本發(fā)明涉及純電動船舶充電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微網(wǎng)儲能的純電動船舶的無線充電裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提高，能源結(jié)構(gòu)及環(huán)境污染問題日益呈現(xiàn)。為努力維護(hù)經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展，解決好能源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重問題，我國政府相繼出臺了多項(xiàng)關(guān)于節(jié)能環(huán)保的政策，并積極推進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。目前，國家關(guān)于節(jié)能環(huán)保及優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的號召已深入人心。

純電動船舶的充電方式一般采用有線充電樁的充電方式，這種方式需要連接很長的電纜，需要很長的電纜連接時(shí)間，從而導(dǎo)致單位時(shí)間充電的船只數(shù)量受限，缺乏經(jīng)濟(jì)性，直接影響純電動船舶的推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于微網(wǎng)儲能的純電動船舶的無線充電裝置和方法，該裝置和方法將微網(wǎng)儲能與純電動船舶的無線充電有效的結(jié)合起來。既發(fā)揮了微網(wǎng)儲能具有的靈活性、多樣性、可控性、交互性、獨(dú)立性等特點(diǎn)，又發(fā)揮了無線充電具有無污染，省去連接電纜及連接時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，使純電動船舶的無線充電變得更加節(jié)能環(huán)保，大大降低無線充電的成本，提高整個(gè)充電環(huán)節(jié)的效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的一種基于微網(wǎng)儲能的純電動船舶的無線充電裝置，其特征在于：它包括微網(wǎng)系統(tǒng)、岸基電能轉(zhuǎn)換及發(fā)射系統(tǒng)、船基電能接收系統(tǒng)，其中，岸基電能轉(zhuǎn)換及發(fā)射系統(tǒng)包括斬波功率振蕩器、電磁場發(fā)射線圈模塊和斬波功率振蕩控制器，所述船基電能接收系統(tǒng)包括整流濾波斬波器、電能存儲裝置以及與電磁場發(fā)射線圈模塊匹配的電磁場接收線圈模塊，其中，微網(wǎng)系統(tǒng)的直流電輸出端連接斬波功率振蕩器的直流電輸入端，斬波功率振蕩器的交流電輸出端連接電磁場發(fā)射線圈模塊的信號輸入端，斬波功率振蕩控制器的信號輸入端連接斬波功率振蕩器的信號輸出端，斬波功率振蕩控制器的控制信號輸出端連接斬波功率振蕩器的控制端，電磁場接收線圈模塊的信號輸出端連接整流濾波斬波器的信號輸入端，整流濾波斬波器的信號輸出端連接電能存儲裝置的信號輸入端，電能存儲裝置的充電端用于給純電動船舶充電。

所述微網(wǎng)系統(tǒng)包括太陽能發(fā)電裝置、二次電池組和風(fēng)能發(fā)電裝置，其中，太陽能發(fā)電裝置的電能輸出端連接二次電池組的第一電能存儲接口，風(fēng)能發(fā)電裝置的電能輸出端連接二次電池組的第二電能存儲接口，二次電池組的電能輸出端連接斬波功率振蕩器的信號輸入端。

一種利用上述無線充電裝置的充電方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：微網(wǎng)系統(tǒng)向斬波功率振蕩器輸送直流電；

步驟2：斬波功率振蕩器將微網(wǎng)系統(tǒng)直流電轉(zhuǎn)換為適應(yīng)純電動船舶負(fù)載功率要求的交變電流，斬波功率振蕩控制器用來控制斬波功率振蕩器的輸出電壓值，從而根據(jù)斬波功率振蕩器輸出功率實(shí)時(shí)控制斬波功率振蕩器輸入電壓的大小，實(shí)現(xiàn)控制斬波功率振蕩器輸入功率和輸出功率的平衡；

步驟3：電磁場發(fā)射線圈模塊將斬波功率振蕩器產(chǎn)生的交變電流轉(zhuǎn)換成交變電磁場進(jìn)行發(fā)射，電磁場接收線圈模塊接收電磁場發(fā)射線圈發(fā)射出的交變磁場，并將接收的交變磁場轉(zhuǎn)換成交流電傳輸給整流濾波斬波器；

步驟4：整流濾波斬波器將電磁場接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的船舶充電用直流電，整流濾波斬波器將電壓值恒定的船舶充電用直流電輸送給電能存儲裝置，電能存儲裝置存儲電能，并為純電動船舶提供驅(qū)動功率。

本發(fā)明將微網(wǎng)儲能與純電動船舶的無線充電有效的結(jié)合起來。既發(fā)揮了微網(wǎng)儲能具有的靈活性、多樣性、可控性、交互性、獨(dú)立性等特點(diǎn)，又發(fā)揮了無線充電具有無污染，省去連接電纜及連接時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，使純電動船舶的無線充電變得更加節(jié)能環(huán)保，大大降低無線充電的成本，提高整個(gè)充電環(huán)節(jié)的效率。符合我國可持續(xù)發(fā)展的政策方針。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

其中，1—微網(wǎng)系統(tǒng)、1.1—太陽能發(fā)電裝置、1.2—二次電池組、1.3—風(fēng)能發(fā)電裝置、2—岸基電能轉(zhuǎn)換及發(fā)射系統(tǒng)、2.1—斬波功率振蕩器、2.2—電磁場發(fā)射線圈模塊、2.3—斬波功率振蕩控制器、3—船基電能接收系統(tǒng)、3.1—電磁場接收線圈模塊、3.2—整流濾波斬波器、3.3—電能存儲裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

本發(fā)明的一種基于微網(wǎng)儲能的純電動船舶的無線充電裝置，如圖1所示，它包括微網(wǎng)系統(tǒng)1、岸基電能轉(zhuǎn)換及發(fā)射系統(tǒng)2、船基電能接收系統(tǒng)3，其中，岸基電能轉(zhuǎn)換及發(fā)射系統(tǒng)2包括斬波功率振蕩器2.1、電磁場發(fā)射線圈模塊2.2和斬波功率振蕩控制器2.3，所述船基電能接收系統(tǒng)3包括整流濾波斬波器3.2、電能存儲裝置3.3以及與電磁場發(fā)射線圈模塊2.2匹配的電磁場接收線圈模塊3.1，其中，微網(wǎng)系統(tǒng)1的直流電輸出端連接斬波功率振蕩器2.1的直流電輸入端，斬波功率振蕩器2.1的交流電輸出端連接電磁場發(fā)射線圈模塊2.2的信號輸入端，斬波功率振蕩控制器2.3的信號輸入端連接斬波功率振蕩器2.1的信號輸出端，斬波功率振蕩控制器2.3的控制信號輸出端連接斬波功率振蕩器2.1的控制端，電磁場接收線圈模塊3.1的信號輸出端連接整流濾波斬波器3.2的信號輸入端，整流濾波斬波器3.2的信號輸出端連接電能存儲裝置3.3的信號輸入端，電能存儲裝置3.3的充電端用于給純電動船舶充電。

上述技術(shù)方案中，所述微網(wǎng)系統(tǒng)1包括太陽能發(fā)電裝置1.1、二次電池組1.2和風(fēng)能發(fā)電裝置1.3，其中，太陽能發(fā)電裝置1.1的電能輸出端連接二次電池組1.2的第一電能存儲接口，風(fēng)能發(fā)電裝置1.3的電能輸出端連接二次電池組1.2的第二電能存儲接口，二次電池組1.2的電能輸出端連接斬波功率振蕩器2.1的信號輸入端。微網(wǎng)儲能具有靈活性、多樣性、可控性、交互性、獨(dú)立性等特點(diǎn)。

上述技術(shù)方案中，所述斬波功率振蕩器2.1在斬波功率振蕩控制器2.3的控制下將微網(wǎng)系統(tǒng)1直流電轉(zhuǎn)換為適應(yīng)線圈無線能量傳輸要求的交變電流，并可控制交流電壓。

上述技術(shù)方案中，所述斬波功率振蕩控制器2.3用來控制斬波功率振蕩器2.1的輸出電壓值，從而根據(jù)斬波功率振蕩器2.1輸出功率實(shí)時(shí)控制斬波功率振蕩器2.1輸入電壓的大小，實(shí)現(xiàn)控制斬波功率振蕩器2.1輸入功率和輸出功率的平衡。

上述技術(shù)方案中，所述電磁場發(fā)射線圈模塊2.2用于將斬波功率振蕩器2.1產(chǎn)生的交變電流轉(zhuǎn)換成交變電磁場進(jìn)行發(fā)射，所述電磁場接收線圈模塊3.1用于接收電磁場發(fā)射線圈發(fā)射出的交變磁場，并將接收的交變磁場轉(zhuǎn)換成交流電傳輸給整流濾波斬波器3.2。整流濾波斬波器3.2用于將電磁場接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，通過濾波器過濾直流電中的諧波分量，再經(jīng)斬波器生成電壓值恒定的船舶充電用直流電。電磁場發(fā)射線圈模塊2.2和電磁場接收線圈模塊3.1，采用非接觸諧振式工作模式，實(shí)現(xiàn)了存電動船舶的無線電能傳輸，節(jié)約了拉線的成本，省去電纜連接時(shí)間，縮短了船舶?？砍潆姇r(shí)間，增加單位時(shí)間充電船只數(shù)量，提高了充電效率。

上述技術(shù)方案中，所述整流濾波斬波器3.2用于將電磁場接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的船舶充電用直流電。

上述技術(shù)方案中，所述電能存儲裝置3.3用于存儲電能，為純電動船舶提供驅(qū)動功率。所述電能存儲裝置3.3為超級電容組和磷酸鐵鋰電池。

一種利用上述無線充電裝置的充電方法，它包括如下步驟：

步驟1：微網(wǎng)系統(tǒng)1向斬波功率振蕩器2.1輸送直流電；

步驟2：斬波功率振蕩器2.1將微網(wǎng)系統(tǒng)1直流電轉(zhuǎn)換為適應(yīng)純電動船舶負(fù)載功率要求的交變電流，斬波功率振蕩控制器2.3用來控制斬波功率振蕩器2.1的輸出電壓值，從而根據(jù)斬波功率振蕩器2.1輸出功率實(shí)時(shí)控制斬波功率振蕩器2.1輸入電壓的大小，實(shí)現(xiàn)控制斬波功率振蕩器2.1輸入功率和輸出功率的平衡；

步驟3：電磁場發(fā)射線圈模塊2.2將斬波功率振蕩器2.1產(chǎn)生的交變電流轉(zhuǎn)換成交變電磁場進(jìn)行發(fā)射，電磁場接收線圈模塊3.1接收電磁場發(fā)射線圈發(fā)射出的交變磁場，并將接收的交變磁場轉(zhuǎn)換成交流電傳輸給整流濾波斬波器3.2；

步驟4：整流濾波斬波器3.2將電磁場接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的船舶充電用直流電，整流濾波斬波器3.2將電壓值恒定的船舶充電用直流電輸送給電能存儲裝置3.3，電能存儲裝置3.3存儲電能，并為純電動船舶提供驅(qū)動功率。

上述技術(shù)方案中，所述太陽能發(fā)電裝置1.1用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；風(fēng)能發(fā)電裝置1.3利用岸邊以及港口的風(fēng)力轉(zhuǎn)化為電能，二次電池組1.2將太陽能發(fā)電裝置1.1和風(fēng)能發(fā)電裝置1.3互補(bǔ)發(fā)電產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲，同時(shí)二次電池組1.2本身也進(jìn)行充電(二次電池組本身也能進(jìn)行充電，主要在用電低峰期時(shí)進(jìn)行充電儲能)，從而為岸基電能轉(zhuǎn)換及發(fā)射系統(tǒng)2提供輸入功率。二次電池組1.2主要是由廢舊蓄電池組成，主要來源于電動汽車、電動自行車上更換下來的蓄電池，這不僅解決了這些廢舊電池的放置問題，還能使其充分發(fā)揮作用，還具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

采用該微網(wǎng)儲能方式給純電動船舶無線充電，充分發(fā)揮了微網(wǎng)儲能具有的靈活性、多樣性、可控性、交互性、獨(dú)立性的特點(diǎn)，以及無線充電具有的無污染的特點(diǎn)，省去連接電纜的過程。微網(wǎng)儲能系統(tǒng)可以極大提高二次電池的利用率，充分利用風(fēng)能與太陽能。微網(wǎng)儲能與無線充電的有效結(jié)合，使純電動船舶的無線充電變得更加節(jié)能環(huán)保，大大降低無線充電的成本，提高整個(gè)充電環(huán)節(jié)的效率。

本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。