[发明专利]柔性智能体、太阳能无人机分布式混合能源系统

说明书

本发明公开了一种柔性智能体、太阳能无人机分布式混合能源系统；柔性智能体是分布式混合能源系统的核心模块，由发电模块，储能模块封装组成，发电模块主要通过柔性MPPT控制器输出柔性光伏组件的峰值功率，储能模块在BMS的监控及管理下实现锂电池的能量输出和存储。BMS控制器通过I²C总线将数据传输给柔性MPPT控制器，实现主动能源管理策略的顶层能源控制器与柔性MPPT控制器之间通过CAN总线进行通信。利用电容暂态快速响应的优势弥补锂电池慢响应的不足，有利于缓解锂电池的应力，维持母线电压稳定。本发明旨在提供一种柔性智能体、太阳能无人机分布式混合能源系统，提高相关产品的性能。

技术领域

本发明涉及一种电力电子及自动化控制领域，尤其涉及柔性智能体、太阳能无人机分布式混合能源系统。

背景技术

太阳能无人机具有零排放、无污染、噪声低、隐身性能好的特点，在军事和民用应用中备受青睐，涉及边境军事巡逻、火星探测、应急搜救、地质环境监测、构建通讯中继平台等诸多方面。利用轻质太阳能电池组件构建光伏阵列，通过单独MPPT控制器输出光伏峰值功率，这种集中式配置方案容易因外界遮挡和灰尘积累引起太阳能电池工作的不一致性，使得太阳能电池的功率-电压特性曲线具有明显的非线性且有多个峰值点，导致系统的功率失配问题很严重。分布式能源系统则基于太阳能电池组件，组件级MPPT控制器进行设计，极大缓解了集中式系统存在的不足。锂电池作为无人机的典型动力源，除了为负载供电外，还将多余的能量进行存储，以提高续航能力，为保证整机安全性，太阳能无人机很少对锂电池的充放电进行管理，导致锂电池寿命严重降低。随着电力电子技术的发展，GaN MOSFET驱动技术已很成熟，依据高频电力电子技术，实现更高的能量密度，利用柔性电路板重量轻、厚度薄、柔软可弯曲、散热性好等优势，在分布式能源系统中，提高系统能量密度，提高可维护性，实现轻量化、柔性设计成为太阳能无人机总体设计目标之一。提高无人机能源系统的可靠性和鲁棒性，进行冗余设计，保证安全性，建立稳健的数据通信协议等是柔性智能体、太阳能无人机分布式混合能源系统响应当前热点问题(电动无人机发展)的重要研究内容。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种柔性智能体、太阳能无人机分布式混合能源系统。

一种柔性智能体，包括：发电模块以及储能模块；

其中，发电模块包括：柔性光伏组件和柔性MPPT控制器；所述柔性光伏组件采用若干柔性太阳能电池单体组阵而成；

其中，储能模块包括：柔性锂电池、柔性BMS控制器；所述柔性锂电池用于为负载提供能量以及存储柔性光伏组件传递的能量(具有大维度范围弯曲的所述柔性锂电池在柔性BMS控制器的控制下能够实时为负载提供能量和存储除负载需求外的剩余太阳能)；所述柔性BMS控制器用于柔性锂电池SOC的在线计算(关于BMS控制器计算SOC的内容，参考现有文献：李昊阳.电动汽车锂电池建模及SOC计算方法研究[D].长春：吉林大学，2020.)、充放电电流的监测、锂电池温度的监测与控制及加热控制(具有利用电热丝加热锂电池到恒定温度的功能，保证无人机高寒环境下作业时，锂电池的能量输出不会受到巨大的影响)；

所述发电模块的输出端分别与负载和储能模块的柔性锂电池连接；

所述柔性MPPT控制器用于控制柔性光伏组件向负载供电(即控制输出电压和输出电流)，还用于控制柔性光伏组件向柔性锂电池充电(即控制向柔性光伏组件向柔性锂电池的输出电流)；

所述储能模块的输出端与负载连接，以便柔性锂电池为负载供电；所述储能模块的输入端与所述发电模块的输出端连接，以便存储柔性光伏组件供应负载功率需求外剩余的能量；

所述柔性MPPT控制器用于控制柔性光伏组件向负载供电，还用于控制柔性光伏组件向柔性锂电池提供能量；

所述储能模块的输出端与负载连接，以便柔性锂电池为负载供电；