CN105553073A - 一种混合能源发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种混合能源发电装置，包括：水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板，所述水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板的输出端分别通过二极管连接到电路变换电路，电力变换电路的输出端连接到蓄电池和负载；还包括水力检测仪、风力检测仪和光照检测仪，输出水力检测信号、风力检测信号和光照强度信号到控制器，控制器输出开通和关断信号到所述水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板。本发明的混合能源发电装置实现了多种供电设备的有效结合，发电效率高，运行稳定，全天候发电，真正做到绿色高效发电。

Description

一种混合能源发电装置
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种混合能源发电装置。
背景技术
现有发电设备比较单一，一般只有风能、太阳能、潮汐能独立的发电设备。尤其是海岛供电，一旦发电设备由于故障或自然能源短缺而导致供电中断，用户只能等待维修人员修好才能继续使用，会造成人力和物力的不必要损失。
发明内容
本发明提出一种混合能源发电装置，解决了现有发电设备供电方式单一的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种混合能源发电装置，包括：水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板，所述水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板的输出端分别通过二极管连接到电路变换电路，电力变换电路的输出端连接到蓄电池和负载；还包括水力检测仪、风力检测仪和光照检测仪，输出水力检测信号、风力检测信号和光照强度信号到控制器，控制器输出开通和关断信号到所述水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板；
所述电力变化电路包括：输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中原边绕组和副边绕组各具有第一端子和第二端子，原边绕组的第一端子耦接至输入端口接收输入电压，副边绕组的第二端子接副边参考地；原边功率开关，耦接在原边绕组的第二端子和原边参考地之间；副边二极管，耦接在副边绕组的第一端子和输出端口之间；输出电容，耦接在输出端口和副边参考地之间；原边比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至原边功率开关，以接收表征流过原边功率开关的电流，其第二输入端子接收第一参考信号，其输出端子输出复位信号；副边采样电阻，与副边二极管串联连接，以采样流过副边二极管的电流，并产生副边电流采样信号；运算放大器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子和第二输入端子分别耦接至副边采样电阻的两端以接收副边电流采样信号，其输出端子产生放大信号；副边比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至运算放大器的输出端子接收放大信号，其第二输入端子接收第二参考信号，其输出端子提供比较信号；逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子接副边参考地，其控制端子耦接至副边比较器的输出端子接收比较信号，所述逻辑开关基于比较信号在其第二端子提供逻辑信号；耦合器件，包括原边部分和副边部分，其中副边部分耦接至逻辑开关的第二端子接收逻辑信号，所述原边部分基于副边部分接收的逻辑信号提供耦合信号；反相器，耦接至耦合器件的原边部分接收耦合信号，并基于耦合信号提供置位信号；逻辑电路，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至原边比较器的输出端子接收复位信号，第二输入端子耦接至反相器接收置位信号，其输出端子提供控制信号；驱动电路，耦接至逻辑电路的输出端子接收控制信号，并基于控制信号提供驱动信号，以控制原边功率开关的通断；
所述逻辑电路为RS触发器；
所述原边功率开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管；
所述电力变换电路进一步包括：连接电阻，耦接在耦合器件的副边部分和副边二极管与副边采样电阻的共同连接点之间；
所述耦合器件包括光电耦合器。
可选地，所述控制器为DSP处理器。
可选地，所述控制器为ARM处理器。
可选地，所述控制器为单片机。
可选地，所述DSP处理器为TI公司2812系列处理器。
可选地，所述单片机为51系列单片机。
本发明的有益效果是：混合能源发电装置实现了多种供电设备的有效结合，发电效率高，运行稳定，全天候发电，真正做到绿色高效发电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明混合能源发电装置的电路控制框图；
图2为本发明的电力变换电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的混合能源发电装置包括：水力涡轮发电机10、风力发电机20和太阳能电池板30，水力涡轮发电机10、风力发电机20和太阳能电池板30的输出端分别通过二极管连接到电路变换电路40，电力变换电路100的输出端连接到蓄电池50和负载60；混合能源发电装置还包括水力检测仪11、风力检测仪21和光照检测仪31，输出水力检测信号、风力检测信号和光照强度信号到控制器70，控制器70输出开通和关断信号到水力涡轮发电机10、风力发电机20和太阳能电池板30，例如控制器70可以是DSP处理器或者ARM处理器。
图2为根据本发明一个实施例的电力变换电路100的电路结构示意图。如图2所示，本发明的电力变换电路100包括：输入端口101，接收输入电压Vin；输出端口102，提供输出电压Vo；变压器，包括原边绕组103和副边绕组104，其中原边绕组103和副边绕组104各具有第一端子和第二端子，原边绕组103的第一端子耦接至输入端口101接收输入电压Vin，副边绕组104的第二端子接副边参考地；原边功率开关105，耦接在原边绕组103的第二端子和原边参考地之间；副边二极管106，耦接在副边绕组104的第一端子和输出端口102之间；输出电容107，耦接在输出端口102和副边参考地之间；原边比较器108，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至原边功率开关，以接收表征流过原边功率开关105的电流Isen，其第二输入端子接收第一参考信号Vref1，其输出端子输出复位信号；副边采样电阻109，与副边二极管106串联连接，以采样流过副边二极管106的电流，并产生副边电流采样信号；运算放大器110，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子和第二输入端子分别耦接至副边采样电阻109的两端以接收副边电流采样信号，其输出端子产生放大信号；副边比较器111，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至运算放大器110的输出端子接收放大信号，其第二输入端子接收第二参考信号Vref2，其输出端子提供比较信号；逻辑开关112，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子接副边参考地，其控制端子耦接至副边比较器111的输出端子接收比较信号，所述逻辑开关112基于比较信号在其第二端子提供逻辑信号；耦合器件，包括原边部分114-1和副边部分114-2，其中副边部分114-2耦接至逻辑开关112的第二端子接收逻辑信号，所述原边部分114-1基于副边部分114-2接收的逻辑信号提供耦合信号；反相器117，耦接至耦合器件的原边部分114-1接收耦合信号，并基于耦合信号提供置位信号；逻辑电路115，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至原边比较器108的输出端子接收复位信号，第二输入端子耦接至反相器117接收置位信号，其输出端子提供控制信号；驱动电路116，耦接至逻辑电路115的输出端子接收控制信号，并基于控制信号提供驱动信号，以控制原边功率开关的通断。
优选地，所述原边功率开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
优选地，所述逻辑电路115包括RS触发器。
优选地，所述耦合器件包括光电耦合器。
在一个实施例中，所述电力变换电路100还包括：连接电阻113，耦接在耦合器件的副边部分114-2和副边二极管106与副边采样电阻109的共同连接点之间。
在电力变换电路100正常运行时，当原边功率开关105被导通，输入电压Vin经由变压器的原边绕组103和原边功率开关105至原边参考地。原边绕组103开始存储能量，同时流过原边功率开关105的电流开始增大。当其增大至大于第一参考信号Vref1时，原边比较器108输出的复位信号变为高电平。相应的，逻辑电路115被复位，使得逻辑电路115输出的控制信号变为低电平。该低电平的逻辑信号经由驱动电路116后将原边功率开关105断开。
原边功率开关105被断开后，副边二极管106开始续流，能量经由副边绕组104、副边二极管106被传送至输出端口102。流过副边二极管106的电流开始减小。相应地，运算放大器110的输出的放大信号也开始减小。当其减小至小于第二参考信号Vref2时，副边比较器111输出的比较信号变为高电平。此高电平将逻辑开关112导通。此时耦合器件的副边部分114-2被连接至地。相应的，其原边部分114-1提供的耦合信号变为低电平，该低电平的耦合信号经由反相器117后变为高电平，从而将逻辑电路115置位，使得逻辑电路115输出的控制信号变为高电平。该高电平的控制信号经由驱动电路116后将原边功率开关103导通，从而使电力变换电路进入新的工作周期。
工作时，控制器70通过水力检测仪11、风力检测仪21和光照检测仪31检测环境状况，根据水力检测信号、风力检测信号和光照强度信号控制至少2套发电效率高的设备处于工作状态，产生的电能一部分直接输送到负载60，多余的电能存储到蓄电池50。
本发明的混合能源发电装置，采用水力涡轮发电机将潮汐能很好的应用起来，涨潮落潮带动涡轮转动；同时海风保证了风力发电的全天性与稳定性；在晴朗的天气里，太阳能电池板输出稳定的电能，三种发电设备一起发电，将电能储存在蓄电池里。
本发明的混合能源发电装置实现了多种供电设备的有效结合，发电效率高，运行稳定，全天候发电，真正做到绿色高效发电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种混合能源发电装置，其特征在于，包括：水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板，所述水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板的输出端分别通过二极管连接到电力变换电路，电力变换电路的输出端连接到蓄电池和负载；
还包括水力检测仪、风力检测仪和光照检测仪，输出水力检测信号、风力检测信号和光照强度信号到控制器，控制器输出开通和关断信号到所述水力涡轮发电机、风力发电机和太阳能电池板；
所述电力变换电路包括：输入端口，接收输入电压；
输出端口，提供输出电压；
变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中原边绕组和副边绕组各具有第一端子和第二端子，原边绕组的第一端子耦接至输入端口接收输入电压，副边绕组的第二端子接副边参考地；
原边功率开关，耦接在原边绕组的第二端子和原边参考地之间；副边二极管，耦接在副边绕组的第一端子和输出端口之间；
输出电容，耦接在输出端口和副边参考地之间；
原边比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至原边功率开关，以接收表征流过原边功率开关的电流，其第二输入端子接收第一参考信号，其输出端子输出复位信号；
副边采样电阻，与副边二极管串联连接，以采样流过副边二极管的电流，并产生副边电流采样信号；
运算放大器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子和第二输入端子分别耦接至副边采样电阻的两端以接收副边电流采样信号，其输出端子产生放大信号；
副边比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至运算放大器的输出端子接收放大信号，其第二输入端子接收第二参考信号，其输出端子提供比较信号；
逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子接副边参考地，其控制端子耦接至副边比较器的输出端子接收比较信号，所述逻辑开关基于比较信号在其第二端子提供逻辑信号；
耦合器件，包括原边部分和副边部分，其中副边部分耦接至逻辑开关的第二端子接收逻辑信号，所述原边部分基于副边部分接收的逻辑信号提供耦合信号；
反相器，耦接至耦合器件的原边部分接收耦合信号，并基于耦合信号提供置位信号；
逻辑电路，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至原边比较器的输出端子接收复位信号，第二输入端子耦接至反相器接收置位信号，其输出端子提供控制信号；
驱动电路，耦接至逻辑电路的输出端子接收控制信号，并基于控制信号提供驱动信号，以控制原边功率开关的通断；
所述逻辑电路为RS触发器；
所述原边功率开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管；
所述电力变换电路进一步包括：连接电阻，耦接在耦合器件的副边部分和副边二极管与副边采样电阻的共同连接点之间；
所述耦合器件包括光电耦合器。
2.如权利要求1所述的混合能源发电装置，其特征在于，所述控制器为DSP处理器。
3.如权利要求1所述的混合能源发电装置，其特征在于，所述控制器为ARM处理器。
4.如权利要求1所述的混合能源发电装置，其特征在于，所述控制器为单片机。
5.如权利要求2所述的混合能源发电装置，其特征在于，所述DSP处理器为TI公司2812系列处理器。
6.如权利要求4所述的混合能源发电装置，其特征在于，所述单片机为51系列单片机。
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