[发明专利]一种最大功率跟踪控制器和船舶并网温差发电系统

说明书

本发明公开了一种最大功率跟踪控制器和船舶并网温差发电系统，所述并网温差发电系包括温差发电组件、最大功率跟踪控制系统和电能并网流程。温差发电组件布置于船舶可利用废热流通道，将流经通道的部分废热转化为电能，船舶可利用废热源包括船舶主机、柴油发电机组与焚烧炉中的一个或多个。最大功率跟踪系统包括DC/DC转换器、MPPT控制器和PWM控制驱动电路，能够有效实现工况时变下的温差发电组件的电能回收与功率跟踪。电能并网流程实现温差发电系统产生的电能并入船舶主电网。本发明能够有效利用船舶行驶产生的多种废热，将其并入船舶主体电网进行利用；节省船舶燃油消耗，提高整体能源利用效率，实现节能减排。

技术领域

本发明属于温差发电领域，具体涉及一种最大功率跟踪控制器和船舶并网温差发电系统。

背景技术

船舶作为国际贸易与海洋作业的重要交通运输工具，在营运过程中消耗了大量的能量，并排放了大量的CO₂。国际海事组织统计表明，预计到2050年，国际航运业的CO₂排放量将占到全球总量的18％。在2018年起，欧盟正式实施船舶CO₂的监测、报告和核实机制，标志着船舶节能减排已成为重要的建造标准与研发课题。船舶燃料的消耗主要来自于船舶主机与柴油发电机组，然而燃烧的热量只有不到50％被利用，大部分以废热形式被排烟和冷却水带走。此外，许多远洋船舶配备有用以焚烧船上产生的废油、油污泥、污水污泥以及生活垃圾等的焚烧炉，焚烧过程除了消耗燃料也排放废气，产生大量废热。

温差发电技术利用热电半导体材料，可实现热能与电能的相互转换，能够有效将船舶上大量的废热转换为电能供给船舶主电网，以此减少船舶发电所需燃料消耗，实现船舶节能减排。但是现有技术多局限于船舶单一热源的废热转换，如只考虑主机或柴油发电机组，忽视多种热源综合应用，以及焚烧炉废热的采用。此外，还未有基于船舶运行特征的温差发电最大功率跟踪方法与并网策略的提出。因此，给予船舶运行特征，开发一种包括热电转换、功率跟踪、电能传输及并网的船舶温差发电系统，是可持续发展的必然需求，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的弊端，提供一种包含温差发电组件、最大功率跟踪系统、电能并网流程的船舶并网温差发电系统。本发明能够有效利用船舶行驶产生的多种废热，将其并入船舶主体电网进行利用，节省船舶燃油消耗，提高整体能源利用效率，实现节能减排。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的的：

一种最大功率跟踪控制器，调节任意PWM控制驱动电路，得到两个随机的跟踪点，依据跟踪点得到温差发电器输出的开路电压V_o和短路电流I_s，由开路电压V_o和短路电流I_s获取温差发电器在最大功率点处的电压V_M和电流I_M，进而得到最大功率点处的占空比D_M，通过改变占空比为D_M,实现最大功率点的确定，并进行最大功率跟踪的判定。

上述技术方案，所述最大功率跟踪的判定，具体为：首先依据期望的跟踪效果确定跟踪精度δ₁，在将占空比设为D_M后，读取此时的输入电压V与输入电流I，并计算此时的输出功率P；|V-V_M|的差值若小于δ₁，则此时跟踪成功；若大于δ₁，则需要重新计算最大功率点，再次跟踪。

一种船舶并网温差发电系统，包括温差发电组件、最大功率跟踪控制系统和电能并网流程，温差发电组件与最大功率跟踪控制系统、电能并网流程依次连接。

上述技术方案，所述温差发电组件包括温差发电器和用于固定温差发电器的废热流通道，所述温差发电器的选用考虑温差发电器的发电总功率。