?一種基于微電網的電能調度裝置，包括發射模塊與接收模塊，發射模塊包括第一整流電路、第一逆變電路與發射線圈，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，用于將直流電轉換為高頻的交流電；發射線圈與第一逆變電路的輸出端連接，發射線圈用于與接收線圈相配合，以在接收線圈產生感應交流電；第二整流電路的輸入端與接收線圈連接，用于將感應交流電轉換為直流電，第二整流電路產生的直流電能夠為外部用電設備供電或為蓄電池充電。

本發明涉及電能調度領域，具體涉及一種基于微電網的電能調度裝置。

申請人：陳茗

發明人：陳茗 樊一娜 陳豪 陳大林

技術背景

現有的電能調度裝置的功能不夠完善，難以精確實現實時的電壓電流控制。尤其是對于電能來源為風能發電或太陽能發電時，其產生的電流通常不穩定，不足以實現正常供電，限制了風能、太陽能這樣清潔、環保的可再生能源的利用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的提供了一種基于微電網的電能調度裝置，包括發射模塊與接收模塊，

所述發射模塊包括第一整流電路、第一逆變電路與發射線圈，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，用于將直流電轉換為高頻的交流電；

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

所述第二整流電路的輸入端與所述接收線圈連接，用于將感應交流電轉換為直流電，所述第二整流電路產生的直流電能夠為外部用電設備供電或為蓄電池充電。

在一些實施例中，在所述發射模塊中，所述第一整流電路的前端還設置有電流檢測裝置、開關控制電路與開關，所述開關控制電路用于控制所述開關的閉合或斷開，且當所述電流檢測裝置檢測到電流超過預設閾值時，控制所述開關斷開。

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

在一些實施例中，所述第二整流電路的后端還設置有第二逆變電路，用于將所述第二整流電路產生的直流電轉換為交流電，以為外部的交流設備供電。

在一些實施例中，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MOS管與對應的4個二極管。

在一些實施例中，還包括與所述發射模塊連接的發射控制模塊，，所述發射控制模塊用于根據采集得到的發射模塊與接收模塊的電壓、電流，計算得到DC-DC效率，并發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。

在一些實施例中，在所述發射模塊中，所述第一整流電路與所述逆變電路之間還設置有穩壓電容。

與現有技術相比，本發明的優點是：本發明提供的基于微電網的電能調度裝置，其發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，發射模塊與接收模塊通過線圈之間的電磁感應來傳遞電能，有利于接收端電能的精確、穩定控制。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。

基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

除非另外定義，本發明使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。

參照圖1，為本發明提供的一種基于微電網的電能調度裝置，包括發射模塊1與接收模塊2。其中發射模塊1至少包括第一整流電路11、第一逆變電路12與發射線圈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，用于將直流電轉換為高頻的交流電；發射線圈13與第一逆變電路12的輸出端連接，發射線圈13用于與接收線圈21相配合，以在接收線圈21產生感應交流電；第二整流電路22的輸入端與接收線圈21連接，用于將感應交流電轉換為直流電，第二整流電路22產生的直流電能夠為外部用電設備供電或為蓄電池充電。

本發明提供的基于微電網的電能調度裝置，其發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，發射模塊與接收模塊通過線圈之間的電磁感應來傳遞電能，有利于接收端電能的精確、穩定控制。

進一步參照圖2a、圖2b與圖3a、圖3b，分別為一個具體實施例中的發射模塊1與接收模塊2的電路原理圖。可以理解的是，圖2a與圖2b中的電路結構通過a1端與a2端相互連接；圖3a與圖3b中的電路結構通過b1端與b2端相互連接。

如圖所示，電源E1表示外部電能輸入，可以為傳統的交流市電，或由太陽能發電裝置或風能發電裝置產生的電能，圖中Lac表示電源E1的等效內電抗；Amac為電流檢測裝置，還設置有開關控制電路CON Sac與對應的開關Sac和Sac1，開關控制電路CON Sac能夠控制開關Sac和Sac1的閉合或斷開，且當電流檢測裝置Amac檢測到電流超過預設閾值時，控制開關Sac和Sac1斷開，保證電路的正常啟動和停止。

進一步地，當電流正常時，開關Sac和Sac1閉合，即接通由4個MOS管REC1_1P、REC1_2P、REC1_3P、REC1_4P組成的第一整流電路11，且還對應設置有4個二極管D1、D2、D3、D4作為續流二極管，用于保護MOS管。第一整流電路11用于將交流電轉換為有波動的直流電，其后端可設置有穩壓電容Cdc1，用于穩定直流電的電壓波動。圖中電壓表Vmdc1和電流表AM1的作用是實時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阻的總和。

接下來，直流電傳輸至由4個MOS管INV1_1P、INV1_2P、INV1_1N、INV1_2N組成的第一逆變電路12，且同樣對應設置有4個二極管D5、D6、D7、D8以保護MOS管，第一逆變電路12為單相全橋逆變電路。經過第一逆變電路12，能將直流轉換為高頻率（如75kHz-110kHz）的交流電。

另外，圖2a中還示出了外部直流電源E2與對應的開關、開關控制電路等結構，E2例如可為外部蓄電池。可以理解的是，當需要利用本發明提供的電能調度裝置時，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，發射線圈Lp與接收線圈Ls之間通過電磁感應，使電能傳遞至接收模塊2。

發射端的電容Cp與接收端的電容Cs均起到串聯諧振的作用，以增大通過線圈的電流的有效值，從而提高傳輸效率。發射線圈Lp與接收線圈Ls之間的距離可為10-15mm，實現了電能的無線傳遞。Rp和Rs分別表示發射線圈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來檢測發射端和接收端的電流、電壓。

進一步地，在接收端，同樣由4個MOS管REC2_1P、REC2_2P、REC2_1N、REC2_2N組成第二整流電路22，且同樣對應設置有4個二極管D9、D10、D11、D12以保護MOS管。第二整流電路22用于將交流電轉換為直流電，穩壓電容Cdc2用于穩定直流電源，Radc2為等效電阻。

第二整流電路22的后端還可設置有BUCK降壓電路，第二整流電路22產生的直流電通過BUCK降壓電路的降壓后與外部設備連接，可用于為外部直流設備供電，或為蓄電池充電。

其他實施例中，第二整流電路22的后端還可設置有第二逆變電路，用于將第二整流電路22產生的直流電轉換為交流電，以為外部的交流設備供電。

優選地，還包括與發射模塊1連接的發射控制模塊，發射控制模塊用于根據采集得

到的發射模塊1與接收模塊2的電壓、電流，計算得到DC-DC效率，并發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，發射控制模塊可包括數字信號處理控制器（DSP）及驅動電路，DSP用于接收電流、電壓信息，計算得到DC-DC效率并將控制信號發送至驅動電路；驅動電路可以采用IR2110芯片，其作用之一是將DSP這一弱電側與發射模塊1主電路的強電側進行電氣隔離，作用之二在于能夠將DSP輸出的低電壓的驅動信號放大，產生電壓能夠達到驅動MOS管的大小的PWM信號，以控制第一逆變電路中12的MOS管。通過調節PWM信號的占空比和頻率，就能得到合適驅動波形。

在一個具體實施例中，上電后，輸出100kHz占空比為0 .1的PWM波，每過一個特定的時間(5ms)，占空比增加一個步長(0 .01)，同時不斷的采樣發送側和接收側的母線電流電壓，等發射側母線電流到達最大值或逆變橋占空比達到0 .5時，保持當前占空比，繼而進入調整頻率階段，每過一個特定時間(5ms)，頻率增加一個步長(0 .1Hz)，此時比較發送裝置和接收裝置的能量傳輸DC-DC效率，如果效率增加，頻率就適當增加，如果效率減少，頻率就適當減少；以實現精確、合適地電能調度，使得供電穩定。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本發明的保護范圍之內。

發明要點簡析

1 .一種基于微電網的電能調度裝置，其特征在于，包括發射模塊與接收模塊，所述發射模塊包括第一整流電路、第一逆變電路與發射線圈，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，用于將直流電轉換為高頻的交流電；

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

所述第二整流電路的輸入端與所述接收線圈連接，用于將感應交流電轉換為直流電，所述第二整流電路產生的直流電能夠為外部用電設備供電或為蓄電池充電。

2 .根據權利要求1所述的基于微電網的電能調度裝置，其特征在于，在所述發射模塊中，所述第一整流電路的前端還設置有電流檢測裝置、開關控制電路與開關，所述開關控制電路用于控制所述開關的閉合或斷開，且當所述電流檢測裝置檢測到電流超過預設閾值時，控制所述開關斷開。

3 .根據權利要求1所述的基于微電網的電能調度裝置，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置有BUCK降壓電路，所述第二整流電路產生的直流電通過所述BUCK降壓電路的降壓后與外部設備連接。

4 .根據權利要求1所述的基于微電網的電能調度裝置，其特征在于，所述第二整流電路的后端還設置有第二逆變電路，用于將所述第二整流電路產生的直流電轉換為交流電，以為外部的交流設備供電。

5 .根據權利要求1所述的基于微電網的電能調度裝置，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MOS管與對應的4個二極管。

6 .根據權利要求5所述的基于微電網的電能調度裝置，其特征在于，還包括與所述發射模塊連接的發射控制模塊，所述發射控制模塊用于根據采集得到的發射模塊與接收模塊的電壓、電流，計算得到DC-DC效率，并發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 .根據權利要求1所述的基于微電網的電能調度裝置，其特征在于，在所述發射模塊中，所述第一整流電路與所述逆變電路之間還設置有穩壓電容。