CN105790410A - 海岛发电站 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种海岛发电站，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。本发明的海岛发电站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

海岛发电站

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种海岛发电站。

背景技术

现有海岛发电站比较单一，一般只有风能、太阳能、潮汐能独立的海岛发电站。尤其是海岛供电，一旦海岛发电站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

本发明提出一种海岛发电站，解决了现有海岛发电站供电方式单一的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种海岛发电站，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；

中间节点；

输入电感器和采样电阻器，串联耦接在输入端口和中间节点之间；

第一功率开关，耦接在中间节点和参考地之间；

第二功率开关，耦接在中间节点和输出端口之间；

输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间；

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跨接在采样电阻器两端，其输出端子产生电流采样信号；

反馈组件，耦接至输出端口接收输出电压，并产生反映输出电压的反馈电压；

电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压，其同相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生电压比较信号；

误差比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压，其反相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生误差放大信号；

箝位器，耦接在误差放大器的输出端子和参考地之间；

第一逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至误差放大器的输出端子接收误差放大信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

第二逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接电流峰值信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

电流比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至运算放大器的输出端子接收电流采样信号，其反相输入端耦接至第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子，其输出端子产生电流比较信号；

控制及驱动电路，耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生两路功率开关驱动信号，以控制第一功率开关和第二功率开关的通断；

还包括：

第一补偿电容器，耦接在运算放大器的输出端子和参考地之间；

还包括：第二补偿电容器，耦接在误差放大器的输出端子和反相输入端之间；

所述反馈组件包括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中反馈电压在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生；

所述箝位器包括齐纳二极管；

其中所述第一逻辑开关为高电平导通，第二逻辑开关为低电平导通。

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。

本发明的有益效果是：海岛发电站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为本发明海岛发电站的电路控制框图；

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，本发明的海岛发电站包括：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；海岛发电站还包括水力检测仪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；中间节点103；输入电感器104和采样电阻器105，串联耦接在输入端口101和中间节点103之间；第一功率开关106，耦接在中间节点103和参考地之间；第二功率开关107，耦接在中间节点103和输出端口102之间；输出电容器108，耦接在输出端口102和参考地之间；运算放大器109，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跨接在采样电阻器105两端，其输出端子产生电流采样信号Isen；反馈组件110，耦接至输出端口102接收输出电压Vo，并产生反映输出电压Vo的反馈电压Vfb；电压比较器111，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压Vth，其同相输入端耦接至反馈组件110接收反馈电压Vfb，其输出端子产生电压比较信号；误差比较器119，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压Vref，其反相输入端耦接至反馈组件110接收反馈电压Vfb，其输出端子产生误差放大信号Vc；箝位器112，耦接在误差放大器119的输出端子和参考地之间；第一逻辑开关113，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至误差放大器119的输出端子接收误差放大信号Vc，其控制端子耦接至电压比较器111的输出端子接收电压比较信号；第二逻辑开关114，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接电流峰值信号Ilim，其控制端子耦接至电压比较器111的输出端子接收电压比较信号；电流比较器115，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至运算放大器109的输出端子接收电流采样信号Isen，其反相输入端耦接至第一逻辑开关113的第二端子和第二逻辑开关114的第二端子，其输出端子产生电流比较信号；控制及驱动电路116，耦接至电流比较器115的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生两路功率开关驱动信号，以控制第一功率开关106和第二功率开关107的通断。

优选地，所述电力变换电路100还包括：第一补偿电容器117，耦接在运算放大器109的输出端子和参考地之间。

优选地，所述电力变换电路100还包括：第二补偿电容器118，耦接在误差放大器119的输出端子和反相输入端之间。

优选地，反馈组件110包括串联耦接在输出端口102和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中反馈电压Vfb在第一电阻和第二电阻的串联节点处产生。

优选地，箝位器112包括齐纳二极管，且具有箝位电压Vz。

优选地，第一逻辑开关113为高电平导通，第二逻辑开关114为低电平导通。也就是说，当反馈电压Vfb大于门限电压Vth时，电压比较信号为高电平，此时第一逻辑开关113被导通、第二逻辑开关114被断开，使得电流比较器115的反相输入端接收耦接至误差比较器119的输出端子接收误差放大信号Vc；当反馈电压Vfb小于门限电压Vth时，电压比较信号为低电平，此时第一逻辑开关113被断开、第二逻辑开关114被导通，使得电流比较器115的反相输入端接收电流峰值信号Ilim。

在电力变换电路100正常运行时，当第一功率开关106被导通、第二功率开关107被断开，输入电压Vin经由输入电感器104、采样电阻器105和第一功率开关106至参考地。此时输入电感器104开始储存能量，流过输入电感器104的电流即为流过采样电阻器105的电流。该电流开始增大。则运算放大器109输出的电流采样信号Isen也开始增大。当其增大至电流比较器115反相输入端的信号时，电流比较器115输出的电流比较信号翻转电平。相应的，控制及驱动电路116输出的两路驱动信号翻转电平，使得第一功率开关106被断开，第二功率开关107被导通。随后输入电压Vin、输入电感器104、采样电阻器105、第二功率开关107和输出电容器108形成电流通路。输入电压Vin和输入电感器104存储的能量被传送并被转换成输出电压Vo。

在电力变换电路100的负载相对较重时，输出电压Vo相对较小，则反馈电压Vfb也相对较小。此时反馈电压Vfb小于门限电压Vth，电压比较器111输出的电压比较信号为高电平。则第一逻辑开关113被断开、第二逻辑开关114被导通，使得电流比较器115的反相输入端接收电流峰值信号Ilim。即在重载状态下，当电流采样信号达到电流峰值信号Ilim时，电流比较器115输出的电流比较信号翻转电平，进而经由控制及驱动电路116后将第一功率开关106断开、将第二功率开关107导通。

在电力变换电路100的负载相对较轻时，输出电压Vo相对较大，则反馈电压Vfb也相对较大。此时反馈电压Vfb大于门限电压Vth，电压比较器111输出的电压比较信号为低电平。则第一逻辑开关113被导通、第二逻辑开关114被断开，，使得电流比较器115的反相输入端接收误差放大信号Vc。即在轻载状态下，当电流采样信号Isen达到误差放大信号Vc时，电流比较器115输出的电流比较信号翻转电平，进而经由控制及驱动电路116后将第一功率开关106断开、将第二功率开关107导通。而误差放大信号Vc是反馈电压Vfb和参考电压Vref差值的积分。该误差放大信号Vc随着反馈电压Vfb的变化而缓慢变化。当反馈电压Vfb缓慢增大，误差放大信号Vc也缓慢变大。当其增大到箝位器112的箝位电压Vz时，误差放大信号Vc被箝位在箝位电压Vz处。

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。

本发明的海岛发电站，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。

本发明的海岛发电站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 (3)

1.一种海岛发电站，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；

中间节点；

输入电感器和采样电阻器，串联耦接在输入端口和中间节点之间；

第一功率开关，耦接在中间节点和参考地之间；

第二功率开关，耦接在中间节点和输出端口之间；

输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间；

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跨接在采样电阻器两端，其输出端子产生电流采样信号；

反馈组件，耦接至输出端口接收输出电压，并产生反映输出电压的反馈电压；

电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压，其同相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生电压比较信号；

误差比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压，其反相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生误差放大信号；

箝位器，耦接在误差放大器的输出端子和参考地之间；

第一逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至误差放大器的输出端子接收误差放大信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

第二逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接电流峰值信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

电流比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至运算放大器的输出端子接收电流采样信号，其反相输入端耦接至第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子，其输出端子产生电流比较信号；

控制及驱动电路，耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生两路功率开关驱动信号，以控制第一功率开关和第二功率开关的通断；

还包括：

第一补偿电容器，耦接在运算放大器的输出端子和参考地之间；

还包括：第二补偿电容器，耦接在误差放大器的输出端子和反相输入端之间；

所述反馈组件包括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中反馈电压在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生；

所述箝位器包括齐纳二极管；

其中所述第一逻辑开关为高电平导通，第二逻辑开关为低电平导通。

2.如权利要求1所述的海岛发电站，其特征在于，所述控制器为DSP处理器。

3.如权利要求1所述的海岛发电站，其特征在于，所述控制器为ARM处理器。