[實(shí)用新型]風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中蓄電池智能控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220602045.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN202997605U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王超;李剛俊;邱士安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 成都惠迪專利事務(wù)所 51215
• 代理人: 王建國

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)。

背景技術(shù)

鉛酸蓄電池主要由正極板、負(fù)極板、硫酸、隔板、槽、蓋組成，在小型風(fēng)光互補(bǔ)控制系統(tǒng)中采用的蓄電池屬于免維護(hù)的蓄電池。蓄電池的充、放電過程就是電能和化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)換的過程，但在實(shí)際情況下，這種能量轉(zhuǎn)化的效率并未達(dá)到100％，主要是因?yàn)樾铍姵氐臉O板在此期間出現(xiàn)了極化現(xiàn)象，消耗了一部分能量。因此研究蓄電池的充、放電過程對(duì)于準(zhǔn)確了解和把握電池容量對(duì)風(fēng)光控制系統(tǒng)來講非常重要。

通常鉛酸蓄電池在一定電流和溫度下進(jìn)行充電和放電時(shí)，都是用曲線來表示電池的端電壓，以及電解液的濃度和溫度隨時(shí)間的變化。這些曲線稱為電池的特性曲線。特性曲線因電池極板種類不同而有差異，在電池的出廠說明書中，廠家均會(huì)給出產(chǎn)品的充、放電特性曲線。根據(jù)這些曲線，用戶可以有效地了解電池的運(yùn)行機(jī)理，并基于此通過電池的一些特征量估測(cè)其電容量。特別是蓄電池的開路電壓在一定程度上反映了電池的剩余容量。鉛酸蓄電池在充、放電過程中，端電壓的變化情況可以表示成：

充電：U=E+η₊+η_-+IR

放電：U=E-η₊-η_--IR

式中，U為充、放電過程中電池的端電壓，I為充、放電電流，R為電池內(nèi)阻，η₊為正極板超電勢(shì)，η_-為負(fù)極板超電勢(shì)，上述端電壓方程式中的η₊，η_-包含著電化學(xué)極化和濃度差極化因素。而影響蓄電池容量的因素很多諸如：蓄電池內(nèi)阻的動(dòng)態(tài)變化，電解液密度變化，電池工作環(huán)境溫度等等,對(duì)電池容量的準(zhǔn)確判斷對(duì)整個(gè)設(shè)備的效率影響很大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中蓄電池智能控制裝置，能夠依據(jù)風(fēng)能、太陽能發(fā)電部分的情況實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制對(duì)蓄電池的充電。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中蓄電池智能控制裝置，其特征在于，包括下述部分：前級(jí)檢測(cè)電路，連接太陽能發(fā)電部分的輸出端和風(fēng)能發(fā)電部分的輸出端；后級(jí)檢測(cè)電路，帶有蓄電池檢測(cè)接口；PWM輸出電路，與前級(jí)檢測(cè)電路、后級(jí)檢測(cè)電路和核心控制模塊連接；核心控制模塊，與前級(jí)檢測(cè)電路、后級(jí)檢測(cè)電路和PWM輸出電路連接。

本實(shí)用新型的有益效果是，能夠依據(jù)風(fēng)能和太陽能發(fā)電部分的狀況準(zhǔn)確控制蓄電池充電過程，提高發(fā)電效率和對(duì)電池的高效管理和保護(hù)。可以對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的重要儲(chǔ)能元件—電池進(jìn)行最優(yōu)的保護(hù)以及對(duì)能源的最大化的利用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本模型圖。

圖3是帶了閾值的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，本實(shí)用新型由四個(gè)功能模塊組成：包含控制器CPU的核心控制電路、前級(jí)檢測(cè)電路、后級(jí)檢測(cè)電路和PWM輸出電路構(gòu)成。

前級(jí)檢測(cè)電路用于檢測(cè)風(fēng)能發(fā)電部分和太陽能發(fā)電部分的工作狀態(tài)；

后級(jí)檢測(cè)電路用于檢測(cè)蓄電池的狀態(tài)；

PWM輸出電路用于控制充電電壓和電流；

每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，通過控制CPU對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作：當(dāng)風(fēng)機(jī)和太陽能電池板正常工作輸出時(shí)，由硬件電路對(duì)其輸出進(jìn)行隔離而互不影響，其后續(xù)工作過程為：首先檢測(cè)該電壓能否達(dá)到電池的充電要求，在滿足基本充電要求的情況下通過控制器對(duì)電池兩端的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在得到蓄電池準(zhǔn)確容量的條件下，通過PWM輸出電路控制充電電壓和電流，對(duì)電池進(jìn)行充電，同時(shí)控制CPU實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載的工作電流和當(dāng)前蓄電池的容量來對(duì)整個(gè)風(fēng)光發(fā)電控制系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)智能充放電控制。因此本實(shí)用新型提出了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及特定電池在不同狀態(tài)所處的不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的方法對(duì)電池容量實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的判斷，進(jìn)而提高發(fā)電效率和對(duì)電池的高效管理和保護(hù)。

本實(shí)用新型的核心控制電路采取人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行計(jì)算和控制。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由神經(jīng)元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相連構(gòu)成，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本模型如圖2所示。

在圖2中，輸入經(jīng)過神經(jīng)元之間的連接值和傳遞函數(shù)得到輸出，再與目標(biāo)值比較，根據(jù)其差值信息，反饋回來根據(jù)一定的算法來進(jìn)行神經(jīng)元之間連接值的調(diào)整。這也構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用機(jī)理。