一种太阳能充电桩的自动除尘系统的制作方法

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种太阳能充电桩的自动除尘系统。

背景技术：

电动汽车具有零排放、无污染、环保的特点，并且对于降低城市大气污染具有显著的效果，而利用太阳能的光伏发电被认为是新能源发电中最有发展前途的一种方式，因此太阳能电动汽车充电桩领域得到飞速发展。但是太阳能电池板暴露在空气中，就会有尘土落在板上，这将导致太阳能转化效率大大降低，所以利用超声波除尘是必不可少的工作。目前技术仍在不少问题，如超声波除尘的工作频率不稳定问题和噪声信号干扰问题导致除尘的效果不理想，日积月累就会严重影响了太阳能发电效率和使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种太阳能充电桩的自动除尘方法及系统，解决现有技术中超声波除尘的工作频率不稳定问题和噪声信号干扰问题导致除尘的效果不理想的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为提供一种太阳能充电桩的自动除尘方法及系统，主要应用于太阳能电池板的除尘领域，包括步骤：

S01.在光伏阵列的电量充足时，光伏阵列模块产生的电能依次通过第一滤波电路、三端变换器，三端变换器在FPGA模块的控制下，分别将为蓄电池模块以及电动汽车充电；其中，三端变换器与电动汽车之间还连接有一第二滤波电路；

在光伏阵列的电量不足时，蓄电池通过所述三端变换器为电动汽车充电；

S02.所述FPGA控制模块判断当前时间，并将当前时间进行存储，当当前时间为白天时，不进行除尘工作；当当前时间为晚上时，直接进行下一步；

S03.FPGA控制模块根据当前时间、风速判断产生高阶随机混沌信号；

S04.FPGA控制模块通过高阶随机混沌信号控制超声波发射器发射超声波的频率f(x)，且对其设置约束条件：

20KHz≤f(x)≤40KHZ

因此，超声波发射器的发射频率的表达式为：

f(x)＝20000+20000Xn+1 (4-1)

S05.超声波发射探头根据超声波发生器传送过来的超声波信号以及 PFGA产生的高阶随机混沌数字信号，按照工作频率f(x)，发射超声波，并利用高阶随机混沌信号和环境自然风对光伏阵列模块除尘。

作为本实用新型的进一步改进，步骤S03还包括步骤：

S031.构建高阶随机混沌小号的迭代算法：

其中，xn∈(-1,1)是迭代变量，rand(n)是数字随机信号发生函数；

S032.对迭代算法产生的实数值xn取绝对值，取初始值x0∈(0,1)之间的任何一个数值，然后按迭代算法公式3-1进行迭代，迭代次数N，N的取值范围是(0～80000)；

S033.选取量化级数L，L取值范围为(2～128)；

S034.对量化级数L进行整数量化，量化后得到新型高阶随机混沌数字信号：

X0＝[2³²x0] (3-3)

其中，Xn∈(0,1),式(3-3)中[]表示对变量取整。

作为本实用新型的进一步改进，步骤S03还包括步骤：S331.采用32位的量化级数L为整数量化法，得到32比特Xn，然后进入64比特乘法器得到到其中，的位宽为64位；

S332.求的补码，并得到：

其位宽为64位，再和步骤S331的进入128比特乘法器，得到：

其位宽为128位；

S333.将步骤S331的左移一位得到：

其位宽为65位，然后求的补码，进入65比特乘法器并得到：

其位宽为65位，再进入130比特乘法器得到：

其位宽为130位；

S334.步骤S332的与步骤S333的进入258比特乘法器后，得到：

且其位宽为258位；

S335.将步骤S333的左移一位得到：

其位宽为131位，然后求其补码进入131比特乘法器得到：

其位宽为131位；

S336.将步骤S335的结果经过262比特乘法器得到：

其位宽为262位；

S337.将步骤S334和步骤S336的结果进入520比特乘法器，得到：

其位宽为520位；

S338.将步骤S336的结果左移一位得到：

其位宽为263位，然后求补码进入263比特乘法器得到：

其位宽为263位；

S339.再将步骤S338中进入乘法器得到的结果经过526比特乘法器，得到：

其位宽为526位；

S3310.再将步骤S339得到的结果和步骤S337得到的结果进入1046比特乘法器，得到：

其位宽为1046位；

S3311.将步骤S3310的结果左移9位，并取补码得到：

其位宽为1055位；

S3312.取步骤S3311结果的绝对值并输出。

一种太阳能充电桩的自动除尘系统，包括控制模块、超声波发生器、超声波发生探头、光伏阵列模块及充电模块；所述控制模块：用于控制超声波发生器的超声波工作频率，所述超声波发射探头：用于发射超声波对光伏阵列模块除尘，其中所述控制模块包括FPGA模块。

作为本实用新型的进一步改进，所述充电模块包括第一滤波电路、第二滤波电路、三端变换器、蓄电池模块以及人机交换模块；所述光伏阵列模块与第一滤波电路相连，所述第一滤波电路与所述三端变换器相连；当光伏阵列模块的电量充足时，所述FPGA模块控制所述三端变换器，一端与蓄电池模块相连，另一端通过滤波电路与人机交换模块相连；当光伏阵列模块的电量不足时，所述蓄电池模块为电动汽车充电。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一滤波电路包括电感L1、电感 L2及有极性电容C1，所述电感L1的一端与所述光伏阵列模块相连，另一端与所述三端变换器相连；所述电感L2的一端与所述电感L1的一端连接，所述电感L2的另一端与所述电感L1连接；所述有极性电容C1的阳极和阴极分别与所述电感L1的另一端及电感L2的另一端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二滤波电路包括电感L3、电感 L4及有极性电容C2；所述电感L3及所述电感L4的一端皆与所述三端变换器相连，所述电感L3及所述电感L4的另一端分别与所述人机交换模块相连；所述有极性电容C2的阴极和阳极分别与所述电感L4的一端及所述电感L3的一端相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述电感L1、电感L2、电感L3及电感L4的材料为软磁体。

作为本实用新型的进一步改进，所述人机交换模块包括逆变器、液晶显示屏、打印机及键盘。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用FPGA模块产生新型高阶随机混沌数字信号，利用新型高阶随机混沌数字信号对超声波的控制，稳定超声波的功率，抑制噪声干扰，提高太阳能电池的发电效率和使用寿命；解决了现有技术在除尘过程中遇到除尘效果不理想的问题，本实用新型可以更好的控制超声波频率，达到更佳的除尘效果。采用数字化方法，产生新型高阶随机混沌信号，与现有技术相比，具有参数配置灵活、稳定可靠的优点。

附图说明

图1是本实用新型提供的整体结构框图；

图2是本实用新型提供的新型高阶随机信号生成流程图；

图3是本实用新型提供的新型高阶随机信号的分布图；

图4是本实用新型提供的除尘步骤图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型提供一种太阳能充电桩的自动除尘系统，利用FPGA模块产生新型高阶随机混沌数字信号，利用新型高阶随机混沌数字信号对超声波的控制，稳定超声波的功率，抑制噪声干扰，提高太阳能电池的发电效率和使用寿命，主要应用于电动汽车充电领域，特别应用于电动汽车充电桩上，对光伏列阵模块进行除尘；如图2-4所示，本方法包括步骤：

包括步骤：

S01.在光伏阵列的电量充足时，光伏阵列模块产生的电能依次通过第一滤波电路、三端变换器，三端变换器在FPGA模块的控制下，分别将为蓄电池模块以及电动汽车充电；其中，三端变换器与电动汽车之间还连接有一第二滤波电路；

在光伏阵列的电量不足时，蓄电池通过所述三端变换器为电动汽车充电；

S02.所述FPGA控制模块判断当前时间，并将当前时间进行存储，当当前时间为白天时，不进行除尘工作；当当前时间为晚上时，直接进行下一步；

S03.FPGA控制模块根据当前时间、风速判断产生高阶随机混沌信号；

S04.FPGA控制模块通过高阶随机混沌信号控制超声波发射器发射超声波的频率f(x)，且对其设置约束条件：

20KHz≤f(x)≤40KHZ

因此，超声波发射器的发射频率的表达式为：

f(x)＝20000+20000Xn+1 (4-1)

S05.超声波发射探头根据超声波发生器传送过来的超声波信号以及 PFGA产生的高阶随机混沌数字信号，按照工作频率f(x)，发射超声波，并利用高阶随机混沌信号和环境自然风对光伏阵列模块除尘。

具体的，步骤S033的详细步骤为以下所述：

S331.采用32位的量化级数L为整数量化法，得到32比特Xn，然后进入64比特乘法器得到到其中，的位宽为64位；

S332.求的补码，并得到：

其位宽为64位，再和步骤S331的进入128比特乘法器，得到：

其位宽为128位；

S333.将步骤S331的左移一位得到：

其位宽为65位，然后求的补码，进入65比特乘法器并得到：

其位宽为65位，再进入130比特乘法器得到：

其位宽为130位；

S334.步骤S332的与步骤S333的进入258 比特乘法器后，得到：

且其位宽为258位；

S335.将步骤S333的左移一位得到：

其位宽为131位，然后求其补码进入131比特乘法器得到：

其位宽为131位；

S336.将步骤S335的结果经过262比特乘法器得到：

其位宽为262位；

S337.将步骤S334和步骤S336的结果进入520比特乘法器，得到：

其位宽为520位；

S338.将步骤S336的结果左移一位得到：

其位宽为263位，然后求补码进入263比特乘法器得到：

其位宽为263位；

S339.再将步骤S338中进入乘法器得到的结果经过526比特乘法器，得到：

其位宽为526位；

S3310.再将步骤S339得到的结果和步骤S337得到的结果进入1046 比特乘法器，得到：

其位宽为1046位；

S3311.将步骤S3310的结果左移9位，并取补码得到：

其位宽为1055位；

S3312.取步骤S3311结果的绝对值并输出。

本实用新型一个实施例产生的混沌信号相图，如图3所示，可见，其随机混沌信号被限制在0-1.0之间，混沌信号有界但具有随机混沌特性。这种随机特性，自发地产生于系统内部，与外随机性有完全不同的来源与机制，正是这种不稳定的内随机性特点，所产生控制信号控制超声波探头具有宽的震动频带，对各种尺寸的附着物起到更好的清除作用。

如图1所示，一种太阳能充电桩的自动除尘系统，包括控制模块、超声波发生器、超声波发生探头、光伏阵列模块及充电模块；所述控制模块：用于控制超声波发生器的超声波工作频率，所述超声波发射探头：用于发射超声波对光伏阵列模块除尘，其中所述控制模块包括FPGA控制模块。

具体的，所述充电模块包括第一滤波电路、第二滤波电路、三端变换器、蓄电池模块以及人机交换模块；所述光伏阵列模块与第一滤波电路相连，所述第一滤波电路与所述三端变换器相连；当光伏阵列模块的电量充足时，所述FPGA模块控制所述三端变换器，一端与蓄电池模块相连，另一端通过滤波电路与人机交换模块相连；当光伏阵列模块的电量不足时，所述蓄电池模块为电动汽车充电。

其中，控制模块包括FPGA模块，电感L1、电感L2和有极性电容C1 构成第一滤波电路，电感L3、电感L4和有极性电容C2也构成第二滤波电路，由FPGA模块产生的新型高阶随机混沌数字信号控制超声波发生器的超声波的工作频率，并和超声波通过超声波发射探头对光伏阵列模块中的太阳能电池板进行除尘。光伏阵列模块通过第一滤波电路和三端变换器对人机交换模块和蓄电池模块提供电能，三端变换器在FPGA模块的控制下，一端对蓄电池模块进行充放电工作，另一端通过第二滤波电路与人机交换模块相连，实现对电动汽车充电。

所述第一滤波电路包括电感L1、电感L2及有极性电容C1，所述电感 L1的一端与所述光伏阵列模块相连，另一端与所述三端变换器相连；所述电感L2的一端与所述电感L1的一端连接，所述电感L2的另一端与所述电感L1连接；所述有极性电容C1的阳极和阴极分别与所述电感L1的另一端及电感L2的另一端连接。

所述第二滤波电路包括电感L3、电感L4及有极性电容C2；所述电感 L3及所述电感L4的一端皆与所述三端变换器相连，所述电感L3及所述电感L4的另一端分别与所述人机交换模块相连；所述有极性电容C2的阴极和阳极分别与所述电感L4的一端及所述电感L3的一端相连。

具体的，所述电感L1、电感L2、电感L3及电感L4的材料为软磁体材料，用来作为滤波电感。而电容(C1～C2)，作为滤波电容。

所述人机交换模块包括逆变器、液晶显示屏、打印机及键盘。

还可以通过人机交互模块对FPGA控制模块进行控制。

本实用新型利用混沌信号的内在确定性、分形性和对初值敏感性，设计了新型高阶随机混沌数字信号对超声波的控制，以达到除尘的效果。从而提高太阳能电池发电效率和使用寿命。如图3所示，可见，其新型高阶随机混沌信号被限制在0-1.0之间，混沌信号有界但具有随机混沌特性；这种随机特性，自发地产生于系统内部，与外随机性有完全不同的来源与机制，正是这种不稳定的内随机性特点，所产生控制信号控制超声波探头具有宽的震动频带，对各种尺寸的附着物起到更好的清除作用。

本实用新型的控制方法，利用随机混沌信号的随机扰动特性，产生随机超声频率，解决了现有技术在除尘过程中遇到除尘效果不理想的问题，本实用新型可以更好的控制超声波频率，达到更佳的除尘效果。且采用数字化方法，产生新型高阶随机混沌信号，与现有技术相比，具有参数配置灵活、稳定可靠的优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。