一种闭环能量转换系统的检测及控制模块的制作方法

本发明涉及新能源，具体地说，涉及一种闭环能量转换系统的检测及控制模块。

背景技术：

1、风力发电可减少煤、石油、天然气等化石能源的浪费，有助于改善空气质量，营造良好的自然和生态环境。近年来，风力发电技术有了一定的发展，但技术仍然相对滞后，风能利用率较低。

2、风能具有极大的随机性，风向、风速经常处于变化的状态之中，难以控制，风力发电机自身缺乏可控性。在风向、风速变化剧烈时，风力发电机无法保持稳定、可靠的运行状态。

3、风力发电系统涉及到能量转换、能量储存等关键技术环节，系统构成和处理流程复杂，系统运行的可靠性和稳定性难以保证，有待提高。

4、针对现有技术的问题，本发明提供了一种闭环能量转换系统的检测及控制模块。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，所述检测及控制模块包含：

2、风速传感器，其用于对风速进行实时周期性检测；

3、电压检测与接口电路，其用于对发电机输出电压、外接储能设备电压进行实时周期性检测；

4、微处理器，其用于依据风速以及所述外接储能设备电压，确定是否生成风轮启动指令，并依据所述发电机输出电压，确定是否生成能量储存指令。

5、根据本发明的一个实施例，所述检测及控制模块包含：

6、风向传感器，其用于对风向进行实时周期性检测；

7、陀螺仪，其用于对风轮转速进行实时周期性检测。

8、根据本发明的一个实施例，所述检测及控制模块包含：

9、模拟数字转换器，其由所述微处理器控制实现所述风速传感器、所述风向传感器以及所述陀螺仪的高速、有序采集，并对采集得到的信号进行模拟/数字转换，得到数字信号；

10、电源转换模块，其用于将外部电源提供的电压转换为供所述检测及控制模块工作所需的特定电压值；

11、晶振，其用于为所述微处理器的运行提供时钟节拍；

12、微处理器监控芯片，其用于监控所述微处理器的工作状态，在程序跑飞时重启硬件电路，确保所述检测及控制模块的稳定运行。

13、根据本发明的一个实施例，由所述微处理器依据特定时序通过控制相应端口实现所述电压检测与接口电路的复用，对接入的多个所述外接储能设备进行检测。

14、根据本发明的一个实施例，所述微处理器包含：

15、启动指令模块，其用于在风速大于阈值时，对所述外接储能设备的剩余储能能力进行计算，以确定是否生成所述风轮启动指令；

16、风轮参数模块，其用于在风轮启动前，基于风速以及剩余储能能力，确定选用的风轮数量、风轮位置以及风轮半径；在风轮启动后，基于风速确定风轮转速以及桨距角；在风轮启动后，基于风向确定风轮方向、仰角；

17、储存指令模块，其用于检测所述发电机输出电压在正常范围，则生成所述能量储存指令，对所述外接储能设备充电；

18、储能控制模块，其基于风速以及所述发电机输出电压，确定所述外接储能设备的储能模式，并对所述外接储能设备进行控制。

19、根据本发明的另一个方面，还提供了一种检测及控制方法，通过如上任一项所述的检测及控制模块执行，所述方法包含：

20、通过风速传感器对风速进行实时周期性检测；

21、通过电压检测与接口电路对发电机输出电压、外接储能设备电压进行实时周期性检测；

22、通过所述微处理器依据风速以及所述外接储能设备电压，确定是否生成风轮启动指令，并依据所述发电机输出电压，确定是否生成能量储存指令。

23、根据本发明的一个实施例，通过以下步骤确定是否生成所述风轮启动指令：若风速高于阈值，则对所述外接储能设备电压进行测量，计算所述外接储能设备的剩余储能能力，若储能未满，则生成所述风轮启动指令。

24、根据本发明的一个实施例，通过以下步骤对风轮参数进行调整：

25、在风轮启动前，根据风速以及剩余储能能力，对用于工作的风轮数量和相应位置的风轮进行选择；

26、根据风速，确定并调整风轮半径，启动风轮进入工作状态；

27、根据风向动态调整风轮的仰角和方向；

28、对风速进行判断，根据风速情况，动态调整风轮转速或桨距角。

29、根据本发明的一个实施例，通过以下步骤对所述外接储能设备进行控制：

30、检测所述发电机输出电压在正常范围，则生成所述能量储存指令，对所述外接储能设备充电；

31、根据风速、所述发电机输出电压，确定所述外接储能设备选用超级电容器作为储能中转站的中转储能模式还是对蓄电池进行直接储能的直接储能模式；

32、在所述中转储能模式下，根据实测的处于工作状态超级电容器的电压，对其进行充放电管理，储能小于预设阈值的超级电容器由充电源充电，储能大于预设阈值的超级电容器对蓄电池充电；

33、在所述直接储能模式下，根据实测的各个蓄电池电压，对其进行充电管理，当某个蓄电池完成充电时，控制其与充电源断开，不再进行充电，避免过充。

34、根据本发明的另一个方面，还提供了一种存储介质，其包含用于执行如上任一项所述的方法步骤的一系列指令。

35、本发明提供了一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，作为闭环能量转换系统的关键模块，用于风力发电。通过检测及控制模块对风能、能量转换、储能等相关重要参数进行实时检测，并依据检测结果对系统内其他关键模块进行控制，建立起风力发电的闭环控制系统，提高了风力发电的自动化控制水平、风能利用率、整个系统及各关键模块的可靠性和稳定性。

36、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，其特征在于，所述检测及控制模块包含：

2.如权利要求1所述的一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，其特征在于，所述检测及控制模块包含：

3.如权利要求2所述的一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，其特征在于，所述检测及控制模块包含：

4.如权利要求1-3中任一项所述的一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，其特征在于，由所述微处理器依据特定时序通过控制相应端口实现所述电压检测与接口电路的复用，对接入的多个所述外接储能设备进行检测。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，其特征在于，所述微处理器包含：

6.一种检测及控制方法，其特征在于，通过如权利要求1-5中任一项所述的检测及控制模块执行，所述方法包含：

7.如权利要求6所述的一种检测及控制方法，其特征在于，通过以下步骤确定是否生成所述风轮启动指令：若风速高于阈值，则对所述外接储能设备电压进行测量，计算所述外接储能设备的剩余储能能力，若储能未满，则生成所述风轮启动指令。

8.如权利要求7所述的一种检测及控制方法，其特征在于，通过以下步骤对风轮参数进行调整：

9.如权利要求6-8中任一项所述的一种检测及控制方法，其特征在于，通过以下步骤对所述外接储能设备进行控制：

10.一种存储介质，其特征在于，其包含用于执行如权利要求6-9中任一项所述的方法步骤的一系列指令。

技术总结本发明提供一种闭环能量转换系统的检测及控制模块，其包含：风速传感器，其用于对风速进行实时周期性检测；电压检测与接口电路，其用于对发电机输出电压、外接储能设备电压进行实时周期性检测；微处理器，其用于依据风速以及外接储能设备电压，确定是否生成风轮启动指令，并依据发电机输出电压，确定是否生成能量储存指令。本发明通过检测及控制模块对风能、能量转换、储能等相关重要参数进行实时检测，提高了风力发电的自动化控制水平、风能利用率、整个系统及各关键模块的可靠性和稳定性。技术研发人员：蒋海军,胡越发,姚云飞,邓辉,闫娜,王晓慧受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9