专利名称：一种优化潮汐发电的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电控制装置，特别是涉及一种优化潮汐发电的控制装置。
背景技术：
海洋的潮汐能是指涨潮和退潮以及风量对海水的冲击形成的水的势能与动能，它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。现有的潮汐发电装置产生的电能无法长期进行存储，而且在现有的技术中，该类发电系统一旦建立后，其转换电量的大小完全取决于潮汐能量的大小，当风浪大或潮汐起落大时其转换的电能就大，反之就小，系统尚无根据潮汐动能的方向改变转换输出能量大小的能力，因此还无法利用海洋的潮汐能将其变成能够实现并网的电能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种优化潮汐发电的控制装置，利用海水的波动能量将间隙的、不稳定的电能通过储能系统将其累加变成稳定的、可供电网调度的电量， 并且达到效率的最大化。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种优化潮汐发电的控制装置，包括由DSP芯片和FPGA芯片组成的主控制器、电磁场板、磁场检测器、能量检测器、至少2个动浮子和至少2个涓流处理电路，所述的主控制器包括电磁场板控制端口、磁场检测端口和能量合成控制管理端口 ；所述的动浮子浮在海面上；所述的动浮子与涓流处理电路一一对应连接；所述的每个涓流处理电路相互串联后与所述的能量检测器的输入端相连； 所述的能量检测器的输出端与所述的能量合成控制管理端口相连；所述的电磁场板位于动浮子的上方，并与所述的电磁场控制端口相连；所述的磁场检测器位于所述的电磁场板的一侧，并与所述的磁场检测端口相连。所述的涓流处理电路包括整流电路、涓流充电芯片、电压反馈电路和储能元件；所述的整流电路的输入端与所述的动浮子相连，输出端与所述的涓流充电芯片的输入端相连；所述的涓流充电芯片的输出端与储能元件相连；所述的电压反馈电路连接在涓流充电芯片的电压反馈端口上。所述的整流电路为桥式整流电路。所述的储能元件为超级电容。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本发明利用了海水的波动能量，将间隙的、不稳定的电能通过储能系统将其累加变成稳定的、可供电网调度的电量。储能系统由若干个串联的涓流处理电路构成，各个涓流处理电路具有相对的独立性，从而能够确保一个相对稳定的电压输出。同时通过改变电控的方式， 通过调节磁场的方向以使转换的电能最大化，最终使发电的转换效率最高。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明中涓流处理电路的原理图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的实施方式涉及一种优化潮汐发电的控制装置，如图1所示，包括由DSP芯片和FPGA芯片组成的主控制器、电磁场板、磁场检测器、能量检测器、至少2个动浮子和至少2个涓流处理电路。主控制器包括电磁场板控制端口和能量合成控制管理端口。动浮子浮在海面上，其中，每个动浮子均连接有一个涓流处理电路，每个涓流处理电路相互串联后与能量检测器的输入端相连，能量检测器的输出端与主控制器的能量合成控制管理端口相连。电磁场板位于动浮子的上方，并与电磁场控制端口相连。磁场检测器位于电磁场板的一侧，并与磁场检测端口相连。其中，由DSP芯片和FPGA芯片组成的主控制器主要用来产生电磁场板周围的电磁场、检测磁场方向和能量以及对串联的涓流处理电路产生的发电量进行动态监测。DSP芯片产生PWM调制信号，产生功率电压，从而对电磁场板提供转换磁场的能量，该功率电压通过电磁场板控制端口输送给电磁场板，从而使电磁场板将电能信号转换为磁场能量，此时可通过磁场检测器检测电磁场板产生的磁场的方向和大小。位于海面上的动浮子随海水的波动发生位移，此时在电磁场板产生的磁场作用下，由于法拉第电磁感应原理，动浮子会产生感应电势，并将产生的感应电势送入涓流处理电路。涓流处理电路将交变的电压进行处理，从而形成直流电压，再将形成的直流电压在储存起来。将各个涓流处理电路进行串联从而构成叠加的电压和能量，并与通过能量检测器与主控制器的能量合成控制管理端口相连，通过DSP芯片和FPGA芯片进行模数转换，从而对其进行控制和管理。图2所示的是涓流处理电路的原理图。其中，包括整流电路、涓流充电芯片、电压反馈电路和储能元件。整流电路的输入端与动浮子相连，输出端与涓流充电芯片的输入端相连，涓流充电芯片的输出端与储能元件相连，电压反馈电路连接在涓流充电芯片的电压反馈端口上。整流电路采用桥式整流电路，由于动浮子给出的交流电压是浮动而不稳定的， 交变电压的频率是与该动浮子的动能频率相一致，因此采用桥式整流电路能够更好地进行控制。储能元件采用充电速度快、使用寿命长、放电能力强并且转换效率高的超级电容。涓流充电芯片采用LTC3105芯片，其电压的处理能力在0. 2V 5V之间。电压反馈电路的设计主要是为了给出设定的充电电压。本发明在使用时，先由DSP芯片产生PWM调制信号，产生功率电压并传输给电磁场板，电磁场板在接收到功率电压后将其转为磁场能量，从而在其周围形成磁场。由于动浮子在电磁场板的下方，当海水波动时，动浮子会产生感应电势，在离电磁场板最近时产生的感应电势最大，产生的感应电势用于提供给涓流处理电路。其中感应产生的感应电势为交变电压，因此该交变电压由涓流处理电路将其转变成直流电压，并通过涓流充电芯片对作为储能元件的超级电容进行充电。由于动浮子是浮动的，因此产生的直流电压也是浮动的，各个涓流处理电路的直流电压是相对独立的，因此在串联的涓流处理电路的作用下，能提供一个相对稳定的电压输出。随着潮汐的变化或海浪的变化通过能量检测器对单位时间的所有涓流电路汇聚的能量进行累计，将电能的累积值定为PWpPWyPWy…、PWi、PWi+1，每当主控制器的能量合成控制管理端口采集到一个设定的累积值后，就变更磁场的方向，即在采集到的能量为PW1 时，改变磁场方向；在采集到的能量为PW2时，再一次改变磁场方向，以此类推。这样就能在系统中确立了以磁场方向为横坐标的功率图，然后，由主控制器来判定电量的最大值，将整个装置的磁场稳定在电量最大值产生的方向，这样，系统就能将发电系统的发电量始终处于优化的状态，即发电效率最高。上述选择的条件是发电量能满足采集过程的最大化，从总体而言，是将整个发电过程处于一个最优的转换过程，进而使系统得到最高的效率。但是， 电磁场的建立是需要耗能的，系统还将监测另一个变量磁场能耗。磁场能耗通过磁场检测器进行检测。当获得的发电量与磁场能耗之差小于设定的阈值ε时，(ε可任意设置)，此时，整个装置将进入休眠状态，以使整个装置的总体能耗最低。不难发现，本发明就是利用了海水的波动能量，将间隙的、不稳定的电能通过储能系统将其累加变成稳定的、可供电网调度的电量。利用经过串联的涓流处理电路将海水的波动能量保存在各个单元体的超级电容储能电路中，以供给大容量的储能电路装置。同时通过改变电控的方式，通过调节磁场的方向以使转换的电能最大化，磁场的建立是依照了外部的变化而改变，最终使发电的转换效率最高。
权利要求
1.一种优化潮汐发电的控制装置，包括由DSP芯片和FPGA芯片组成的主控制器、电磁场板、磁场检测器、能量检测器、至少2个动浮子和至少2个涓流处理电路，其特征在于，所述的主控制器包括电磁场板控制端口、磁场检测端口和能量合成控制管理端口 ；所述的动浮子浮在海面上；所述的动浮子与涓流处理电路一一对应连接；所述的每个涓流处理电路相互串联后与所述的能量检测器的输入端相连；所述的能量检测器的输出端与所述的能量合成控制管理端口相连；所述的电磁场板位于动浮子的上方，并与所述的电磁场控制端口相连；所述的磁场检测器位于所述的电磁场板的一侧，并与所述的磁场检测端口相连。
2.根据权利要求1所述的优化潮汐发电的控制装置，其特征在于，所述的涓流处理电路包括整流电路、涓流充电芯片、电压反馈电路和储能元件；所述的整流电路的输入端与所述的动浮子相连，输出端与所述的涓流充电芯片的输入端相连；所述的涓流充电芯片的输出端与储能元件相连；所述的电压反馈电路连接在涓流充电芯片的电压反馈端口上。
3.根据权利要求2所述的优化潮汐发电的控制装置，其特征在于，所述的整流电路为桥式整流电路。
4.根据权利要求2所述的优化潮汐发电的控制装置，其特征在于，所述的储能元件为超级电容。
全文摘要
本发明涉及一种优化潮汐发电的控制装置，包括由DSP芯片和FPGA芯片组成的主控制器、电磁场板、磁场检测器、能量检测器、至少2个动浮子和至少2个涓流处理电路，主控制器包括电磁场板控制端口、磁场检测端口和能量合成控制管理端口；动浮子浮在海面上，并与涓流处理电路一一对应连接；每个涓流处理电路相互串联后与能量检测器的输入端相连；能量检测器的输出端与能量合成控制管理端口相连；电磁场板位于动浮子的上方，并与电磁场控制端口相连；磁场检测器位于电磁场板的一侧，并与磁场检测端口相连。本发明利用海水的波动能量将间隙的、不稳定的电能通过储能系统将其累加变成稳定的、可供电网调度的电量，并且达到效率最大化。
文档编号H02J7/32GK102269107SQ20111004496
公开日2011年12月7日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者岑兆奇, 帅鸿元, 陆政德 申请人:上海瑞华(集团)有限公司