一种基于混沌控制算法的模块化智能电拦鱼充放电装置

本发明属于智能电拦鱼领域，涉及一种基于混沌控制算法的模块化智能电拦鱼充放电装置。

背景技术：

1、渔业是养殖业的重要组成部分，而电拦鱼装置，是渔业发展中十分重要的设施。因其具有低成本、排污效率高等优点得到广泛应用。

2、现有的电拦鱼装置，可靠性较差，往往是在出故障，造成损失后，才报警处理，渔业发展，需要高可靠性，模块化，易替换，远程控制，有预警的充放电装置，因此，模块化智能电拦鱼充放电装置正在被越来越多的需要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于混沌控制算法的模块化智能电拦鱼充放电装置。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于混沌控制算法的模块化智能电拦鱼充放电装置，其特征在于：包括隔离变压器、系统控制模块、显示输入模块、充电模块、贮能放电模块、短路开路检测模块和通信模块；

4、所述隔离变压器用于实现交流市电隔离，保护充电安全；

5、所述系统控制模块采用嵌入式处理器，运行基于混沌原理的故障预警模型，控制各模块运行，并收集各模块的运行信息；

6、所述显示输入模块用于通过显示屏显示信息，通过输入设备输入信息；

7、所述充电模块用于将220v交流电升压为300-800v直流电；

8、所述贮能放电模块用于存储电量，并根据系统控制模块的指令向负载进行放电；

9、所述短路开路检测模块用于在储能放电模块放电前对负载进行短路和开路检测；

10、所述通信模块用于将系统控制模块收集的信息发送到远程控制器和上位机实现异地查看和控制。

11、进一步，所述充电模块和储能放电模块有两组共同工作。

12、进一步，所述充电模块包括接口部件、充电控制模块、驱动模块、信号检测模块和并联倍增升压充电模块；

13、所述接口部件用于与系统控制模块连接，包括220v电压端口，升压输出线，低电压电源线以及信号传输线；

14、所述充电控制模块用于产生驱动信号到驱动模块，接收信号检测模块产生的各种检测信号，通过接口部件输出到系统控制模块；

15、所述驱动模块用于将充电控制模块的驱动信号放大，以控制并联倍增升压模块中的大功率开关管的开关；

16、所述信号检测模块用于检测充电时间和充电电压信息，并发送给充电控制模块；

17、所述并联倍增升压充电模块包括交流整流滤波电路、集中式限流电感、大功率开关管、6个二极管d1～d6，3个电容c1～c3，3个大功率开关k1～k3；所述大功率开关管和3个大功率开关k1～k3均由驱动模块驱动；220v交流电输入到交流整流滤波电路后变为直流电，然后通过集中式限流电感对充电电流进行限流，根据开关管电流耐压和充电时间，选择限流电感的阻抗值，然后连接至大功率开关管；大功率开关管受驱动模块控制开启或关断充电；大功率开关管连接二极管d1正极，所述二极管d1～d3串联，所述二极管d4～d6串联，并与二极管d1～d3并联，还与负载并联；电容c1连接在二极管d1负极与二极管d4正极之间，大功率开关k1连接在二极管d1负极与二极管d4负极之间，电容c2连接在二极管d2负极与二极管d5正极之间，大功率开关k2连接在二极管d2负极与二极管d5负极之间，电容c3连接在二极管d3负极与二极管d6正极之间，大功率开关k3连接在二极管d3负极与二极管d6负极之间，负载还连接电源地；充电时，大功率开关k1，k2，k3处于断开状态；电容c1的充电路径为：大功率开关管输出正极->d1->c1->d3->d4->d5->电源地；电容c2的充电路径为：大功率开关管输出正极->d1->d2->c2->d4->d5->电源地；电容c3的充电路径为：大功率开关管输出正极->d1->d2->d3->c3->d5->电源地；大功率开关管输出的电压为240v，则充电结束，c1，c2，c3电容两端的电压为240v。

18、进一步，所述充电模块中的驱动模块具有驱动信号短路检测功能，当充电电流过大时，保护并联倍增升压模块中的大功率开关管。

19、进一步，所述贮能放电模块包括接口部件、并联电容贮能模块、放电控制模块、驱动模块、信号检测模块和串联放电模块；

20、所述接口部件用于与系统控制模块连接，包括并联倍增升压充电模块输出线，低电压电源线以及信号传输线；

21、所述并联电容贮能模块采用并联电容并联而成，用于贮存电量；

22、所述放电控制模块用于产生驱动信号到驱动模块，接收信号检测模块产生的各种检测信号，通过接口部件输出到系统控制模块；

23、所述驱动模块用于将放电控制模块的驱动信号放大，以控制串联放电模块；

24、所述信号检测模块用于检测放电电压和放电时间信息，并发送给放电控制模块；

25、所述串联放电模块包括6个二极管d1～d6，3个电容c1～c3，1个大功率开关管和3个大功率开关k1～k3；所述大功率开关管和3个大功率开关k1～k3均由驱动模块驱动，连接二极管d1正极，所述二极管d1～d3串联，所述二极管d4～d6串联，并与二极管d1～d3并联，还与负载并联；电容c1连接在二极管d1负极与二极管d4正极之间，大功率开关管k1连接在二极管d1负极与二极管d4负极之间，电容c2连接在二极管d2负极与二极管d5正极之间，大功率开关管k2连接在二极管d2负极与二极管d5负极之间，电容c3连接在二极管d3负极与二极管d6正极之间，大功率开关管k3连接在二极管d3负极与二极管d6负极之间，负载还连接电源地。

26、进一步，所述短路开路检测模块包括连接在并联倍增升压充电模块与大功率开关管之间的高电压大容量电容，高电压大容量电容通过大功率开关管和二极管向电栅负载放电；还包括依次连接的小电流充电模块、低电压小电容量电容、小功率开关管，所述低电压小电容量电容通过小功率开关管、限流电阻和二极管向电栅负载放电，在限流电阻和二极管之间还通过取样电压模块连接系统控制模块。

27、进一步，所述基于混沌原理的故障预警模型用于采集充电模块和放电模块的电压进行故障预警处理，处理过程如下：

28、第一步：采集电压离散化构建时间序列：v1,v2...vk...vn；

29、第二步：计算时间序列混沌特性lyapunov指数，公式如下：

30、

31、其中λ为lyapunov指数,l为欧氏距离，τ为延迟时间间隔；

32、第三步：计算最大lyapunov指数λmax：

33、

34、不断训练，找出系统最大混沌特性lyapunov指数；

35、第四步：故障预测：预测当前点v[tn]是否可能故障，若则预测系统可能有故障，从而进行预警；其中β为故障敏感调节系数。

36、本发明的有益效果在于：本发明设计了一种模块化、智能化程度高、适用范围广、安全系数高的电拦鱼充放电装置，利用混沌控制算法、并联倍增升压充电、远程控制等技术，达到了改善装置的预警系统、提高装置可靠性、模块化便于替换装置、可远程控制等目的，解决了电拦鱼装置元件损耗率高、安全性差等问题，可以有效推动农业智能化的发展，具有很高的实用性和推广价值。

37、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。