理芯片U2的VS端与电容C6串接后与COM端连接，C7与C6并联，充电管理芯片U2的VS端与电阻R4串接后与充电管理芯片U2的BAT端连接，充电管理芯片U2的BAT端与二极管D3的正极连接，充电管理芯片U2的BAT端与滑动变阻器RP2、电阻R5串接后与COM端连接，充电管理芯片U2的CS端与VREG端连接后与电容C5串接，再与充电管理芯片U2的RTRICK端、TS端和GND端连接，充电管理芯片U2的GND端与COM端连接，Voutl与单片机模块输入端连接，Vout2与蓄电电池的充电端连接。
[0038]充放电保护子模块核心芯片为DWOl和8205A。DffOl是一款单节可充电锂电池保护集成电路，具有过充、过放、过流及短路保护功能；8205A是共漏极N沟道增强型功率场效应管，具有快速开关、超低导通电阻和高性价比的特点，适用于设计电池保护或低压开关的电路。充放电保护子模块用于监测锂电池充电、放电的过程，能防止锂电池在充电的同时进行放电。
[0039]稳压子模块的核心芯片为LM2596。LM2596是一种3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，具有完善的保护电路，如电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。稳压子模块的用于将蓄电电池放电端的电压稳定至5V，为外部用电负载充电。
[0040]稳压子模块的输出端可以通过开关与单片机模块及显示器的电源端连接，用于在放电时给单片机模块和显示器供电。系统自带电源模块和稳压子模块的输出端均是通过开关与单片机模块及显示器的电源端连接，充电时使用系统自带电源，放电时可通过开关选择使用系统自带的电源模块，或是使用稳压子模块输出端提供的电源。
[0041]一种水浪发电装置的电能存储系统的控制方法为:
[0042]I)单片机模块存储了升降压模块输出端的参照电压值Utl，充电时 ，发光二极管LED2发光，单片机模块采集外部水浪发电装置的电机输出端的电压，将该电压与Utl比较，若小于等于U。，单片机模块发送控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通升压子模块，调节滑动变阻器RP1，在升压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；若大于U ^，单片机模块发出控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通降压子模块，调节降压子模块中与滑动变阻器RPl位置对应的滑动变阻器，在降压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；
[0043]2)在升降压模块的输出端电压值为Utl后，调节滑动变阻器RP2以及在各充电降压保护子模块中与滑动变阻器RP2位置对应的滑动变阻器，将各充电降压保护子模块输出端的电压校准至U1,仏为充电降压保护子模块的输出端参照电压值；
[0044]3)在各充电降压保护子模块的输出端电压达到仏后，充放电保护子模块开始保护蓄电电池的充放电，防止蓄电电池同时进行充电和放电；
[0045]4)在充电过程中，单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算充电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率；充电满后，发光二极管LED2灭，发光二极管LEDl发光；
[0046]5)放电时，稳压子模块将蓄电电池放电端的电压进行稳压，为外部用电提供电源输入；在放电过程中，单片机模块采集稳压子模块输出端的电压和电流以及稳压子模块输入端的电压和电流，计算放电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率。
[0047]经多次试验对比，本发明较之于其它水浪发电装置的储能系统的放电效率高出47%，放电效率高出10%。
【主权项】
1.一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于: 包括有单片机模块、升降压模块和至少一组充电保护电路； 所述升降压模块由升压子模块、降压子模块和继电器子模块组成；所述继电器子模块的一路输入端与单片机模块的输出端连接，继电器子模块的另一路输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接，继电器子模块的一路输出端与升压子模块的输入端连接，继电器子模块的另一路输出端与降压子模块的输入端连接；所述升压子模块的输出端与所述降压子模块的输出端是同一端点，为升降压模块的输出端；所述升降压模块的输出端与至少一组充电保护电路的输入端连接； 所述单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接； 所述单片机模块的输入端与外部水浪发电装置的电机输出端连接； 每组充电保护电路包括有充电降压保护子模块、至少一个充放电保护子模块和至少一个蓄电电池；其中，充放电保护子模块与蓄电电池的个数相同；充电降压保护子模块的输入端与升降压模块的输出端连接，充电降压保护子模块的输出端与至少一个充放电保护子模块的输入端连接，充放电保护子模块的输出端与蓄电电池的充电端连接，各充放电保护子模块串联连接。2.根据权利要求1所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于:还进一步包括功率显示电路，该功率显示电路包括有采样电阻、运算放大器和显示器；其中，采样电阻串接在升降压模块的输出端与充电保护电路的输入端之间，采样电阻的采样输出端经运算放大器连接单片机模块的输入端，单片机模块的输出端连接显示器。3.根据权利要求1所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于:所述充电保护电路还进一步包括稳压子模块；稳压子模块的输入端与蓄电电池的放电端连接，稳压子模块的输出端与外部用电电源输入端连接；稳压子模块的输入端和输出端分别与单片机模块的输入端连接，便于单片机模块采集稳压子模块输入端和输出端的电信号。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于: 所述升压子模块包括电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、二极管Dl、二极管D2、电阻Rl、电阻R2、电感L1、电感L2、电感L3、滑动变阻器RPl以及开关电源控制器Ul ； 电容Cl并联在Vin和COM两个端口之间，Vin与继电器子模块的一路输出端连接，COM与地连接，二极管Dl与电容Cl并联，二极管Dl的负极与开关电源控制器Ul的IN端连接，二极管Dl的负极与电感LI的一端连接，二极管Dl的正极与COM端连接，开关电源控制器Ul的CMPEN端与电阻R1、电容C2串接后与COM端连接，开关电源控制器Ul的接地端与COM端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电感LI的另一端连接，开关电源控制器Ul的SW端与电容C3串接后与二极管D2的正极连接，二极管D2的正极与电感L2串接后与COM端连接，二极管D2的负极与滑动变阻器RPl串接后与开关电源控制器Ul的FB端连接，开关电源控制器Ul的FB端与电阻R2串接后与COM端连接；二极管D2的负极与电感L3、电容C4串接后与COM端连接，Vout与充电降压子模块的输入端连接； 所述升压子模块和降压子模块的电路结构完全相同。5.根据权利要求4所述的一种水浪发电装置的电能存储系统，其特征在于: 所述充电降压保护子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管LED1、发光二极管LED2、电容C5、电容C6、电容C7、电感L4、二极管D3、滑动变阻器RP2以及充电管理芯片U2 ； Vinl与Vout连接，COM端与升压子模块中的COM端连接，Vinl与电阻R3的一端连接，电阻R3的一端与降压子模块中与Vout位置对应的输出端连接，电阻R3的一端与充电管理芯片U2的VIN端连接，电阻R3的另一端与发光二极管LEDl和发光二极管LED2的正极连接；发光二级管LEDl的负极与充电管理芯片U2的STDBY端连接；发光二级管LED2的负极与充电管理芯片U2的CHRG端连接；充电管理芯片U2的LX端与电感L4串接后与充电管理芯片U2的VS端连接，充电管理芯片U2的LX端与二极管D3的负极连接，充电管理芯片U2的VS端与电容C6串接后与COM端连接，C7与C6并联，充电管理芯片U2的VS端与电阻R4串接后与充电管理芯片U2的BAT端连接，充电管理芯片U2的BAT端与二极管D3的正极连接，充电管理芯片U2的BAT端与滑动变阻器RP2、电阻R5串接后与COM端连接，充电管理芯片U2的CS端与VREG端连接后与电容C5串接，再与充电管理芯片U2的RTRICK端、TS端和GND端连接，充电管理芯片U2的GND端与COM端连接，Voutl与单片机模块输入端连接，Vout2与蓄电电池的充电端连接。6.基于权利要求1所述的一种水浪发电装置的电能存储系统的控制方法，其特征在于: 1)单片机模块存储了升降压模块输出端的参照电压值Utl，充电时，发光二极管LED2发光，单片机模块采集外部水浪发电装置的电机输出端的电压，将该电压与Utl比较，若小于等于U。，单片机模块发送控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通升压子模块，调节滑动变阻器RP1，在升压子模块的输出端电压为Utl后停止调节；若大于Utl，单片机模块发出控制信号给继电器子模块，继电器子模块接通降压子模块，调节降压子模块中与滑动变阻器RPl位置对应的滑动变阻器，在降压子模块的输出端电压为Utl后停止调节； 2)在升降压模块的输出端电压值为Utl后，调节滑动变阻器RP2以及在各充电降压保护子模块中与滑动变阻器RP2位置对应的滑动变阻器，将各充电降压保护子模块输出端的电压校准至U1,仏为充电降压保护子模块的输出端参照电压值； 3)在各充电降压保护子模块的输出端电压达到仏后，充放电保护子模块开始保护蓄电电池的充放电，防止蓄电电池同时进行充电和放电； 4)在充电过程中，单片机模块采集充电降压保护子模块输出端的电压和电流以及充电降压保护子模块输入端的电压和电流，计算充电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率；充电满后，发光二极管LED2灭，发光二极管LEDl发光； 5)放电时，稳压子模块将蓄电电池放电端的电压进行稳压，为外部用电提供电源输入；在放电过程中，单片机模块采集稳压子模块输出端的电压和电流以及稳压子模块输入端的电压和电流，计算放电效率，功率显示电路的显示器显示充电效率。
【专利摘要】本发明提供一种水浪发电装置的电能存储系统及其控制方法，针对在江河和湖泊上作业的水浪发电装置产生的电信号不稳定的特点，设置了升降压模块，用于把低于参照电压值和高于参照电压值的电压调节至参照电压值，便于存储，针对电能存储系统本身的电能损耗高的问题提出并联多组充电保护电路的方案，且采取了各组充电保护电路中多个充放电保护子模块串联的方案进一步减少电能损耗，能很好地解决现有水浪发电装置的储能系统的储能效率低的问题。本发明储能效率高，用户还能直观了解系统性能，利于推广应用。
【IPC分类】H02J7/00, H02J7/14
【公开号】CN104901392
【申请号】CN201510355758
【发明人】李祖裕, 蒙奕多, 刘桂艳, 李俊, 刘浩
【申请人】广西师范大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月25日
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