兼备太阳能、风能供电的新能源游艇的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路领域，具体地，涉及一种兼备太阳能、风能供电的新能源游艇。


背景技术：

2.近年来，一些常规性的能源如石油能源、天然气能源等日渐耗竭，并且在船舶领域其造成的环境污染日益严重。同时各地出台了推广与鼓励使用新能源的政策，使得绿色船舶技术成为船舶领域重要的发展方向之一。
3.常规的绿色能源船舶即帆船，利用风力驱动船帆进行航线，但是其受气象影响较大，无法在风力不足的情况下航行。
4.目前单独某一能源在游艇上的运用太阳能或风能等绿色能源已经有较多研究，但两者混合作为动力源驱动小型钓鱼艇的实例还不是很多。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种兼备太阳能、风能供电的新能源游艇。
6.根据本实用新型提供的一种兼备太阳能、风能供电的新能源游艇，包括：太阳能发电模块、风力发电模块、柴油发电模块、蓄电池模块、直流母线排和交流母线排；
7.所述太阳能发电模块、所述风力发电模块、所述柴油发电模块和所述蓄电池模块通过can总线连接在一起；
8.所述太阳能发电模块包括直流输出端和交流输出端，所述太阳能发电模块的直流输出端通过dc/dc连接所述蓄电池模块，并直接连接所述直流母线排，所述太阳能发电模块的交流输出端通过ac/dc连接所述蓄电池模块，并直接连接所述交流母线排；
9.所述风力发电模块包括直流输出端和交流输出端，所述风力发电模块的直流输出端通过dc/dc连接所述蓄电池模块，直接连接所述直流母线排，所述风力发电模块的交流输出端通过ac/dc连接所述蓄电池模块，并直接连接所述交流母线排；
10.所述柴油发电模块的输出端通过ac/dc连接所述蓄电池模块和所述直流母线排。
11.优选地，还包括岸电接口，所述岸电接口通过ac/dc连接所述蓄电池和所述直流母线排，并直接连接所述交流母线排。
12.优选地，所述太阳能发电模块包括：光伏组件、太阳能蓄电池、控制器以及逆变器；
13.所述光伏组件的输出端连接所述太阳能蓄电池和所述控制器，所述太阳能蓄电池通过dc/dc连接所述蓄电池模块，所述控制器连接所述太阳能蓄电池和所述逆变器。
14.优选地，所述光伏组件布置于游艇的顶部。
15.优选地，所述风力发电模块包括：风力发电机、风力蓄电池、控制器和逆变器；
16.所述风力发电机的输出端通所述逆变器连接所述风力蓄电池和所述控制器，所述风力蓄电池通过dc/dc连接所述蓄电池模块，所述控制器连接所述风力蓄电池。
17.优选地，所述风力发电机左右对称布置在游艇顶部的尾端。
18.优选地，所述蓄电池模块包括：蓄电池，所述蓄电池的输出端通过dc/dc连接所述直流母线排，所述蓄电池的输出端通过dc/ac连接所述交流母线排。
19.优选地，还包括通信模块，所述通信模块连接所述直流母线排。
20.优选地，所述通信模块包括卫星通信设备。
21.优选地，游艇的船舱部分设置由蓄电池舱、柴油发电机舱，分别放置所述蓄电池模块、所述柴油发电模块。
22.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
23.本实用新型提供了一种能够同时兼备太阳能和风能供电的游艇，通过多种供电方式为蓄电池充电，保障了游艇的续航能力。通过can总线可以实时采集各个部件的运行状态，以便于及时选择不同的供电方式。
附图说明
24.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
25.图1为游艇的剖视图；
26.图2为游艇的供电结构示意图；
27.图3为游艇能源管理的通信网络示意图；
28.图4为游艇能源管理的通信及结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
30.如图2所示，根据本实用新型提供的一种兼备太阳能、风能供电的新能源游艇，包括：太阳能发电模块1、风力发电模块2、柴油发电模块3、岸电接口4、蓄电池模块 5、直流母线排6和交流母线排7。
31.太阳能发电模块包括直流输出端和交流输出端，太阳能发电模块的直流输出端通过 dc/dc连接蓄电池模块，并直接连接直流母线排，太阳能发电模块的交流输出端通过 ac/dc连接蓄电池模块，并直接连接交流母线排。风力发电模块包括直流输出端和交流输出端，风力发电模块的直流输出端通过dc/dc连接蓄电池模块，直接连接直流母线排，风力发电模块的交流输出端通过ac/dc连接蓄电池模块，并直接连接交流母线排。柴油发电模块的输出端通过ac/dc连接蓄电池模块和直流母线排。岸电接口通过ac/dc 连接蓄电池和直流母线排，并直接连接交流母线排。
32.通信模块连接直流母线排，用于与外界进行无线通信，包括卫星通信设备、gps定位等等。
33.如图3和图4所示，太阳能发电模块1、风力发电模块2、柴油发电模块3和蓄电池模块5通过can总线连接在一起。
34.太阳能发电系统有以下几个组件：光伏组件(能量输入端)、蓄电池(能量储存端)、控制器(检测并控制)、逆变器(ac/dc)。系统从光伏组件端输入能量，经过转换，输出电能，一部分电储存在蓄电池中，经过dc/dc可以直接使用。控制器可以对设备状态进行检测以及反映系统运行状态。逆变器的作用是使得交流负载得以使用。光伏组件布置于游艇的顶部。
35.风能发电系统包括风力发电机(产生交流电)、蓄电池(存储功能)、控制器(检测并控制)和逆变器(ac/dc)，功能与前述太阳能发电系统各部分功能类似。风力发电机左右对称布置在游艇顶部的尾端。
36.岸电发电系统是利用岸基电源替代其他发电方式，使得游艇靠在岸边时就可以进行充电。由于岸电供电电压为220v交流，在接到游艇系统时需要使用交流电直流电转换器。
37.柴油机发电系统包括柴油机、发电机、燃油箱、控制器等等。柴油机通过柴油带动发电机发交流电，经过交流直流转换器可以传给蓄电池或者整个推进系统。柴油机也可直接驱动螺旋桨，实现推进功能。
38.游艇蓄电池是游艇最主要的储能蓄电系统。蓄电池储存了来自太阳能发电组、风力发电组、岸电发电以及柴油发电机的电能，经过内部三个直流电交流电转换器可以发出 24v直流电、320v直流电、220v交流电。
39.直流母线排接入了来自各发电系统的所有直流线，包括太阳能发电组、风力发电组、岸电发电以及柴油发电机直流走线，输出24v直流电与320v直流电供给如马桶、音响、电动遮阳、艏侧推等等直流用电设备。交流母线排接入了来自各发电系统的所有交流线，包括太阳能发电组、风力发电组、岸电发电以及柴油发电机直流走线，输出220v交流电供给一些交流用电设备等等。
40.如图1所示，游艇的船舱部分设置由蓄电池舱、柴油发电机舱，分别放置蓄电池模块、柴油发电模块。
41.本实用新型的蓄电池选型为磷酸铁锂电池，将每两块电池组合成一组，以并联的方式连接，每一百组以串联的方式连接成dc320v电源。该蓄电池组容量为504ah，电压为 320v，输出功率视负载情况考虑。蓄电池的最佳充电电流为十小时充电率的电流，即 504ah的10％，为50.4a。
42.由于电路中各部件所需电压有交流、直流之分，并且数值各不一样。因而要使用转换器来统一电压。常见的转换器分为逆变器和整流器。整流器就是ac(alternatingcurrent)/dc(direct current)转换器，可以将交流电转换为直流电。逆变器是dc/ac 转换器，可以将直流电转换为交流电。在本次设计中主要涉及六个主要的转换器。分别是三个220vac转换成320vdc整流器，一个33.75vdc转换成320vdc直流转换器，一个 320vdc转换成24vdc直流转换器，一个320vdc转换成220vac逆变器。因为 220vac/320vdc与320vdc/220vac逆变器较为常见，由于dc/dc升压与降压的参数考虑相似，因此在转换器设计上，本文考虑不常见电压的dc/dc转换器来说明。转换器在工作时，选择ccm模式条件，其特征是电感电流连续。
43.一个33.75vdc转换320vdc直流转换器使用目的在于使得光伏发电系统与蓄电池在电压上得到很好的连接。用到了boost转换器。
44.考虑到系统中有许多个控制模块，如太阳能发电模块，风能发电模块，柴油发电模块等等，同时能源管理系统也需要根据各模块的参数特征与反馈的信息来进一步调整参
数，按策略进行优化。因此系统通信网络的便捷与高效十分重要，这能提升整个系统的效率，使得按照控制策略实施的控制能达到最优的结果。能源管理系统采用can总线将具有以下几个优势。
45.(1)can总线通讯速率快、响应速率快。由于报文的编码简单，占用总线的时间短，处理的速度快。游艇上的能源管理系统运作模式切换需要高速率。
46.(2)数据选择性接受。通过报文的标识符来辨别报文是否有用以及是否接受或屏蔽。可以减少占用空间，提升效率。
47.(3)总线的生产与使用成本低。can总线技术不断发展，针对总线相关的部件生产成本得以降低。
48.如图3所示，通信网络主要有以下一些部件或模块：上位机、能源管理控制器、anybus、 can总线、各发电系统的控制器、各直流交流转换器、直流母线与交流母线排、推进部分和其他用电设备。上位机是监控机(pc机)，主要负责实时显示各单元的参数与设备状态、监控各节点接受与发送数据情况、发送控制命令或调参命令。能源管理控制器是通信数据的中转站并将上位机传出的数据格式与anybus能读取的dp格式进行转换。 anybus是一个通讯协议转换的模块。它提供了一个数据的储存区，将总线上的数据读入储存区，并按需转换成dp格式发送出去。整个can总线能够采集到的数据有各发电系统的电流、电压参数，各控制器的输入输出电压情况，各转换器的电压情况，蓄电池电压、电流、soc值等情况，推进系统输入输出电压电流情况，其他用电设备电压电流情况以及其他需要了解的参数。
49.通过can总线采集到的电压、电流、功率、soc等参数，按照设定策略来调整与反馈，可将结果由各节点反馈给各控制器及其他部件，继而实现游艇能源管理。
50.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
51.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。