[發明專利]一種太陽能飛行器集群化光儲供電系統

在審

• 申請號: 202010895652.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112104063A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 朱立宏;左志強;呼文韜;李釧;呂冬翔;于智航;張志成;孫國瑞
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所;天津大學
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

本發明公開了一種太陽能飛行器集群化光儲供電系統，屬于光儲供電系統技術領域，包括光伏電池；其特征在于：至少還包括根據功率需求輸出需求功率的M個智能電源模塊、將N個智能電源模塊進行串并聯的串并聯供電模塊、根據負載的需求進而控制串并聯供電網工作狀態的出力系數調節模塊；所述光伏電池根據參數等級不同劃分為多個光伏電池子模塊；每個智能電源模塊包括：光伏功率輸入控制單元，基于光伏最大功率點跟蹤算法，獲取光伏功率并傳遞到儲能單元及負載；儲能單元，在滿足負載需求的前提下，將剩余的光伏能量儲存起來；功率輸出控制單元，實現穩壓輸出。

技術領域

本發明屬于太陽能飛行器供電技術領域，具體涉及一種太陽能飛行器集群化光儲供電系統。

背景技術

太陽能飛行器是使用太陽能作為主要能量來源的，可在高空長時連續飛行的無人駕駛飛機。由于太陽能飛行器具有飛行高度高，滯空時間長，運行成本低等優勢，在軍事偵察、巡邏預警、高空通信中繼、環境監測、科學研究等領域具有廣闊的應用前景，是臨近空間超長航時飛行器的一個重要發展方向。

飛行器能源系統需要兼顧能量平衡、功率平衡、重量平衡三方面要求。能量平衡是指能源系統提供的能量等于飛行消耗的能量，功率平衡是指能源系統輸出功率等于系統需用功率，重量平衡是指太陽能飛行器的升力等于其本身的重力。上述三個平衡要求，使得太陽能飛行器供電系統設計與無人機總體設計產生了高相關度和復雜度。實際太陽能飛行器供電系統設計需要考慮電源系統重量及能量損耗的約束、負載特性多種多樣、環境因素復雜多變等問題，為供電系統設計和控制帶來極大挑戰。

現有太陽能飛行器光儲供電系統的典型結構照搬地面電網的集中式光儲供電系統結構，雖然技術成熟，但缺乏靈活性。為了克服集中式光儲供電系統的弱點，需要一種網絡化、一體化的供電系統設計方法，滿足供電系統靈活配置及可靠供電的需求，保障系統安全可靠運行。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題，提供一種太陽能飛行器集群化光儲供電系統，保證光儲供電系統穩定高效運行。

本發明的目的是提供一種太陽能飛行器集群化光儲供電系統，包括：

光伏電池；

根據功率需求輸出需求功率的M個智能電源模塊；

將N個智能電源模塊進行串并聯的串并聯供電模塊、根據負載的需求進而控制串并聯供電網工作狀態的出力系數調節模塊；M和N均為大于2的自然數，且M不小于N；其中，

所述光伏電池根據參數等級不同劃分為多個光伏電池子模塊；

每個智能電源模塊包括：

光伏功率輸入控制單元，基于光伏最大功率點跟蹤算法，獲取光伏功率并傳遞到儲能單元及負載；

儲能單元，在滿足負載需求的前提下，將剩余的光伏能量儲存起來；

功率輸出控制單元，實現穩壓輸出。

進一步，所述參數等級包括電壓等級和功率等級；。

進一步，每個智能電源模塊還包括彼此進行數據交互的通信模塊。

進一步，所述功率輸出控制單元包括DC/DC單元，所述功率輸出控制單元通過負反饋調節控制方法實現單模塊的穩壓輸出。

進一步，對于串聯的多個智能電源模塊，通過調節各輸出電壓實現不同模塊按指定比例輸出功率。

進一步，對于并聯輸出的多個智能電源模塊，通過下垂控制方法實現輸出功率比例的調節。

進一步，所述M個智能電源模塊組成m×n的電源陣列，其中，n個智能電源模塊串聯為一組，組成一個可控的直流電壓源，經過緩沖電感與系統直流母線連接，m個智能電源模塊組串并聯構成一個智能電源模塊陣列，通過母線向負荷供電；m和n均為自然數。