CN103490500A - 多功能可再生能源转换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能可再生能源转换系统，它包括发电机，与发电机电连接的逆变器，与逆变器电连接的电网以及与电网连接的独立负载，还包括设置在发电机和逆变器之间的带控制单元的双向充电控制器以及蓄电池，其中，所述发电机的输出端连接双向充电控制器的输入端和逆变器的输入端，逆变器的输出端连接电网，所述双向充电控制器的输出端连接蓄电池。由于本发明在发电机和逆变器之间设置有带控制单元的双向充电控制器以及蓄电池，因此可以利用充足的可再生能源为蓄电池充电，当电网断电时，可以利用蓄电池作为后备电源，通过双向充电控制器、逆变器为独立的重要负载供电。

Description

多功能可再生能源转换系统
技术领域：
本发明涉及一种新能源发电系统，特别涉及一种多功能可再生能源转换系统。
 
背景技术：
伴随着地球上日益关注的污染问题和煤油消耗，利用自然资源获取可再生能源电力的技术已经受到全世界科学家的广泛关注。在所有的方法中，太阳能电力、风力发电是最有前景的，因为在我们的环境中太阳能和风能是最丰富的，也是所有资源中最干净的，太阳能、风能这些可再生能源未来将会具有更大的发展空间。现有可再生能源转换系统通常包括太阳能或风力发电机，与发电机连接的逆变器，以及与逆变器连接的电网和独立负载。在这个系统中，电网作为系统储能装置。在电网停电时，系统就会停止工作，一些重要的独立负载就会失去电力，在很多时候，这些重要的独立负载必须工作，必须保证有后备的电源供给。
 
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能可再生能源转换系统，它包括发电机，与发电机电连接的逆变器，与逆变器电连接的电网，电网连接独立负载，其特征在于：还包括设置在发电机和逆变器之间的带控制单元的双向充电控制器以及蓄电池，其中，所述发电机的输出端连接双向充电控制器的输入端和逆变器的输入端，逆变器的输出端连接电网，所述双向充电控制器的输出端连接蓄电池。
本发明更进一步的技术特征是：
所述双向充电控制器包括输入端正极接头A、输入端负极接头B、输出端正极接头C、输出端负极接头D，还包括带输入端正极a、输入端负极b和输出端正极c、输出端负极d的隔离DC-DC变换器，其中隔离DC-DC变换器的输入端正极a与输入端正极接头A电连接，隔离DC-DC变换器的输入端负极b与输入端负极接头B电连接，隔离DC-DC变换器的输出端正极c与输出端正极接头C电连接,隔离DC-DC变换器的输出端负极d与输出端负极接头D电连接，所述隔离DC-DC变换器还包括带初级线圈和次级线圈的隔离变压器，与隔离变压器初级线圈电连接的第一全桥电路，以及与隔离变压器次级线圈电连接的第二全桥电路，其中所述隔离变压器初级线圈和次级线圈的匝数比为n比1，其中n大于1。
所述隔离DC-DC变换器的输入端负极b与输出端正极接头C电连接，所述输出端负极接头D与输入端负极接头B电连接。
所述双向充电控制器还包含有最大功率点跟踪即MPPT电路。
所述发电机为风力发电机或太阳能电池板或燃料电池。
本发明的有益效果是：由于本发明一种多功能可再生能源转换系统在发电机和逆变器之间设置有带控制单元的双向充电控制器以及蓄电池，因此可以利用充足的可再生能源为蓄电池充电，当电网断电时，电网和逆变器切断连接，此时可以利用蓄电池作为后备电源，通过双向充电控制器向逆变器提供一个稳定的输入电源，使逆变器可以正常工作，从而为独立的重要负载供电。
 
附图说明：
图1是本发明可再生能源转换系统的结构框图；
图2是图1所示可再生能源转换系统一实施例中带控制单元的双向充电控制器的拓扑结构示意图；
图3是图1中所示可再生能源转换系统另一实施例中带控制单元的双向充电控制器的拓扑结构示意图。
 
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1是本发明可再生能源转换系统的结构框图，由图1可以看出本发明一种多功能可再生能源转换系统，它包括发电机1，与发电机电连接的逆变器2，与逆变器2电连接的电网3，电网3连接独立负载6，其特征在于：还包括设置在发电机1和逆变器2之间的带控制单元的双向充电控制器4以及蓄电池5，其中，所述发电机1的输出端连接双向充电控制器4的输入端和逆变器2的输入端，逆变器2的输出端连接电网3，所述双向充电控制器4的输出端连接蓄电池5。
图1中的发电机1以太阳能电池板为例，在实际应用中，重要的独立负载6通常由电网3供电工作，同时和逆变器2的输出端连接，独立负载6与电网3以及独立负载6与逆变器2输出端之间通常连接有继电器开关，当电网3停电时，逆变器2输出端与独立负载6电连接。由于电网3停电，逆变器2与电网3会自动断开，太阳能电池板1就会停止工作。而在本发明的多功能可再生能源电力转换系统中，由于太阳能电池板1和逆变器2之间设置有带控制单元的双向充电控制器4以及蓄电池5，因此在电网3工作时可以利用充足的太阳能为蓄电池5充电，当电网断3电时，电网3和逆变器2切断连接，此时可以利用蓄电池5作为后备电源，通过双向充电控制器4为逆变器2提供一个稳定的输入电源，使逆变器2可以正常工作，从而使太阳能电池板1也可以继续工作，共同为独立的重要负载6供电。到了晚上，太阳能电池板1会自动断开，蓄电池单独为逆变器2和独立的重要负载6供电。
在实际应用中，发电机并不局限于太阳能电池板，还可以是风力发电机或燃料电池等。
图2是图1所示可再生能源转换系统一实施例中带控制单元的双向充电控制器的拓扑结构示意图，在该实施例中，除双向充电控制器4外其他结构和图1相同，由图2可以看出，本实施例中所述双向充电控制器4包括输入端正极接头A、输入端负极接头B、输出端正极接头C、输出端负极接头D，还包括带输入端正极a、输入端负极b和输出端正极c、输出端负极d的隔离DC-DC变换器，其中隔离DC-DC变换器的输入端正极a与输入端正极接头A电连接，隔离DC-DC变换器的输入端负极b与输入端负极接头B电连接，隔离DC-DC变换器的输出端正极c与输出端正极接头C电连接,隔离DC-DC变换器的输出端负极d与输出端负极接头D电连接；所述隔离DC-DC变换器还包括带初级线圈和次级线圈的隔离变压器，与隔离变压器初级线圈电连接的第一全桥电路，以及与隔离变压器次级线圈电连接的第二全桥电路，本实施例中所述隔离变压器初级线圈和次级线圈的匝数比为2:1，当然在实际应用时，可以根据需要将隔离变压器初级线圈和次级线圈的匝数比设定为3:1、4:1、5:1、20:1、30:1、50:1、70:1或90:1。
根据全桥电路的可逆性可知，该双向充电控制器4具有两种工作模式，这两种工作模式由控制单元选择控制。控制单元图中未示，控制单元与隔离DC-DC转换器之间的连接采用常规技术。双向充电控制器第一种工作模式为：电流从输入端正负极接头A、B输入，输出端正负极接头C、D输出，即降压为蓄电池5充电；第二种工作模式为：蓄电池5放电，电流从输出端正负极接头C、D输入，从输入端正负极接头A、B输出，即升压为逆变器2和独立负载6供电。
双向充电控制器4在第一种工作模式下工作时，对其中的电子元器件耐流性要求很高，双向充电控制器4在第二种工作模式下工作时，对其中的电子元器件耐压性要求很高，这无疑提高了双向充电控制器的成本，同时也限制了其使用寿命；为克服这些缺点，图3提供了图1中所示可再生能源转换系统另一实施例中带控制单元的双向充电控制器的拓扑结构示意图；在该实施例中，除双向充电控制器4外其他结构和图1相同，由图3可以看出其中所述隔离DC-DC变换器的输入端负极b与输出端正极接头C电连接，所述输出端负极接头D与输入端负极接头B电连接。这样在第一种工作模式下工作时，一部分电流是叠加在隔离DC-DC变换器外部，不需要双向充电控制器4内部电子器件承载该电流，因此对其中的电子器件耐流要求大幅降低，这样双向充电控制器的成本就会大幅降低，而且寿命也自然会延长，而且在第一种工作模式下，这样的连接方式可以绕开隔离DC-DC变换器直接发送一些能量到蓄电池5，使隔离DC-DC变换器的功耗也大幅度降低，较高百分比的可用功率传递到蓄电池5,这样双向充电控制器4效率也随之有大幅度提高，能够使整个系统的效率最大化。
同样在图3所示的改进实施例中，当所述双向充电控制器在第二种工作模式下工作时，一部分电压是叠加在隔离DC-DC变换器外部，不需要双向充电控制器4内部电子器件承载该电压，因此对其中的电子器件耐压要求大幅降低，这样双向充电控制器4的成本就会大幅降低，而且寿命也自然会延长，而且这样的连接方式可以绕开隔离DC-DC变换器直接发送一些能量到逆变器2，使隔离DC-DC变换器的功耗也大幅度降低，较高百分比的可用功率传递到逆变器2,这样双向充电控制器4的效率也随之有大幅度提高，能够使整个系统的效率最大化。控制单元图中未示，控制单元与隔离DC-DC转换器之间的连接采用常规技术。
在实际应用的实施例中，所述双向充电控制器4还可以包含有最大功率点跟踪即MPPT电路。
本发明虽然已经在此处描述了具体实施方式，但是本发明的覆盖范围不限于此。相反，本发明涵盖所有在字面上或在等效形式的教导下实质上落在权利要求的范围内的所有技术方案，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种多功能可再生能源转换系统，它包括发电机，与发电机电连接的逆变器，与逆变器电连接的电网，电网连接独立负载，其特征在于：还包括设置在发电机和逆变器之间的带控制单元的双向充电控制器以及蓄电池，其中，所述发电机的输出端连接双向充电控制器的输入端和逆变器的输入端，逆变器的输出端连接电网，所述双向充电控制器的输出端连接蓄电池。
2.如权利要求1所述的多功能可再生能源转换系统，其特征在于：所述双向充电控制器包括输入端正极接头A、输入端负极接头B、输出端正极接头C、输出端负极接头D，还包括带输入端正极a、输入端负极b和输出端正极c、输出端负极d的隔离DC-DC变换器，其中隔离DC-DC变换器的输入端正极a与输入端正极接头A电连接，隔离DC-DC变换器的输入端负极b与输入端负极接头B电连接，隔离DC-DC变换器的输出端正极c与输出端正极接头C电连接,隔离DC-DC变换器的输出端负极d与输出端负极接头D电连接，所述隔离DC-DC变换器还包括带初级线圈和次级线圈的隔离变压器，与隔离变压器初级线圈电连接的第一全桥电路，以及与隔离变压器次级线圈电连接的第二全桥电路，其中所述隔离变压器初级线圈和次级线圈的匝数比为n比1，其中n大于1。
3.如权利要求2所述的多功能可再生能源转换系统，其特征在于:所述隔离DC-DC变换器的输入端负极b与输出端正极接头C电连接，所述输出端负极接头D与输入端负极接头B电连接。
4.如权利要求1所述的多功能可再生能源转换系统，其特征在于：所述双向充电控制器还包含有最大功率点跟踪即MPPT电路。
5.如上述任一权利要求所述的多功能可再生能源转换系统，其特征在于：所述发电机为风力发电机或太阳能电池板或燃料电池。
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