專利名稱：一種基于水能儲能的裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬儲能裝置技術領域，特別是涉及一種基于水能儲能的裝置。
背景技術：
目前在世界范圍內人們已經將小容量圓柱型的鋰電池采用并聯的方式進行容量的組合，以實現容量的擴大，這已經成為發展的趨勢，因此能量的聚集和儲能系統的能量擴大已經不再是一件很艱難的事情。超級電容的產業化進程，推動了這種能將電量進行快進快出傳遞的發展，在數秒或毫秒級的時間段內能將能量實現快速轉移和傳遞。當超級電容中的能量達到上限時，通過電子電路即將能量傳輸至大容量的儲能電池中，以增加能量的累積。由于超級電容和大功率大容量電池的發展，因此，那些不被人們所看好的，極不穩定的，斷續的電能采集也變成了現實。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種安置在海河中，無需攔河筑壩，施工簡單投入小的基于水能儲能的裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種基于水能儲能的裝置，包括主控制器、水能發電調節控制器和若干個涓流處理與存儲器，所述的若干個涓流處理與存儲器并聯后依次與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的主控制器分別與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的水能發電調節控制器與主控制器相連，所述的充電控制器和逆變控制器分別通過接觸器和接觸器與外部線網聯通。所述的主控制器采用DSP+FPGA構建，實現自動控制和參數調節，完成所述裝置的所有功能的綜合調度和輸出，包括水能轉換過程中的旋轉葉輪調節其算法。所述的主控制器還實現對電池儲能系統、超級電容動態參數的管理，即BMS系統功能實現；所述的主控制器還實現人機界面的控制，負責人與設備的交互界面。所述的水能發電調節控制器采集前端轉換裝置獲得的能量，然后輸出水能轉換旋轉葉輪的角度調整，調整的優化參數由DSP與FPGA組合后演算得出，然后由通訊系統負責傳遞參數。所述的涓流處理與存儲器將微小、不穩定、斷續的能量進行采集，當系統前端得到的能量不足以滿足額定需求時，系統通過前端的低壓超級電容模組實現能量的累加和暫存。所述的前置適配超級電容將低壓模式經過組合完成向高壓的轉換，用以向后續電路提供足夠的功率和能量。所述的電量平衡處理器使超級電容進行電壓平衡，將過多能量的部分轉移至低能量部分，系統將處于相對平衡狀態。
所述的充電控制器是一個DC/DC充電裝置，實現將超級電容上的能量進行轉移， 轉移至儲能電池組上，并進行保存。所述的超級電容與動力電池組用以保存完整的能量系統，其電壓等級系處于等待逆變的狀態，隨時可以向電網逆變所需的電能，所有逆變過程將由DSP+FPGA實現調控。所述的超級電容的單體容量是4000F/2. 7V。有益效果本發明針對了在水域中，利用水流的能量，進行發電；當有波浪產生時也能通過系統的整合，將這些電能采集進來，而且這些裝置被安置在海河中，其無需攔河筑壩，施工簡單投入相對較小，因此為大多數的人所接受。在能量的轉換和傳遞過程較多地采用了超級電容、儲能電池、DC/DC，以及最后并網用到的DC/AC功率逆變器。本發明為水域發電所用，但也同時能為其它種類的能源系統提供儲能，因此本發明是一個通用的儲能系統。
圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明主控制器的原理圖。圖3為本發明主控制器的流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。如圖1-3所示，本發明包括主控制器1、水能發電調節控制器3和若干個涓流處理與存儲器4，所述的若干個涓流處理與存儲器4并聯后依次與前置適配超級電容5、電量平衡處理器6、充電控制器7、超級電容與動力電池組8、逆變控制器9相連，所述的主控制器1 分別與前置適配超級電容5、電量平衡處理器6、充電控制器7、超級電容與動力電池組8、逆變控制器9相連，所述的水能發電調節控制器3與主控制器1相連，所述的充電控制器7和逆變控制器9分別通過接觸器10和接觸器11與外部線網聯通。主控制器1，采用了 DSP+FPGA的構建，實現自動控制和參數調節，所有調節過程參數都由其完成。本控制器完成了所有功能的綜合調度和輸出。水能轉換過程中的旋轉葉輪調節其算法也由其完成。在主控制器1中還實現對電池儲能系統、超級電容動態參數的管理，即所謂的BMS 系統功能實現。儲能系統的控制和狀態管理在本系統中為能量的存儲以及電池的壽命延長是非常重要的。在本裝置中，一個人機界面的控制，負責人與設備的交互界面，也是由其實現。水能發電調節控制器3是本控制器內容的核心之一，在調節過程中，由系統負責采集前端轉換裝置獲得的能量，然后輸出水能轉換旋轉葉輪的角度調整，調整的優化參數由DSP與FPGA組合后演算得出，然后由通訊系統負責傳遞參數。
涓流處理與存儲器4是能將微小、不穩定、斷續的能量進行采集的重要部分，當系統前端得到的能量不足以滿足額定需求時，系統通過前端的低壓超級電容模組實現能量的累加和暫存。前置適配超級電容5為串聯方式，其目的是為了將低壓模式經過組合完成向高壓的轉換，用以向后續電路提供足夠的功率和能量。電量平衡處理器6，由于前端輸入的能量處于不穩定狀態，從電能角度很明顯，其超級電容各端的電壓是不平衡的，在本階段，將使得超級電容進行電壓平衡，將過多能量的部分轉移至低能量部分，系統將處于相對平衡狀態。充電控制器7是一個DC/DC充電裝置，實現將超級電容上的能量進行轉移，轉移至儲能電池組上，進行保存。超級電容與動力電池組8是由超級電容和儲能電池組成的電堆系統，用以保存完整的能量系統，其電壓等級系處于等待逆變的狀態，隨時可以向電網逆變所需的電能。所有逆變過程將由DSP+FPGA實現調控。逆變控制器9是常規的逆變電源變換器，負責向市電網絡發送電能。其參數可以是 380V AC 或 220V AC。接觸器10是將外部線網的能量回送至儲能系統，當本接觸器在DSP的控制下閉合后，系統將會將電網的能量輸入至本系統，即所謂的在電網閑置狀態時將多余能量取回保存。接觸器11合閘后便向線網傳輸能量，即完成所謂的向電網送電。本發明的工作邏輯和狀態是這樣的，當系統運行后，系統將對前端的發電部分狀態進行檢測和監控，采用定時的方式對階段收集的能量進行分析，當發現階段能量的采集過程有跌落時，系統將啟動旋轉葉輪的調節算法，將實現動態過程的優化和控制。當前端涓流電路工作后，前端的電量達到80%時，系統將啟動DC/DC進行能量的轉移，轉移的過程即由DC/DC負責對儲能電池組進行充電。前端的涓流電路給出的能量是首先放入超級電容中，由于各個發電裝置電量的不一致性，因此將使得，端口與超級電容相對應的模組電壓失去平衡，因此系統將進行能量轉移，即所謂模組的能量平衡。后端的儲能電池的能量也受系統的管理，當電池的能量被充滿時，系統將進行逆變，即向電網進行饋送，即所謂的并網發電。當夜晚來臨，電網的電能有富裕時，在系統接受到電網調度指令后，并滿足本儲能系統的狀態特征時，系統可以將接受來自電網的低谷電，對促能系統進行能量的轉移。
權利要求
1.一種基于水能儲能的裝置，包括主控制器(1)、水能發電調節控制器⑶和若干個涓流處理與存儲器G)，其特征在于所述的若干個涓流處理與存儲器(4)并聯后依次與前置適配超級電容(5)、電量平衡處理器(6)、充電控制器(7)、超級電容與動力電池組(8)、逆變控制器(9)相連，所述的主控制器⑴分別與前置適配超級電容(5)、電量平衡處理器(6)、 充電控制器(7)、超級電容與動力電池組(8)、逆變控制器(9)相連，所述的水能發電調節控制器⑶與主控制器⑴相連，所述的充電控制器(7)和逆變控制器(9)分別通過接觸器 (10)和接觸器(11)與外部線網聯通。
2.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的主控制器(1) 采用DSP+FPGA構建，實現自動控制和參數調節，完成所述裝置的所有功能的綜合調度和輸出，包括水能轉換過程中的旋轉葉輪調節其算法。
3.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的主控制器(1) 還實現對電池儲能系統、超級電容動態參數的管理，即BMS系統功能實現；所述的主控制器 (1)還實現人機界面的控制，負責人與設備的交互界面。
4.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的水能發電調節控制器C3)采集前端轉換裝置獲得的能量，然后輸出水能轉換旋轉葉輪的角度調整，調整的優化參數由DSP與FPGA組合后演算得出，然后由通訊系統負責傳遞參數。
5.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的涓流處理與存儲器(4)將微小、不穩定、斷續的能量進行采集，當系統前端得到的能量不足以滿足額定需求時，系統通過前端的低壓超級電容模組實現能量的累加和暫存。
6.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的前置適配超級電容( 將低壓模式經過組合完成向高壓的轉換，用以向后續電路提供足夠的功率和能量。
7.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的電量平衡處理器(6)使超級電容進行電壓平衡，將過多能量的部分轉移至低能量部分，系統處于相對平衡狀態。
8.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的充電控制器 (7)是一個DC/DC充電裝置，實現將超級電容上的能量進行轉移，轉移至儲能電池組上，并進行保存。
9.根據權利要求1所述的一種基于水能儲能的裝置，其特征在于所述的超級電容與動力電池組(8)用以保存完整的能量系統，其電壓等級系處于等待逆變的狀態，隨時可以向電網逆變所需的電能，所有逆變過程將由DSP+FPGA實現調控；所述的超級電容的單體容量是 4000F/2. 7V。
全文摘要
本發明涉及一種基于水能儲能的裝置，包括主控制器、水能發電調節控制器和若干個涓流處理與存儲器，所述的若干個涓流處理與存儲器并聯后依次與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的主控制器分別與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的水能發電調節控制器與主控制器相連，所述的充電控制器和逆變控制器分別通過接觸器和接觸器與外部線網聯通。本發明安置在海河中，無需攔河筑壩，施工簡單投入小。本發明不僅為水域發電所用，同時能為其它種類的能源系統提供儲能，是一個通用的儲能系統。
文檔編號H02J3/28GK102562417SQ20111044407
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者帥鴻元, 陸政德 申請人:上海瑞華(集團)有限公司