[发明专利]能量生成装置

说明书

本发明涉及由太阳能发电机供电的能量生成装置，具体地说，该能量生成装置是一个具有推进器的船舶动力装置。在最佳情况下，推进器可以是一个直接推动船只的船舶推进器，或许是一个增压喷气涡轮机的叶轮，用它使水流加速，并且使水流用这样的方式离开船壳，那就是使离开船壳的水流喷射造成船只的推进。在当今的情况下，不仅可以造成船只的推进，而且还可通过改变离开船壳的水力射流的方向，确定船只行驶的方向。本发明所涉及的这种推进系统通常为人们所熟知。

在产生能量方面，太阳能发电机的应用亦为人们熟习，其中的光电太阳能电池是将光转换为电能的。如果光电太阳能发电机用于推进特别是比较小的船只的，那么就必须注意到应用元件的最高可能效率，为了保持太阳能发电机所需的面积和储能系统的重量，电动机，以及推进系统应尽可能的小型化。换言之，推进系统应该达到总体具有高效率。

因此，本发明的目的旨在提供一个获得最佳能量输出的光电能量装置。为了这个目的，太阳能发电机就需要工作在它的最大功率点（MPP）上。本发明可以确保这个要求而无需在一种经济上不合理的情况下使运行在MPP上的系统增加费用。

本发明参照附图详述如下。

本发明的主要特点是确定最大功率点作为两个参量的函数，即，“太阳日照强度”和“太阳能发电机的温度”的函数，通过一台计算机来设置这个工作点的状态。使直流转换器的输入电阻适合于对能量存储装置进行充电以便对，例如，船舶推进器的电动机供电。考虑了这些确定的参量，并且为了实用的目的，对船只推进器的光电池具有最佳利用参量。

通过附图将详细说明本发明，图中：

图1是光电池轮船推进系统及其最佳能量运营装置的系统图，以及

图2表明与直流转换器工作范围有关的发电机的特性曲线图，用来作为本发明的组件所采取的曲线。

船只推进系统（船只未示出）在单独装置中包括一个推进器1，或推进器1作为使用的若干类似的推进器中之一。推进器1装配在电动机2的驱动轴上且与其一起旋转。电能从直流-交流转换器3馈给电动机2，转换器3从存储能量系统的若干电池组4取得电能。电池组4通过直流转换器5的电能进行充电，该电能是从具有多元太阳能电池的太阳能发电机获得的。

带有极限值存储器8和数据区9的微型计算机7对该系统进行赋值，向存储器8和数据区9传送诸如各输入模拟量：发电机电压信号12;发电机电流信号13;电池电压信号14;电池充电电流信号15;指示电池10的测量值作为测量太阳日照信号16和17;以及太阳能发电机温度传感器11的测量值信号18。在包括极限值存储器8和数据区9的微型计算机7中，从对这些信号的处理中得到一个控制信号19，将它输送到直流转换器5上。

直流转换器5的输入电阻可以在一个特定的工作量程内自由地变动。直流转换器的电压跟踪由控制输入调节的输入电阻的电压。该控制输入与主微型计算机系统7形成接口。系统中各种不同测量点的信息传送到微型计算机中。

由于太阳能发电机6的特性曲线非线性，经常变化，而且它的形状也在变化，这就不可能确定某一额定值以便设计一种带有直流转换器5的闭合控制回路作为最终控制单元。

在所述的推进系统中，拟定控制算法并为其编制程序，通过控制算法的连续优化使太阳能发电机6工作在最大功率点上，即MPP上。在该系统中，在直流转换器5的输出端测量出电压和电流，并将其馈入微型计算机7中。从这些数值中计算出功率，直流转换器5将此功率传送到能量存储系统4。为了得到最佳功率，该功率必须达到极大，因而太阳能发电机6就有最佳能量输出。

当系统起动时，控制信号值由微型计算机7设置到一个初始值，例如是直流转换器5的输入电阻。因为正确的MPP的位置是未知的，因而控制信号和直流转换器的输入电阻必须改变到的那些值尚不能确定。现将控制信号的值随着最大步长W而增加，那么再一次地进行电压和电流的测量，从而确定功率。如果功率过大，那么通过合适的步长W进行更多的探索，并且再一次测量电压和电流。如果功率变小，那么探索方向不正确，于是就减小通过步长W的控制信号值。再一次测量电压和电流并且将计算功率与设定值进行比较。

因为步长W很大，它不能花很长时间去复盖太阳能发电机的特性曲线。此外，程序保证任何本机最大值进行跳跃处理，于是绝对最大值的区域就被确定。