一種高壓架空線下的混合能源采集存儲系統(tǒng)，所述混合能源采集存儲系統(tǒng)包括混合能源采集模塊、功率管理模塊、復(fù)合存儲模塊以及中央控制單元，所述的混合能源采集模塊用于將高壓架空線下方電磁場能量，太陽能以及風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能；所述的功率管理模塊用于針對混合能源進(jìn)行最大功率點跟蹤及功率控制；所述的復(fù)合儲能模塊用于能源存儲轉(zhuǎn)換，其中包括鋰電池，超級電容組及存儲模式控制電路；所述的中央控制單元用于環(huán)境感知預(yù)測方法及采集存儲工作模式控制。本發(fā)明可以通過采集模塊感知環(huán)境變化，并通過單片機(jī)控制調(diào)整工作模式，達(dá)到最高效率能源采集及存儲，保證系統(tǒng)在低功耗情況下長時間運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混合能源采集與智能控制相結(jié)合，具體而言，是一種高壓輸電線下由電磁能、太陽能、風(fēng)能的能源采集與鋰電池及超級電容的存儲單元進(jìn)行智能控制匹配的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到人類生產(chǎn)和生活的方方面面。雖然單個無線傳感器節(jié)點的能耗不是很大，但是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中有著數(shù)以億計的節(jié)點，這些節(jié)點的總能耗很大，能否穩(wěn)定地為傳感器節(jié)點供電就決定著傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能否可持續(xù)發(fā)展。同時，為了滿足人類生活的需要，越來越多的傳感器需要被安放在人跡罕至或者環(huán)境惡劣的地區(qū)，如偏遠(yuǎn)山區(qū)的高壓架空線，這些地區(qū)惡劣的環(huán)境決定了人們無法像往常一樣使用電池為無線傳感器節(jié)點供電。

在能源采集方面，現(xiàn)有的無線傳感器節(jié)點通常采用太陽能電池作為單一形式的外部能源為無線傳感器節(jié)點提供電力供給。太陽能電池功能雖然結(jié)構(gòu)設(shè)計簡便，但是受環(huán)境影響明顯，能量存在很大的不確定性，對環(huán)境依賴性大。而另一方面，使用傳統(tǒng)的電池技術(shù)存在能量密度低、壽命有限的問題，針對大面積的無人值守傳感器而言，更換電池非常困難。

在這種大環(huán)境下，混合能源采集存儲技術(shù)應(yīng)運而生，在高壓架空線環(huán)境下，除了可以使用太陽能和風(fēng)能供電外，也可以收集低頻電磁場能量，通過特殊的采集器裝置，保證能源采集功率維持在毫瓦，甚至達(dá)到瓦的級別。同時通過復(fù)合能源存儲結(jié)構(gòu)，即鋰電池和超級電容模組結(jié)合，提高能源的轉(zhuǎn)換效率。超級電容具有高功率密度的特點，可以滿足舒適高功率的輸出需求，適合于用作電磁能、太陽能等微弱能源的儲能單元，通過合理的控制電荷輸出就可以實現(xiàn)微弱電源的能量輸出。鋰電池的能量密度比高，可以在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)能量的補(bǔ)充，適用于長時間、低功耗無人系統(tǒng)的應(yīng)用。而且鋰電池的充放電管理技術(shù)現(xiàn)階段都已經(jīng)非常成熟。

在整個混合采集及復(fù)合存儲的構(gòu)架下，感知環(huán)境能源的變化并及時調(diào)整存儲策略也將決定能源的存儲轉(zhuǎn)換效率，合理的控制模式將極大地延長裝置的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

為解決單一能源受環(huán)境影響大、生命周期短以及能源轉(zhuǎn)換效率較低的問題，本發(fā)明提出了一種高壓架空線下的混合能源采集存儲系統(tǒng)，它由太陽能電池片、低頻電磁波采集器、微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、功率管理芯片、超級電容器、鋰電池、中央處理器等組成，其中超級電容與鋰電池共同組成整個系統(tǒng)的儲能單元，充放電控制電路控制電荷的流動。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案：

一種高壓架空線下的混合能源采集存儲系統(tǒng)，所述混合能源采集存儲系統(tǒng)包括混合能源采集模塊、功率管理模塊、復(fù)合存儲模塊以及中央控制單元，所述的混合能源采集模塊用于將高壓架空線下方電磁場能量，太陽能以及風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能；所述的功率管理模塊用于針對混合能源進(jìn)行最大功率點跟蹤及功率控制；所述的復(fù)合儲能模塊用于能源存儲轉(zhuǎn)換，其中包括鋰電池，超級電容組及存儲模式控制電路；所述的中央控制單元用于環(huán)境感知預(yù)測方法及采集存儲工作模式控制。

進(jìn)一步，所述混合能源采集模塊包括太陽能板，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及低頻磁場采集器，所述低頻磁場采集器采用中間細(xì)長兩端粗扁的磁芯結(jié)構(gòu)，漆包線繞制在中間細(xì)長部分，全波整流電路為低功耗全波整流橋，整個裝置與高壓輸電線分離，并且能夠保持2-10米的間距進(jìn)行電磁場能量的采集。