[发明专利]一种微电能收集控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电能收集控制系统，尤其涉及一种应用于无极灯照明系统的基于离网型风力蓄能的微电能收集控制系统。

背景技术

无极灯照明是一个横跨多学科的新兴技术，随着无极灯技术的发展和成本的降低，它的应用逐渐被人们认可，受到人们好评，适用于学校、家用等照明设备上，尤其适合在照明可靠性要求高，需要长期照明而维修、更换灯具困难的场所使用。比如：城市照明是人们日常生活中必不可少的公共设施，为了实现更好的照明和节能效果，已有城市路灯采用无极灯作为照明单元。

风力发电的离网型方式，也称独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，一般通过蓄电池将风力发电机发出的电能加以存储，等蓄电池充电完毕后，由蓄电池向负载供电。

在离网型的风力发电系统中，由于风能极不稳定，所以电能的收集一般都是断断续续进行的。目前，一般的离网型蓄电风电系统中的控制器采用的是检测蓄电池电压，过高时断开，电池电压低下来后继续充电，实际是一个开关式欠过压保护电路，无法限流。这样的风电系统会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这也是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。对于离网型风力发电系统来说，最核心的部分就是对铅酸蓄电池充电方式的选择。不同的充电方式不仅决定了电能收集装置的系统复杂度、元器件成本、工作稳定性等，更重要的是它影响了蓄电池的使用寿命。由于离网型风力发电系统基本上都建立在山地、荒漠、高原等人烟稀少的地区，因此尽可能的减少维护次数，增加元器件的使用周期就是整个项目需要达到重要指标。蓄电池的充电方式有阶段式充电、恒流充电、恒压充电、脉冲式充电、变电压间歇充电等。然而由于风能的随机性以及不确定性，阶段式充电方式在离网型风力发电系统中难以控制；恒流充电方式不能在短时间内为蓄电池充足电能；而脉冲式充电、变电压间歇充电等这类快速充电方法要求电源的输入功率较高，故并不适合于由风力发电机产生的时断时续的供电方式。因此设计出适合风力发电机的充电方式成为有效利用风能的关键之一。

而且，现在的风电系统中，当风能电压低于电池电压时，就没办法对蓄电池继续充电，使得这部分电能白白流失，没有得到充分利用，降低风能利用率。因此，如何收集此类电压较低但仍可利用的风电是有效利用风能的又一关键。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种微电能收集控制系统，所述系统包括主电路、控制电路和无极灯照明系统，所述主电路包括DC/DC变换器、整流管、蓄电池、风力发电机、保护电路、模数转换器A/D；模数转换器A/D、DC/DC变换器以及保护电路与控制电路相连接，整流管分别与模数转换器A/D、风力发电机连接，整流管通过开关连接至DC/DC变换器，其中DC/DC变换器包括降压电路和升压电路，蓄电池分别连接DC/DC变换器和保护电路，保护电路与无极灯照明系统连接；风力发电机产生的交流电经过整流管整流后变成直流电，降压电路或升压电路对该直流电的电压幅值进行变换。

进一步地，无极灯照明系统包括逆变器、电子镇流器、功率耦合线圈以及无极灯。

通过本发明能有效地在风能电压低于电池电压时对蓄电池继续充电，使得电能不会流失，而得到充分利用，提高风能利用率。

附图说明

图1应用于无极灯照明系统的微电能收集控制装置的总框图;

图2为主程序流程图;

图3ATmega16控制电路结构示意图;

图4无极灯照明系统的结构示意图;

图5降压电路结构示意图;

图6升压电路结构示意图。

具体实施方式

应用于无极灯照明系统的基于离网型风力蓄能的微电能收集控制装置通过对风力发电机产生的不定电压进行监测，利用直流升降压电路实现对蓄电池自动充电的智能控制，即使是微弱的风电或过强的风电，都能使蓄电池处于最佳的充电和保护状态，提高能量利用效率。

在应用于无极灯照明系统的微电能收集控制装置系统中，依据实现的主要功能，电路可分为三大部分：主电路、控制电路以及无极灯照明系统。主电路的功能是实现电能的变换，也就是将输入的不稳定的电能转换为以恒压方式输出的电能，包括DC/DC升压模块、DC/DC降压模块等；控制电路的主要功能则是监测系统状态、控制主电路通路、显示系统参数等，包括显示模块、升降压通路选择模块、USB供电部分、电压采样电路、蜂鸣器报警模块、复位电路、温度传感器、5V自启动供电电路等；无极灯照明系统实现照明功能，一般由电子镇流器、功率耦合线圈、无极灯等构成。