CN102412615A

CN102412615A - 新型风光互补发电控制器

Info

Publication number: CN102412615A
Application number: CN2012100042791A
Authority: CN
Inventors: 曲保章; 杨同兴; 陈希立
Original assignee: BEIJING BRIO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; BEIJING BRIO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING BRIO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; BEIJING BRIO TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明提供一种新型风光互补发电控制器，它包括光伏发电输入电路、风力发电输入电路、主控电路、发电电压升压控制电路、控制输入端连接所述主控电路的蓄电池充电状态控制电路以及检测输入端分别连接所述主控电路的蓄电池电压检测电路、发电电压检测电路和充电电流检测电路，所述发电电压升压控制电路的控制输入端连接所述主控电路，所述风力发电输入电路和所述光伏发电输入电路的电能输出端分别连接所述发电电压升压控制电路的电能输入端，所述发电电压升压控制电路的电能输出端作为蓄电池充电端。该新型风光互补发电控制器具有设计科学、性能稳定、实用性强和能源利用率高的优点。

Description

新型风光互补发电控制器

技术领域

本发明涉及一种发电设备，具体的说，涉及了一种新型风光互补发电控制器。

背景技术

风能和太阳能是取之不尽用之不竭的绿色能源，电能是人们生活中不可缺少的能源；目前，单一的使用太阳能或者风能发电，由于受地理环境、气候、季节、时间的限制，不能提供稳定可靠的电源，因此有了风光互补发电系统，风光互补发电系统的核心是风光互补控制器。

现有的风光互补控制器，虽然能够将利用风能和太阳能发的电能存储在蓄电池内，然而，其具有以下缺点：一、如果风光互补系统发电电压小于蓄电池电压时，将不能给蓄电池充电；二、当风光互补发电系统发电电压大于充电电压，而充电电压没有达到系统的最大功率点时，又不能以最大功率充电；三、当风光互补发电系统最大功率点电压大于充电电压时，才可以以最大功率点充电，但是风光互补系统发电电压远高于充电电压，尤其是当风速远大于正常风速时，风电的发电功率余量太大，为了保护蓄电池等设备不受损坏，就要把多余的电能通过卸荷部件卸荷，从而导致卸荷部件过于庞大，而且也使成本升高。

现有的风光互补控制器不能充分发挥风光互补发电系统的效率，使风光互补发电系统的效率处于较低的水平，从而造成能源的利用率偏低，风光互补发电系统时常处于未充电或者卸荷状态，导致蓄电池长期处于亏电状态而大大缩短蓄电池有效使用寿命。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种设计科学、性能稳定、实用性强和能源利用率高的新型风光互补发电控制器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型风光互补发电控制器，它包括光伏发电输入电路、风力发电输入电路、主控电路、发电电压升压控制电路、控制输入端连接所述主控电路的蓄电池充电状态控制电路以及检测输入端分别连接所述主控电路的蓄电池电压检测电路、发电电压检测电路和充电电流检测电路，其中，所述发电电压升压控制电路的控制输入端连接所述主控电路，所述风力发电输入电路和所述光伏发电输入电路的电能输出端分别连接所述发电电压升压控制电路的电能输入端，所述发电电压升压控制电路的电能输出端作为蓄电池充电端。

基于上述，所述发电电压升压控制电路包括驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、电感、肖基特二极管和MOS开关管，其中，所述第一电阻的一端作为所述发电电压升压控制电路的控制输入端，所述第一电阻的另一端与所述驱动芯片的阴极输入端连接，所述驱动芯片的两个输出端分别与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端和所述MOS 开关管的栅极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述MOS 开关管的源极接地，所述电感的一端作为所述发电电压升压控制电路的电能输入端，所述电感的另一端与所述MOS 开关管的漏极和所述肖基特二极管的阳极连接，所述肖基特二极管的阴极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地，所述肖基特二极管的阴极作为所述发电电压升压控制电路的电能输出端。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，该新型风光互补发电控制器在原有风光互补发电控制器基础上，增加了控制输入端与所述主控电路连接的发电电压升压控制电路，所述主控电路对所述蓄电池电压检测电路与所述发电电压检测电路检测到的电压进行比较后，判断是否发出升压控制信号，以便控制所述发电电压升压控制电路工作，另外，所述主控电路根据所述蓄电池电压检测电路、所述发电电压检测电路和所述充电电流检测电路的检测结果，判断是否发出蓄电池充电控制信号，以便控制所述蓄电池充电状态控制电路的通断，进而控制蓄电池的充电状态，同时，通过对所述蓄电池充电状态控制电路的通断占空比的调节，还可达到调节充电电流的目的，利于蓄电池的高效充电和充电保护；该新型风光互补发电控制器实现了从低压到高压输入的自适应充电，有效的解决了原有风光互补发电控制器不能在电压低时充电的缺点，同时，解决了充电效率偏低和卸荷功率过高的问题，其具有设计科学、性能稳定、实用性强和能源利用率高的优点。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是所述光伏发电输入电路和所述风力发电输入电路的电路结构示意图。

图3是所述发电电压升压控制电路的电路结构示意图。

图4是所述主控电路、所述蓄电池充电状态控制电路、所述充电电流检测电路和所述蓄电池电压检测电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种新型风光互补发电控制器，它包括光伏发电输入电路、风力发电输入电路、主控电路、发电电压升压控制电路、蓄电池充电状态控制电路、发电电压检测电路和充电电流检测电路；其中，所述主控电路连接所述发电电压升压控制电路的控制输入端，用于控制是否对发电电压进行升压；所述风力发电输入电路和所述光伏发电输入电路的电能输出端分别连接所述发电电压升压控制电路的电能输入端，所述发电电压升压控制电路的电能输出端作为蓄电池充电端；所述主控电路连接所述蓄电池充电状态控制电路的控制输入端，用于控制蓄电池的充电状态和充电时间的长短；所述主控电路连接所述蓄电池电压检测电路的检测输入端，用于获取蓄电池的电压；所述主控电路连接所述发电电压检测电路的检测输入端，用于获取光伏发电和风力发电的发电电压大小；所述主控电路连接所述充电电流检测电路的检测输入端，用于获取蓄电池充电电流的大小。

如图2所示，所述光伏发电输入电路包括防雷压敏电阻Ry1、防雷压敏电阻Ry2和防反充二极管DX1，所述光伏发电的电压为直流电压，所述光伏发电输入电路的X端和Y端分别与所述光伏发电系统的正负极，所述X端和Y端分别连接所述防雷压敏电阻Ry1和所述防雷压敏电阻Ry2的一端，所述防雷压敏电阻Ry1和所述防雷压敏电阻Ry2的另一端连接在一起接地，所述光伏发电电压的正极与所述防反充二极管DX1阳极连接，所述防反充二极管DX1的阴极作为电能输出端。

所述风力发电输入电路包括防雷压敏电阻Ry3、防雷压敏电阻Ry4、防雷压敏电阻Ry5和整流桥Z，所述风力发电发出的是三相交流电，所述风力发电输入电路的A端、B端和C端分别与所述三相交流电的三端连接，所述风力发电输入电路的A端、B端和C端分别与所述防雷压敏电阻Ry3、防雷压敏电阻Ry4、防雷压敏电阻Ry5的一端和整流桥Z连接，所述防雷压敏电阻Ry3、防雷压敏电阻Ry4和防雷压敏电阻Ry5的另一端接地，所述风力发电经过整流桥Z后负极与所述防雷压敏电阻Ry1的一端连接后接地，所述风力发电经过整流桥Z后正极与所述防反充二极管DX1的阴极连接，所述防反充二极管DX1的阴极作为电能输出端。

如图3所示，所述发电电压升压控制电路包括驱动芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电感L1、肖基特二极管D1和MOS开关管Q2，其中，所述电阻R1的一端作为所述发电电压升压控制电路的控制输入端，所述电阻R1的另一端与所述驱动芯片U1的阴极输入端连接，所述驱动芯片U1的阳极输入端连接工作电源，所述驱动芯片U1的VCC端外接驱动芯片U1电源，所述驱动芯片U1的GND端接地，所述驱动芯片U1的两个输出端分别与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R3的一端和所述MOS 开关管Q2的栅极连接，所述电阻R3的另一端接地，所述MOS 开关管Q2的源极接地，所述电感L1的一端作为所述发电电压升压控制电路的电能输入端，所述电感L1的另一端与所述MOS 开关管Q2的漏极和所述肖基特二极管D1的阳极连接，所述肖基特二极管D1的阴极与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述肖基特二极管D1的阴极作为所述发电电压升压控制电路的电能输出端；其中所述驱动芯片U1采用型号为LP250的光电驱动管。

如图4所示，所述主控电路包括单片机以及单片机外围辅助电路，与所述单片机连接的晶振Y1、电容C2和电容C3，所述单片机采用ATMGA8-1，该单片机使用技术成熟，可采用C语言编程或者用汇编编程，程序运行效率高，实时性强，静态功耗低，系统可靠性高，外围电路结构简单，运行可靠。

所述蓄电池充电状态控制电路包括驱动芯片U2、电阻R4、电阻R5、电阻R6和MOS开关管Q1，所述驱动芯片U2采用型号为LP250的光电驱动管，所述蓄电池充电状态控制电路通过所述电阻R4与所述主控电路中的单片机ATMGA8-1的PB3端口连接，接收控制命令。

所述蓄电池电压检测电路包括电阻R7和电阻R8，所述R7的一端与所述蓄电池的正极连接，所述R7的另一端与所述单片机ATMGA8-1的ADC7端口和所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述蓄电池电压检测电路用于检测蓄电池的电压。

所述充电电流检测电路包括电流互感器CT2和运算放大器U4，所述电流互感器CT2连接在蓄电池的正极，用于检测充电电流的大小。

所述光伏发电输入电路和所述风力发电输入电路的电能输出端与所述发电电压升压控制电路中的电感L1的一端连接，所述发电电压升压控制电路中的电阻R1的一端与所述主控电路连接，所述肖基特二极管D1的阴极与所述电流互感器CT2连接。

该新型风光互补发电控制器在原有风光互补发电控制器的基础上，增加了发电电压升压控制电路，实现从低压到高压输入的自适应充电，有效的解决了原有风光互补发电控制器不能在电压低时充电的缺点。

所述发电电压检测电路分别与所述光伏发电输入电路和所述风力发电输入电路的电能输出端连接，将检测到的电压值传递给所述主控电路，所述蓄电池电压检测电路和所述充电电流检测电路分别与所述蓄电池的正极连接，将检测的蓄电池电压和充电电流传递给所述主控电路；所述主控电路对所述电压值与所述蓄电池电压进行比较，判断是否发出升压调节控制信号，并根据蓄电池电压和充电电流，判断是否开启所述MOS开关管Q2进行充电；所述蓄电池充电状态控制电路与所述蓄电池的负极连接，根据检测到的蓄电池电压的大小，决定所述MOS开关管Q1的导通和导通时间，以便调节充电电流的大小，既能实现蓄电池的高效充电，又能实现蓄电池的充电保护。

工作原理：当风光互补发电系统的发电电压小于蓄电池电压，或者风光互补发电系统的发电电压大于蓄电池电压但是小于蓄电池电压的1.5倍时，单片机由端口PB1发出升压调节控制信号给所述发电电压升压控制电路，控制MOS开关管Q2导通，并通过改变升压调节控制信号PWM1的占空比，来改变MOS开关管Q2的导通时间，从而改变电感L1 中的储能大小，储能一段时间后，截止MOS开关管Q2，同时，单片机由端口PB3发出蓄电池充电控制信号，并传递给所述蓄电池充电控制电路，使MOS开关管Q1导通，以便给蓄电池充电。

当风光互补发电系统发出的电压大于蓄电池组电压的1.5倍时，单片机发出升压调节控制信号，所述升压调节控制信号由端口PB1传递给所述发电电压升压控制电路，控制所述MOS开关管Q2截止，同时，单片机发出充蓄电池充电控制信号，由端口PB3传递给所述蓄电池充电状态控制电路，控制MOS开关管Q1的导通时间，使系统实现最优充电，同时，通过改变蓄电池充电控制信号PWM2的占空比，来改变MOS开关管Q1的导通时间，用于调节蓄电池的充电电流，以便保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。

充电过程中，蓄电池组电压在不断变化，如果风光互补发电系统的发电电压不变，则控制器根据蓄电池电压的检测结果，通过改变蓄电池充电控制信号PWM2和升压调节控制信号PWM1的占空比，自动调整MOS开关管Q1和MOS开关管Q2的导通时间，进行智能充电。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种新型风光互补发电控制器，包括光伏发电输入电路、风力发电输入电路、主控电路、控制输入端连接所述主控电路的蓄电池充电状态控制电路以及检测输入端分别连接所述主控电路的蓄电池电压检测电路、发电电压检测电路和充电电流检测电路，其特征在于：它还包括发电电压升压控制电路，所述发电电压升压控制电路的控制输入端连接所述主控电路，所述风力发电输入电路和所述光伏发电输入电路的电能输出端分别连接所述发电电压升压控制电路的电能输入端，所述发电电压升压控制电路的电能输出端作为蓄电池充电端。

2.根据权利要求1所述的新型风光互补发电控制器，其特征在于：所述发电电压升压控制电路包括驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、电感、肖基特二极管和MOS开关管，其中，所述第一电阻的一端作为所述发电电压升压控制电路的控制输入端，所述第一电阻的另一端与所述驱动芯片的阴极输入端连接，所述驱动芯片的两个输出端分别与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端和所述MOS 开关管的栅极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述MOS 开关管的源极接地，所述电感的一端作为所述发电电压升压控制电路的电能输入端，所述电感的另一端与所述MOS 开关管的漏极和所述肖基特二极管的阳极连接，所述肖基特二极管的阴极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地，所述肖基特二极管的阴极作为所述发电电压升压控制电路的电能输出端。