CN202109588U - 风光互补电源空调器 - Google Patents
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Abstract
一种风光互补电源空调器，包括空调器室内机和室外机，室内机主控板、室外机主控板及室外机模块板，还包括风力发电机和太阳能电池板，所述风力发电机连接整流稳压电路的输入端，所述DC升压变换装置连接整流稳压电路的输出端和电池板，所述室外机主控板上设有与市电连接的交流整流电路，所述室外机模块板上设有IGBT模块，所述室外机主控板的储能电容分别连接DC升压变换装置、与市电连接的交流整流电路、IGBT模块和室内机主控板。本实用新型通过风光互补空调器的控制装置，利用取之不尽的太阳能和风能作为空调器的电能来源，使太阳能和风能能为普通家用空调器提供清洁、免费的电能，减少高额的空调电费支出，从而达到保护环境的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调器技术领域，更具体地说，是涉及一种以风力发电和太阳能光伏发电为主要电源的空调器。
背景技术
随着不可再生能源日渐短缺，对环境的污染和气候变化的影响日益严重，促使人们寻找绿色环保的清洁能源。新能源技术具有很大的发展前景，把新能源技术应用到空调器上，已成为空调企业研发的热点。另一方面，城市用电逐渐不堪重负，许多城市已经实行了错峰用电，使用清洁无污染能源(如太阳能和风能)是解决该问题的好办法。但现有的太阳能空调器存在的问题是：在日光照射好的情况下，转化的能量大，但在光照弱的时候，就要使用市电。
2008年12月31日公开的申请号为20082000369.5的中国专利公开了一种太阳能驱动的空调装置，它是通过太阳能板对蓄电池充电，蓄电池再通过交直转换器对空调器的室内风机和室外轴流风机供电，但它只能应用太阳能对空调器的室内、外风机供电，而不能应用太阳能对空调器室外机的整个电气系统(电控板、压缩机、室外电机、四通阀、电子膨胀阀)供电。
2010年11月3日公开的、申请号为20101014344.3的中国专利申请公开了一种太阳能空调器的控制装置及其控制方法，它应用太阳能对变频空调的室外机供电，以太阳能为辅助供电方式，但该技术方案中没有蓄电池，太阳能发出的电能只能实时给空调器消耗掉，其缺点是太阳能只有在白天有阳光的时候才能给空调器供电，而到了晚上或没阳光时，太阳能就不能提供电力。而且由于太阳能本身分散性、随机性、间歇性等特点，使太阳能供电系统发电不足，这就对太阳能空调的优越性大打折扣。
我们知道，太阳能和风能有很强的互补性，白天光照强、但风小，晚上基本没有光照，但风相对清劲；夏季太阳光照强度大而风小，冬季太阳光照强度弱而风大。如果将两者有机结合，利用太阳能和风能互补发电，为变频空调器提供电力，将能完满解决解决目前单一由太阳能或风能发电所存在的供电不足、不稳定的问题。
我们赖以生存的地球环境，自然资源逐渐匮乏，电能作为人类生活必不可少的一种能源，需求极大，如何将生活中常被忽略的一些能源转化为人们需要的电能，是一个极具价值的课题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能向空调器提供以风光互补发电的电能，减少市电消耗的带有风光互补电源的空调器，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样的：一种风光互补电源空调器，包括空调器室内机和室外机，室内机主控板、室外机主控板及室外机模块板，还包括风力发电机和太阳能电池板，所述风力发电机连接整流稳压电路的输入端，所述DC升压变换装置连接整流稳压电路的输出端和电池板，所述室外机主控板上设有与市电连接的交流整流电路，所述室外机模块板上设有IGBT模块，所述室外机主控板的储能电容分别连接DC升压变换装置、与市电连接的交流整流电路、IGBT模块和室内机主控板。
优选地，所述室内机主控板与室外机主控板通讯连接，所述室外机主控板与室外机模块板通讯连接。
优选地，所述室外机主控板与DC升压变换装置通讯连接。
优选地，在所述交流整流电路的输入端设有继电器。
优选地，所述DC升压变换装置包括太阳能电压检测电路、风能电压检测电路，MUU，IGTB驱动单元，DC升压电路，所述太阳能电压检测电路、风能电压检测电路连接MCU的输入端，MCU的输出端通过IGTB驱动单元连接DC升压电路。
优选地，在太阳能电池板与太阳能电压检测电路之间设置第一继电器，在风力发电机与风能电压检测电路之间设置第二继电器。
优选地，太阳能电池板与最大功率输出MPPT跟踪电路连接后接入MCU的输入端。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是通过风光互补空调器的控制装置，利用取之不尽的太阳能和风能作为空调器的电能来源，使太阳能和风能能为普通家用空调器提供清洁、免费的电能，减少高额的空调电费支出。
附图说明
图1是本实用新型风光互补电源的空调器的控制系统框图；
图2是本实用新型风光互补电源的空调器的太阳能风能DC升压变换电路原理框图；
图3是本实用新型风光互补电源的空调器的风力发电原理框图；
图4是本实用新型风光互补电源的空调器控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
风力发电不存在燃料问题，也不会产生辐射和空气污染。风力发电具有巨大的经济效益和社会效益而日益受到重视，并逐渐流行。本发明将风力发电和太阳能发电技术将太阳能作为主要能源优先使用，不足部分则由电网补充，应用到空调器上。
图1是本实用新型风光互补电源空调器的电气控制系统，室内机主控板1、室外机主控板2及室外机模块板3，还包括风力发电机4和太阳能电池板5，风力发电机4连接整流稳压电路6的输入端，DC升压变换装置7连接整流稳压电路6的输出端和太阳能电池板5，室外机主控板2上设有与市电连接的交流整流电路，室外机模块板3上设有IGBT模块，室外机主控板2的储能电容分别连接DC升压变换装置7、与市电连接的交流整流电路、IGBT模块和室内机主控板1。室外市电供电线路由市电电源、室外主控板中的继电器(电子开关)、交流整流电路、储能电容C组成。室外太阳能、风能供电线路包括太阳能供电线路和风能供电线路，太阳能供电线路由太阳能电池板5与太阳能风能DC升压变换装置顺序连接组成；风能供电线路由三相永磁风力发电机4、整流稳压电路6和太阳能风能DC升压变换装置7顺序连接组成；太阳能风能DC升压变换装置7的输出端与室外机主控板中的储能电容C相连，太阳能风能DC升压变换装置与室外机主控板2之间有个双向通讯回路连接。室内机主控板1的电源通过室内外连接线由室外主控板上的储能电容C提供。
室内机主控板1包括直流风机控制、导风电机控制、电辅热控制、室内主控MCU单元、显示电路、EMC滤波和与室外机通迅单元等。室内机主控板的电源是通过室内外连接线由室外主控板上的储能电容C提供。室外机主控板2包括室外温度检测单元、室外直流风机控制单元、四通换向阀控制单元、电子膨胀阀控制单元、开关电源单元、室外主控MCU单元、与室内机通信单元、储能电容C、功率因数调整、电流采样保护、交流整流电路、继电器等；其室外主控板的电源也取自储能电容C。室外机模块板3包括与电源板通信单元、IGBT模块驱动单元和直流变频压缩机等组成。
为控制太阳能电池板的功率输出，使太阳能电池板随时都能够在其最大功率点，也就是最大功率点追踪。见附图1，太阳能最大功率输出MPPT跟踪单元，其MPPT跟踪控制原理是太阳能电池板的电压与电流是呈现非线性的关系，并且在不同的工作环境下，由于环境温度及日照强度不同，其具有不同的工作曲线。而且每条工作曲线均有一个最大功率点，太阳能最大功率输出MPPT跟踪电路通过乘法器将太阳能电池板的输出电压及电流取回相乘后，取得太阳能电池板的输出功率讯号，再乘上一比例值(K)，就可以求得太阳能板理想输出电流Imppt的大小。
参见图2，太阳能风能DC升压变换装置的第一继电器和第二继电器用于控制太阳能和风能电源的接入与断开，方便用户使用遥控器自动控制太阳能和风能的接入。太阳能输入电压检测电路和风能输入电压检测电路实时检测太阳能电池板和风力发电机上的电压，输出与太阳能风能变换主控MCU相连，给主控MCU提供电压信息；主控MCU的输出与IGTB驱动单元相连，用以控制IGTB和开关频率，从而控制DC升压变换单元输出电压的大小。
参见图3，整流稳压控制电路6由交流整流电路、限压控制电路、稳压输出电路组成；交流整流电路把三相永磁风力发电机发出的交流电，经过整流后变为直流电；由于风力发电机发出的电压因风速大小而不稳定，当风速非常大时，风力发电机发出的交流电压非常高，故必须通过限压控制电路把电压限定在一定的值内；限压控制电路与稳压输出电路相连。
空调器在原有普通全直流变频空调器的基础上增加太阳能、风能DC升压变换装置和整流稳压控制电路，利用太阳能和风能给室外主控板上的储能电容C供电，实现了对太阳能和风能最大利用，并且最大限度减少了空调器对市电的电能消耗。
参见图4，空调器开机运行后，第一、第二继电器闭合，启动太阳能、风能供电系统，通过直流升压变换，太阳能风能主控MCU的输出功率检测电路实时检测太阳能风能DC升压变换装置7的输出功率：当检测到输出功率大于等于空调器的运行负载功率时，通过太阳能风能DC升压变换装置7通知室外机主控板2上的室外主控MCU单元，让其控制与市电连接的继电器断开，从而切断市电电源的接入，此时空调器只由太阳能和风能供电；当检测到输出功率小于空调器的运行负载功率时，由市电、太阳能和风能共同为空调器供电。当市电断开后，经过一定的间隔时间ΔT，再次重新检测太阳能风能DC升压变换装置7的输出功率，若此时输出功率仍大于等于空调器的运行负载功率，侧保持继电器的断开状态；否则此时因输出功率不足以使空调器正常运行，则要闭合继电器，让市电补充供电。
Claims (7)
1.一种风光互补电源空调器，包括空调器室内机和室外机，室内机主控板、室外机主控板及室外机模块板，还包括风力发电机和太阳能电池板，其特征在于：所述风力发电机连接整流稳压电路的输入端，所述DC升压变换装置连接整流稳压电路的输出端和电池板，所述室外机主控板上设有与市电连接的交流整流电路，所述室外机模块板上设有IGBT模块，所述室外机主控板的储能电容分别连接DC升压变换装置、与市电连接的交流整流电路、IGBT模块和室内机主控板。
2.根据权利要求1所述的风光互补电源空调器，其特征在于：所述室内机主控板与室外机主控板通讯连接，所述室外机主控板与室外机模块板通讯连接。
3.根据权利要求2所述的风光互补电源空调器，其特征在于：所述室外机主控板与DC升压变换装置通讯连接。
4.根据权利要求3所述的风光互补电源空调器，其特征在于：在所述交流整流电路的输入端设有继电器。
5.根据权利要求4所述的风光互补电源空调器，其特征在于：所述DC升压变换装置包括太阳能电压检测电路、风能电压检测电路，MUU，IGTB驱动单元，DC升压电路，所述太阳能电压检测电路、风能电压检测电路连接MCU的输入端，MCU的输出端通过IGTB驱动单元连接DC升压电路。
6.根据权利要求5所述的风光互补电源空调器，其特征在于：在太阳能电池板与太阳能电压检测电路之间设置第一继电器，在风力发电机与风能电压检测电路之间设置第二继电器。
7.根据权利要求6所述的风光互补电源空调器，其特征在于：太阳能电池板与最大功率输出MPPT跟踪电路连接后接入MCU的输入端。
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