CN202190117U - 一种大功率风光互补发电控制装置 - Google Patents

一种大功率风光互补发电控制装置 Download PDF

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Abstract

一种大功率风光互补发电控制装置，它包括光伏发电板，太阳能发电板，整流电路，蓄电池，逆变器，降压电路，泄荷器，单片机和无线通讯单元，其中，光伏发电板连接蓄电池与逆变器，经过整流电路和降压电路转换，输出电流；太阳能发电板连接有降压电路，蓄电池和逆变器，通过整流电路和降压电路输出电流；光伏发电板和太阳能发电板均连接于单片机，通过单片机控制二者供电方式转换。有益效果：本实用新型的风力发电系统和太阳能发电系统集成在一体化机柜中，风力发电系统和太阳能发电系统共用一个单片机控制，风力发电系统与太阳能发电系统的位置可以自由替换，一个单片机控制单元可以支持四路风力发电系统和太阳能发电系统。这样处理可以大大减小研发成本和生产成本，兼容性好、电流稳定，电源清洁，使用场合更广泛等。

Description

一种大功率风光互补发电控制装置
技术领域
本发明涉及一种风光互补发电装置，特别涉及一种大功率风光互补发电控制装置。
背景技术
风光互补发电装置是利用太阳能和风能两种可再生绿色能源为负载提供稳定可
靠的电源。因太阳能与风能资源在白天和夜晚、晴天和阴雨天、冬季和夏季上存在互补，该系统能够保证动力设备得到稳定可靠的供电。风光互补发电装置由太阳能电池、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等儿部分组成。光电部分基本原理是利用太阳能电池将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，风电部分基本原理是利用小型风力发电机，将风能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，控制器除了对蓄电池充电之外，还对输出负载的状态进行监控，具有蓄电池管理功能和负载管理功能。
太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电装置在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电装置是比较合理的独立供电系统。风光互补发电装置可以在沙漠、高原、海岛等偏远地区为通信、军队、居民提高清洁可再生的电力。
风电和光电系统都存在一个共同的缺陷，就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡，风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电。太阳能与风能的互补性虽使得二者同时变为弱势的机会小一些，弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷，但因资源上不确定，风力发电机、太阳能电池输出参数特性较差，不是很稳定，也即风力控制器和太阳能控制器的输入特性不是很好。当风光互补控制器的输入特性较差时，经过风光互补控制器变换得到的输出电压电流的稳态参数也将较差，电磁兼容特性也较差，这些将会影响负载的使用情况和蓄电池的使用寿命，进一步增加了系统的使用成本。
目前风光互补系统大多没有对输出电压或输出电流等指标参数进行非常精确的控制。中国专利cN1o1286655A公开了一种风光互补系统，该系统为了防止光照过强和风速过大时充电电流太大，分别在风力发电机输出整流端和太阳能电池输出端加了降压Dc/Dc变换器；中国专利cN101127452A公开了一种风力发电机充电控制器和充电控制器方法，该控制器采用了Dc/Dc变换器；中国专利cN1o1540568A公开了一种风光互补发电控制装置，该装置采用了升压Dc/Dc变换器和降压Dc/Dc变换器组成新的变换器。这些控制器或装置都是应用了简单的变换器，如不加其他处理，输出指标参数一股不会太好。
同时现有的风光互补发电装置，其风力控制器和太阳能控制器多数是独立设计，进行风光互补系统容量设计时不能够灵活应用，同时增加了设计成本、生产成本。综上所述，目前现有风光互补发电装置在输出指标参数上和成本上有不足之处。
发明内容：
本发明针对现存风光互补系统的不足之处，提出一种一体化、高输出指标参数的风光互补发电装置。
本发明主要是从提高输出电压电流稳态参数特性，提高电磁兼容特性，降低系统投入成本角度出发而设计的。
本发明是通过下述技术方案得以实现的：
一种大功率风光互补发电控制装置，其特征在于，它包括光伏发电板，太阳能发电板，整流电路，蓄电池，逆变器，降压电路，泄荷器，单片机和无线通讯单元，其中，光伏发电板连接蓄电池与逆变器，经过整流电路和降压电路转换，输出电流；太阳能发电板连接有降压电路，蓄电池和逆变器，通过整流电路和降压电路输出电流；光伏发电板和太阳能发电板均连接于单片机，通过单片机控制二者供电方式转换。有益效果：本发明的风力发电系统和太阳能发电系统集成在一体化机柜中，风力发电系统和太阳能发电系统共用一个单片机控制，风力发电系统与太阳能发电系统的位置可以自由替换，一个单片机控制单元可以支持四路风力发电系统和太阳能发电系统。这样处理可以大大减小研发成本和生产成本，兼容性好、电流稳定，电源清洁，使用场合更广泛等。
附图说明：
图1是本发明工作原理框图；
图2是本发明交错并联双buck电路原理图；
图3是蓄电池充电控制曲线图。
具体实施方式：
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
实施例1
如图1所示，本发明包括：风力发电机1、Ac/Dc整流电路2、Dc/Dc风能降压电路3、泄荷负载4、泄荷电路5、数字化控制单元6、配电单元7、显示器8、键盘9、通信模块10、太阳能电池11、Dc/Dc太阳能降压电路12、直流负载13、蓄电池14、油机15。其中Dc/Dc风能降压电路3和Dc/Dc太阳能降压电路12在硬件组成上一致。
其中风力发电机1输出经Ac/Dc整流电路2整流，再经Dc/Dc风能降压电路3变换，给蓄电池14充电和直流负载13供电；太阳能电池输出经Dc/Dc太阳能降压电路12变换，给蓄电池14充电和直流负载13供电。风力发电系统变换及太阳能发电系统变换均通过数字化控制单元6的控制实现。
本发明中风力发电系统的Dc/Dc风能降压电路3和太阳能发电系统的Dc/Dc太阳能降压电路12的硬件上一致，组成如图2所示，包括：输入端接口27、输出端接口28、输入电压传感器16、输出电流传感器25、输出电压传感器29、输入滤波电容17、输出滤波电容24、功率开关18和21、续流二极管19和22、储能电感20和23、防止输出反灌二极管26。
图2中的输入端接口27与图1中太阳能电池11的输出端或者风力发电系统的Ac/Dc整流电路2的输出端相连接；输出端接口28经配电单元与直流负载或蓄电池相连接。输入电压传感器16用来检测变换器的输入电压大小；输出电压传感器29用来检测输出电压大小；输出电流传感器25用来检测Dc/Dc变换电路的总输出电流，传感器检测的信号经过数字化控制单元6的数模转换用于对系统的控制。输入滤波电容17接在Dc/Dc变换电路的输入端接口27，用于对输入电压进行滤波；输出滤波电容24接在Dc/Dc变换电路的输出端接口28，用于对输出电压的滤波。功率开关18和功率开关21选用全控型电力电子器件，用于对输入电压进行降压斩波，工作时这两个功率开关的驱动脉宽一样大小，相位相差180度。续流二极管19和22用于降压斩波时对储能电感20和23的续流，防止输出反灌二极管26用于防止输出反灌。
本发明中的Dc/Dc降压变换器采用交错并联双buck电路，这个交错并联双buck电路经数字化控制单元6向蓄电池14和直流负载13供电。工作时功率开关18和21的驱动脉宽一样大小，相位相差180度，这样处理后变换器的输出电流波动频率是单buck电路开关频率的2倍，可以大大减小开关管的电流应力，大大减小输出纹波电流，大大减小输出滤波电容的容量和体积。与单buck电路相比较，如果得到同样的纹波电流，双buck交错并联的滤波电感值和体积将会小很多。
为了使风光互补系统容量设计时能够灵活应用，本发明中风力发电系统和太阳能发电系统集成在一体化机柜中，风力发电系统和太阳能发电系统共用一个数字化控制单元，风力发电系统和光电通道的位置可以自由替换，一个数字化控制单元可以最多支持四路风力发电系统或太阳能发电系统的控制。
本发明的风光互补系统因风力发电系统和太阳能发电系统的Dc/Dc变换电路硬件上一致，风电通道和太阳能发电系统很容易实现替换，容量可根据实际需要进行组合设置，本发明的风光互补系统最多可以有四路风力发电系统或通道。

Claims (1)

1.一种大功率风光互补发电控制装置，其特征在于，它包括光伏发电板，太阳能发电板，整流电路，蓄电池，逆变器，降压电路，泄荷器，单片机和无线通讯单元，其中，光伏发电板连接蓄电池与逆变器，经过整流电路和降压电路转换，输出电流；太阳能发电板连接有降压电路，蓄电池和逆变器，通过整流电路和降压电路输出电流；光伏发电板和太阳能发电板均连接于单片机，通过单片机控制二者供电方式转换。
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