CN202168016U

CN202168016U - 离网型风光互补发电系统

Info

Publication number: CN202168016U
Application number: CN2011202905217U
Authority: CN
Inventors: 杨正中; 郑武强; 夏昕; 李建中; 郭锋
Original assignee: CHONGQING AN-XIE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING AN-XIE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-08-11

Abstract

本实用新型公开了一种离网型风光互补发电系统，属于一种发电的领域。为了解决传统方案中风、光发电交替输入的情况，使系统真正达到风、光互补，本实用新型采取在所述最大功率点跟踪太阳能控制器与防反二极管之间安装一台具有功率控制功能的直流升压器控制器，在整流器后安装一台具有功率控制功能的直流升压器控制器，在该升压器后安装一个防反二极管，实现了能量供给排序自动化，让风电、光伏电有序递进输入，充分利用了风力发电机和太阳能光伏板的功率，降低了整个系统的装机成本。另通过能量供给排序自动化，减少了蓄电池充放电次数，延缓了蓄电池老化，增加了蓄电池寿命，降低了整个系统的维护成本。

Description

离网型风光互补发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种离网型风光互补发电系统，尤其是一种采用递进式输入能量控制的发电系统。

背景技术

现有技术中大多数风光互补发电系统的示意图如图1所示，太阳能电池板1的输出端连接MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪控制器）13的输入端，MPPT 13的输出端通过第一防反二极管3连接控制器8的输入端，且风力发电机4的输出端连接整流器5的输入端，整流器5的输出端连接控制器8的输入端，控制器8的输出端连接蓄电池9的输入端，蓄电池9的输出端分别连接逆变器12的输入端、直流负载11的输入端，从而由蓄电池9为负载提供蓄电能；另外，MPPT 13的输出端通过第一防反二极管3可以直接为直流负载11提供电源或者通过逆变器12为交流负载提供电源，且整流器5也可以直接为直流负载11提供电能或者通过逆变器12为交流负载提供电能。在实际的供电过程中，遵循“外部输入优先原则”，即优先采用太阳能电池板1、风力发电机4提供的电能，在两者提供的电能不足时才采用蓄电池9提供的蓄电能。

然而，上述风光互补发电系统由于存在第一防反二极管3和整流器5，事实上在供电过程中同一时刻太阳能电池板1和风力发电机4中只有一个发电装置输出电能，也就是说，风光两种发电装置只能交替输出，当其中一个发电装置输出时另一个发电装置空置，由此造成了能源的浪费。

另外，为了保证发电站的负载可以正常启用，太阳能电池板和风力发电机的发电量必须等于负载的电能最大需求量，因此在建设风光互补发电系统时投入的成本比较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种离网型风光互补发电系统，可以供电时光伏发电和风力发电同时输出，降低了能源的浪费。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种离网型风光互补发电系统，包括太阳能电池板、风力发电机、整流器、MPPT、第一防反二极管、控制器、蓄电池和逆变器，其中所述太阳能电池板的输出端与所述MPPT的输入端连接，所述风力发电机的输出端与所述整流器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的输出端与所述逆变器的输入端连接，且所述第一防反二极管的负极与所述逆变器的输入端连接，还包括第一升压器和第二升压器，其中所述MPPT的输出端与所述第一升压器的输入端连接，所述第一升压器的输出端与所述第一防反二极管的正极连接，由所述第一防反二极管输出太阳能转换的电能，所述第一防反二极管的负极与所述控制器的输入端连接；

所述整流器的输出端与所述第二升压器的输入端连接，由所述第二升压器输出风能转换的电能，所述第二升压器的输出端与所述控制器的输入端连接，且所述第二升压器的输出端还与所述逆变器的输入端连接。

所述第二升压器的输出端与第二防反二极管的正极连接，所述第二防反二极管的负极与所述控制器的输入端连接。

所述蓄电池的输出端与第三防反二极管的正极连接，所述第三防反二极管的负极输出所述蓄电池的蓄电能。

所述控制器选用三段式充电器。

所述第一升压器和所述第二升压器的结构相同，且各升压器均包括处理器，所述处理器上并行设置有n路直流升压控制通道，其中n≥1，每一路直流升压控制通道由AD采样模块、PWM输出模块以及隔离模块组成，其中AD采样模块的输入端连接在可变电阻的抽头端上，该可变电阻一端接低电平端，另一端串分压电阻后与电压反馈端连接，所述AD采样模块将采集所得的反馈电压Uf转换为数字信号Ud并送入所述处理器，该处理器接收所述数字信号Ud并控制所述PWM输出模块生成控制信号Up，所述控制信号Up经过所述隔离模块和限流电阻后送入到直流升压器的控制端上。

所述隔离模块为光电隔离模块。

本实用新型具有的有益效果：本实用新型提供的离网型风光互补发电系统把外部输入（光伏能量或风电能量）作为优先输入能量，把储能系统（蓄电池）的能量供给排到最后，各供电系统可以同时工作，真正实现了风光互补，并通过这种和谐互补的能量输入方式降低了光伏发电和风力发电的装机功率，降低了系统成本，增长了蓄电池的寿命。该系统可以同时进行外部输入和后备输入，各输入系统的能量能得到最大利用。

附图说明

图1为传统风光互补发电系统的电路方框图；

图2为本实用新型的电路方框图；

图3为直流升压控制器电路原理框图。

图中标记：1为太阳能电池板，2为第一升压器，3为第一防反二极管，4为风力发电机，5为整流器，6为第二升压器，7为第二防反二极管，8为控制器，9为蓄电池，10为第三防反二极管，11为直流负载，12为逆变器，13为MPPT。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

如图2所示，该离网型风光互补发电系统由太阳能电池板1、风力发电机4、整流器5、MPPT 13、第一升压器2、第二升压器6、第一防反二极管3、第二防反二极管7、第三防反二极管10、控制器8、蓄电池9和逆变器组成，太阳能电池板1的输出端与MPPT 13的输入端连接，MPPT 13的输出端与第一升压器2的输入端连接，第一升压器2的输出端与第一防反二极管3的正极连接，第一防反二极管3的负极与逆变器12的输入端连接；风力发电机4的输出端与整流器5的输入端连接，整流器5的输出端与第二升压器6的输入端连接，第二升压器6的输出端与第二防反二极管7的正极连接，第二防反二极管7的负极与逆变器12连接。太阳能电池板1产生直流形式的电能，经第一升压器2升压后由第一防反二极管3的负极输出，该电能可以直接提供给直流负载，也可以通过逆变器12转换成交流形式的电能提供给交流负载；风力发电机4产生交流形式的电能，经整流器5整流转换成直流形式的电能，且该直流形式的电能经第二升压器6升压后由第二防反二极管6的负极输出，同样地，该电能可以直接提供给直流负载，也可以通过逆变器12转换成交流形式的电能提供给交流负载，由此实现太阳能电池板1和风力发电机4向负载直接供电。

第一防反二极管3的负极、第二防反二极管7的负极均与控制器8的输入端连接，控制器8的输出端与蓄电池9的输入端连接，蓄电池9的输出端与第三防反二极管10的正极连接，第三防反二极管10的负极连接逆变器12的输入端。由第一防反二极管3、第二防反二极管7的负极分别输出的电能均传输给控制器8，由控制器8控制蓄电池9的充放电过程，且蓄电池9在充电中MPPT 13实时侦测太阳能电池板1的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，保证以最高的效率对蓄电池充电。在太阳能电池板1和风力发电机4的直接供电不能满足负载的电能需求时，由蓄电池9向负载补充供电，此时由第三防反二极管10的负极输出直流形式的蓄电能，同样地，该蓄电能可以直接提供给直流负载，也可以通过逆变器12提供给交流负载。

上述离网型风光互补系统中第一升压器2和第二升压器6的结构相同，如图3所示，两者均包括处理器15，处理器15上并行设置有n路直流升压控制通道，其中n≥1，每一路直流升压控制通道由AD采样模块14、PWM输出模块16以及隔离模块17组成，其中AD采样模块14的输入端连接在可变电阻RaV的抽头端上，该可变电阻RaV一端接低电平端（0V），另一端串分压电阻R后与电压反馈端连接，AD采样模块14将采集所得的反馈电压Uf转换为数字信号Ud并送入处理器15，该处理器15接收所述数字信号Ud并控制PWM输出模块16生成控制信号Up，控制信号Up经过隔离模块17和限流电阻后送入到直流升压器的控制端上。该隔离模块包括但不限于光电隔离模块。

针对各地不同的气象条件，确定风光发电之一作为首选输入：光照丰富的地方以光伏发电作为首选输入；风能充足的地方以风力发电作为首选输入。

以首选输入是光伏发电为例，当负荷功率小于光伏发电能力，单独由光伏发电供电；当负荷功率大于光伏发电能力，第二升压器6中AD采样模块14获得此信息后，处理器15控制PWM输出模块16生成控制信号Up来启动风力发电，同时保持光伏发电在最大能力状态，由风力发电补充供电；当负荷功率大于光伏发电与风力发电能力之和时，启动蓄电池9输出，同时保持光伏发电与风力发电之和在最大能力状态，由蓄电池9进一步补充供电；当负荷降低时，退出顺序与“递进”顺序相反。

以首选输入是风力发电为例，当负荷功率小于风力发电能力时，单独由风力发电供电；当负荷功率大于风力发电能力时，第一升压器2中AD采样模块14获得此信息后，处理器15控制PWM输出模块16生成控制信号Up来启动光伏发电，同时保持风力发电在最大能力状态，由光伏发电补充供电；当负荷功率大于光伏发电与风力发电能力之和时，启动蓄电池9输出，同时保持光伏发电与风力发电之和在最大能力状态，由蓄电池9进一步补充供电；当负荷降低时，退出顺序与“递进”顺序相反。

Claims

1.一种离网型风光互补发电系统，包括太阳能电池板（1）、风力发电机（4）、整流器（5）、MPPT（13）、第一防反二极管（3）、控制器（8）、蓄电池（9）和逆变器（12），其中所述太阳能电池板（1）的输出端与所述MPPT（13）的输入端连接，所述风力发电机（4）的输出端与所述整流器（5）的输入端连接，所述控制器（8）的输出端与所述蓄电池（9）的输入端连接，所述蓄电池（9）的输出端与所述逆变器（12）的输入端连接，且所述第一防反二极管（3）的负极与所述逆变器（12）的输入端连接，其特征在于：还包括第一升压器（2）和第二升压器（6），其中所述MPPT（13）的输出端与所述第一升压器（2）的输入端连接，所述第一升压器（2）的输出端与所述第一防反二极管（3）的正极连接，由所述第一防反二极管（3）输出太阳能转换的电能，所述第一防反二极管（3）的负极与所述控制器（8）的输入端连接；

所述整流器（5）的输出端与所述第二升压器（6）的输入端连接，由所述第二升压器（6）输出风能转换的电能，所述第二升压器（6）的输出端与所述控制器（8）的输入端连接，且所述第二升压器（6）的输出端还与所述逆变器（12）的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的离网型风光互补发电系统，其特征在于：所述第二升压器（6）的输出端与第二防反二极管（7）的正极连接，所述第二防反二极管（7）的负极与所述控制器（8）的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的离网型风光互补发电系统，其特征在于：所述蓄电池（9）的输出端与第三防反二极管（10）的正极连接，所述第三防反二极管（10）的负极输出所述蓄电池（9）的蓄电能。

4.根据权利要求1所述的离网型风光互补发电系统，其特征在于：所述控制器（8）选用三段式充电器。

5.根据权利要求1所述的离网型风光互补发电系统，其特征在于：所述第一升压器（2）和所述第二升压器（6）的结构相同，且各升压器均包括处理器（15），所述处理器（15）上并行设置有n路直流升压控制通道，其中n≥1，每一路直流升压控制通道由AD采样模块（14）、PWM输出模块（16）以及隔离模块（17）组成，其中AD采样模块（14）的输入端连接在可变电阻(RaV)的抽头端上，该可变电阻(RaV)一端接低电平端（0V），另一端串分压电阻（R）后与电压反馈端连接，所述AD采样模块（14）将采集所得的反馈电压Uf转换为数字信号Ud并送入所述处理器（15），该处理器（15）接收所述数字信号Ud并控制所述PWM输出模块（16）生成控制信号Up，所述控制信号Up经过所述隔离模块（17）和限流电阻后送入到直流升压器的控制端上。

6.根据权利要求5所述的多通道直流升压控制器，其特征在于：所述隔离模块（17）为光电隔离模块。