?一種基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，包括發(fā)射模塊與接收模塊，發(fā)射模塊包括第一整流電路、第一逆變電路與發(fā)射線圈，接收模塊包括接收線圈與第二整流電路；第一整流電路的輸入端連接外部提供的交流電，用于將外部提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；第一逆變電路的輸入端與第一整流電路的輸出端連接，用于將直流電轉(zhuǎn)換為高頻的交流電；發(fā)射線圈與第一逆變電路的輸出端連接，發(fā)射線圈用于與接收線圈相配合，以在接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)交流電；第二整流電路的輸入端與接收線圈連接，用于將感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換為直流電，第二整流電路產(chǎn)生的直流電能夠?yàn)橥獠坑秒娫O(shè)備供電或?yàn)樾铍姵爻潆姟?/span>

本發(fā)明涉及電能調(diào)度領(lǐng)域，具體涉及一種基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置。

申請人：陳茗

發(fā)明人：陳茗 樊一娜 陳豪 陳大林

技術(shù)背景

現(xiàn)有的電能調(diào)度裝置的功能不夠完善，難以精確實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的電壓電流控制。尤其是對于電能來源為風(fēng)能發(fā)電或太陽能發(fā)電時(shí)，其產(chǎn)生的電流通常不穩(wěn)定，不足以實(shí)現(xiàn)正常供電，限制了風(fēng)能、太陽能這樣清潔、環(huán)保的可再生能源的利用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提供了一種基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，包括發(fā)射模塊與接收模塊，

所述發(fā)射模塊包括第一整流電路、第一逆變電路與發(fā)射線圈，所述接收模塊包括接收線圈與第二整流電路；

所述第一整流電路的輸入端連接外部提供的交流電，用于將外部提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；

所述第一逆變電路的輸入端與所述第一整流電路的輸出端連接，用于將直流電轉(zhuǎn)換為高頻的交流電；

所述發(fā)射線圈與所述第一逆變電路的輸出端連接，所述發(fā)射線圈用于與所述接收線圈相配合，以在所述接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)交流電；

所述第二整流電路的輸入端與所述接收線圈連接，用于將感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換為直流電，所述第二整流電路產(chǎn)生的直流電能夠?yàn)橥獠坑秒娫O(shè)備供電或?yàn)樾铍姵爻潆姟?/span>

在一些實(shí)施例中，在所述發(fā)射模塊中，所述第一整流電路的前端還設(shè)置有電流檢測裝置、開關(guān)控制電路與開關(guān)，所述開關(guān)控制電路用于控制所述開關(guān)的閉合或斷開，且當(dāng)所述電流檢測裝置檢測到電流超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制所述開關(guān)斷開。

在一些實(shí)施例中，在所述接收模塊中，所述第二整流電路的后端還設(shè)置有BUCK降壓電路，所述第二整流電路產(chǎn)生的直流電通過所述BUCK降壓電路的降壓后與外部設(shè)備連接。

在一些實(shí)施例中，所述第二整流電路的后端還設(shè)置有第二逆變電路，用于將所述第二整流電路產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以為外部的交流設(shè)備供電。

在一些實(shí)施例中，所述第一整流電路、第二整流電路與第一逆變電路均包括4個(gè)MOS管與對應(yīng)的4個(gè)二極管。

在一些實(shí)施例中，還包括與所述發(fā)射模塊連接的發(fā)射控制模塊，，所述發(fā)射控制模塊用于根據(jù)采集得到的發(fā)射模塊與接收模塊的電壓、電流，計(jì)算得到DC-DC效率，并發(fā)射具有一定占空比的PWM信號至所述第一逆變電路，以控制所述第一逆變電路中的MOS管。

在一些實(shí)施例中，在所述發(fā)射模塊中，所述第一整流電路與所述逆變電路之間還設(shè)置有穩(wěn)壓電容。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明提供的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其發(fā)射模塊包括整流電路與逆變電路，接收模塊也包括整流電路，發(fā)射模塊與接收模塊通過線圈之間的電磁感應(yīng)來傳遞電能，有利于接收端電能的精確、穩(wěn)定控制。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

基于所描述的本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

除非另外定義，本發(fā)明使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。

參照圖1，為本發(fā)明提供的一種基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，包括發(fā)射模塊1與接收模塊2。其中發(fā)射模塊1至少包括第一整流電路11、第一逆變電路12與發(fā)射線圈13，接收模塊2至少包括接收線圈21與第二整流電路22。

具體地，第一整流電路11的輸入端連接外部提供的交流電，用于將外部提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；第一逆變電路12的輸入端與第一整流電路11的輸出端連接，用于將直流電轉(zhuǎn)換為高頻的交流電；發(fā)射線圈13與第一逆變電路12的輸出端連接，發(fā)射線圈13用于與接收線圈21相配合，以在接收線圈21產(chǎn)生感應(yīng)交流電；第二整流電路22的輸入端與接收線圈21連接，用于將感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換為直流電，第二整流電路22產(chǎn)生的直流電能夠?yàn)橥獠坑秒娫O(shè)備供電或?yàn)樾铍姵爻潆姟?/span>

本發(fā)明提供的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其發(fā)射模塊包括整流電路與逆變電路，接收模塊也包括整流電路，發(fā)射模塊與接收模塊通過線圈之間的電磁感應(yīng)來傳遞電能，有利于接收端電能的精確、穩(wěn)定控制。

進(jìn)一步參照圖2a、圖2b與圖3a、圖3b，分別為一個(gè)具體實(shí)施例中的發(fā)射模塊1與接收模塊2的電路原理圖?？梢岳斫獾氖?，圖2a與圖2b中的電路結(jié)構(gòu)通過a1端與a2端相互連接；圖3a與圖3b中的電路結(jié)構(gòu)通過b1端與b2端相互連接。

如圖所示，電源E1表示外部電能輸入，可以為傳統(tǒng)的交流市電，或由太陽能發(fā)電裝置或風(fēng)能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能，圖中Lac表示電源E1的等效內(nèi)電抗；Amac為電流檢測裝置，還設(shè)置有開關(guān)控制電路CON Sac與對應(yīng)的開關(guān)Sac和Sac1，開關(guān)控制電路CON Sac能夠控制開關(guān)Sac和Sac1的閉合或斷開，且當(dāng)電流檢測裝置Amac檢測到電流超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制開關(guān)Sac和Sac1斷開，保證電路的正常啟動(dòng)和停止。

進(jìn)一步地，當(dāng)電流正常時(shí)，開關(guān)Sac和Sac1閉合，即接通由4個(gè)MOS管REC1_1P、REC1_2P、REC1_3P、REC1_4P組成的第一整流電路11，且還對應(yīng)設(shè)置有4個(gè)二極管D1、D2、D3、D4作為續(xù)流二極管，用于保護(hù)MOS管。第一整流電路11用于將交流電轉(zhuǎn)換為有波動(dòng)的直流電，其后端可設(shè)置有穩(wěn)壓電容Cdc1，用于穩(wěn)定直流電的電壓波動(dòng)。圖中電壓表Vmdc1和電流表AM1的作用是實(shí)時(shí)檢測整流出來的電路直流電壓和直流電流；電阻Radc1表示連接線路上電阻以及電壓表電流表的等效內(nèi)阻的總和。

接下來，直流電傳輸至由4個(gè)MOS管INV1_1P、INV1_2P、INV1_1N、INV1_2N組成的第一逆變電路12，且同樣對應(yīng)設(shè)置有4個(gè)二極管D5、D6、D7、D8以保護(hù)MOS管，第一逆變電路12為單相全橋逆變電路。經(jīng)過第一逆變電路12，能將直流轉(zhuǎn)換為高頻率（如75kHz-110kHz）的交流電。

另外，圖2a中還示出了外部直流電源E2與對應(yīng)的開關(guān)、開關(guān)控制電路等結(jié)構(gòu)，E2例如可為外部蓄電池?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)需要利用本發(fā)明提供的電能調(diào)度裝置時(shí)，E2提供的直流電不需通過第一整流電路11，因此直接接入第一逆變電路12即可。

接下來，發(fā)射線圈Lp與接收線圈Ls之間通過電磁感應(yīng)，使電能傳遞至接收模塊2。

發(fā)射端的電容Cp與接收端的電容Cs均起到串聯(lián)諧振的作用，以增大通過線圈的電流的有效值，從而提高傳輸效率。發(fā)射線圈Lp與接收線圈Ls之間的距離可為10-15mm，實(shí)現(xiàn)了電能的無線傳遞。Rp和Rs分別表示發(fā)射線圈Lp與接收線圈Ls的等效電阻，并分別通過電流表Amp、電壓表Vp與電流表Ams、電壓表Vs來檢測發(fā)射端和接收端的電流、電壓。

進(jìn)一步地，在接收端，同樣由4個(gè)MOS管REC2_1P、REC2_2P、REC2_1N、REC2_2N組成第二整流電路22，且同樣對應(yīng)設(shè)置有4個(gè)二極管D9、D10、D11、D12以保護(hù)MOS管。第二整流電路22用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，穩(wěn)壓電容Cdc2用于穩(wěn)定直流電源，Radc2為等效電阻。

第二整流電路22的后端還可設(shè)置有BUCK降壓電路，第二整流電路22產(chǎn)生的直流電通過BUCK降壓電路的降壓后與外部設(shè)備連接，可用于為外部直流設(shè)備供電，或?yàn)樾铍姵爻潆姟?/span>

其他實(shí)施例中，第二整流電路22的后端還可設(shè)置有第二逆變電路，用于將第二整流電路22產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以為外部的交流設(shè)備供電。

優(yōu)選地，還包括與發(fā)射模塊1連接的發(fā)射控制模塊，發(fā)射控制模塊用于根據(jù)采集得

到的發(fā)射模塊1與接收模塊2的電壓、電流，計(jì)算得到DC-DC效率，并發(fā)射具有一定占空比的PWM信號至第一逆變電路12，以控制第一逆變電路中12的MOS管。具體地，發(fā)射控制模塊可包括數(shù)字信號處理控制器（DSP）及驅(qū)動(dòng)電路，DSP用于接收電流、電壓信息，計(jì)算得到DC-DC效率并將控制信號發(fā)送至驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路可以采用IR2110芯片，其作用之一是將DSP這一弱電側(cè)與發(fā)射模塊1主電路的強(qiáng)電側(cè)進(jìn)行電氣隔離，作用之二在于能夠?qū)SP輸出的低電壓的驅(qū)動(dòng)信號放大，產(chǎn)生電壓能夠達(dá)到驅(qū)動(dòng)MOS管的大小的PWM信號，以控制第一逆變電路中12的MOS管。通過調(diào)節(jié)PWM信號的占空比和頻率，就能得到合適驅(qū)動(dòng)波形。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，上電后，輸出100kHz占空比為0 .1的PWM波，每過一個(gè)特定的時(shí)間(5ms)，占空比增加一個(gè)步長(0 .01)，同時(shí)不斷的采樣發(fā)送側(cè)和接收側(cè)的母線電流電壓，等發(fā)射側(cè)母線電流到達(dá)最大值或逆變橋占空比達(dá)到0 .5時(shí)，保持當(dāng)前占空比，繼而進(jìn)入調(diào)整頻率階段，每過一個(gè)特定時(shí)間(5ms)，頻率增加一個(gè)步長(0 .1Hz)，此時(shí)比較發(fā)送裝置和接收裝置的能量傳輸DC-DC效率，如果效率增加，頻率就適當(dāng)增加，如果效率減少，頻率就適當(dāng)減少；以實(shí)現(xiàn)精確、合適地電能調(diào)度，使得供電穩(wěn)定。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

發(fā)明要點(diǎn)簡析

1 .一種基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其特征在于，包括發(fā)射模塊與接收模塊，所述發(fā)射模塊包括第一整流電路、第一逆變電路與發(fā)射線圈，所述接收模塊包括接收線圈與第二整流電路；

所述第一整流電路的輸入端連接外部提供的交流電，用于將外部提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；

所述第一逆變電路的輸入端與所述第一整流電路的輸出端連接，用于將直流電轉(zhuǎn)換為高頻的交流電；

所述發(fā)射線圈與所述第一逆變電路的輸出端連接，所述發(fā)射線圈用于與所述接收線圈相配合，以在所述接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)交流電；

所述第二整流電路的輸入端與所述接收線圈連接，用于將感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換為直流電，所述第二整流電路產(chǎn)生的直流電能夠?yàn)橥獠坑秒娫O(shè)備供電或?yàn)樾铍姵爻潆姟?/span>

2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其特征在于，在所述發(fā)射模塊中，所述第一整流電路的前端還設(shè)置有電流檢測裝置、開關(guān)控制電路與開關(guān)，所述開關(guān)控制電路用于控制所述開關(guān)的閉合或斷開，且當(dāng)所述電流檢測裝置檢測到電流超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制所述開關(guān)斷開。

3 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其特征在于，在所述接收模塊中，所述第二整流電路的后端還設(shè)置有BUCK降壓電路，所述第二整流電路產(chǎn)生的直流電通過所述BUCK降壓電路的降壓后與外部設(shè)備連接。

4 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其特征在于，所述第二整流電路的后端還設(shè)置有第二逆變電路，用于將所述第二整流電路產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以為外部的交流設(shè)備供電。

5 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其特征在于，所述第一整流電路、第二整流電路與第一逆變電路均包括4個(gè)MOS管與對應(yīng)的4個(gè)二極管。

6 .根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其特征在于，還包括與所述發(fā)射模塊連接的發(fā)射控制模塊，所述發(fā)射控制模塊用于根據(jù)采集得到的發(fā)射模塊與接收模塊的電壓、電流，計(jì)算得到DC-DC效率，并發(fā)射具有一定占空比的PWM信號至所述第一逆變電路，以控制所述第一逆變電路中的MOS管。

7 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微電網(wǎng)的電能調(diào)度裝置，其特征在于，在所述發(fā)射模塊中，所述第一整流電路與所述逆變電路之間還設(shè)置有穩(wěn)壓電容。