CN203218879U

CN203218879U - 一种风光互补离网控制系统

Info

Publication number: CN203218879U
Application number: CN 201320210556
Authority: CN
Inventors: 闫兆宾; 张雪; 苏建元; 徐立; 金晓孝; 程永乐; 张�杰
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-04-24

Abstract

本实用新型公开了一种风光互补离网控制系统，包括交流接触器、直流断路器、整流滤波电路、DC/DC变换器、PWM驱动电路、采样电路、A/D转换卡、系统控制器、触摸显示屏、逆变控制电路、蓄电池、蓄电池保护电路、太阳能电池板及其可旋转的支架、风力发电机。其中采样电路包括电压电流采样电路、温度采样电路以及利用光强传感器的光照强度采样电路。该风光互补离网控制系统充分利用风能和太阳能资源，通过自动调整太阳能电池板及其可旋转的支架板的位置提高光伏发电的发电量，降低了运行成本，通过采样电路的实时监测对整个电路提供了安全保护，更好的管理蓄电池的充放电，使整个系统更加稳定可靠的运行。

Description

一种风光互补离网控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用太阳能风能离网发电的控制系统，具体来说涉及一种风光互补离网控制系统。

背景技术

随着传统能源的不可再生性以及带来的各种环境污染问题，能源危机日益临近，新能源已经成为当今世界上的主要能源之一。新能源中，风能和太阳能二者本身具有蕴藏量大、无污染、分布广泛、无需运输等优点，其发展的潜力巨大、前景广阔。单独的风能和单独的太阳能都有着开发的弊端，它们都属于不稳定、不连续的能源，用于无电网地区，需要配备相当大的储能设备，但风能和太阳能在时间上和地域上有着很强的互补性，两种新能源的结合可实现在自然资源的配置方面、技术方案的整合方面、性能与价格的对比方面达到对新能源综合利用的最合理。采用风光互补技术，可以在一定程度上减少太阳能电池板及其支架组件容量，并降低了发电成本。目前风光互补系统中，大多采用蓄电池储能来稳定电能的输出，但是由于天气的影响以及负载使用过度，会使蓄电池处于过度消耗的状态，严重影响蓄电池的使用寿命。传统的风光互补控制系统在可靠性和稳定性方面还存在着不足，对整个系统的控制缺乏智能性以及可观性，没有完成对系统运行状态的完整的监测和即时的自动调整。

发明内容

本实用新型公开的风光互补离网控制系统充分利用风能和太阳能资源，通过自动调整太阳能电池板及其可旋转的支架板的位置提高光伏发电的发电量，降低了运行成本，通过采样电路的实时监测对整个电路提供了安全保护，更好的管理蓄电池的充放电，使整个系统更加稳定可靠的运行。

为解决上述技术问题本实用新型采用以下技术方案：

一种风光互补离网控制系统，包括风力发电机、带有可旋转支架的太阳能电池板、蓄电池、交流接触器、直流断路器、整流滤波电路、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第一PWM驱动电路、第二PWM驱动电路、采样电路、系统控制器、触摸显示屏、逆变控制电路、蓄电池保护电路；其中，所述风力发电机、交流接触器、整流滤波电路、第一DC/DC变换器依次相连，所述太阳能电池板、直流断路器、第二DC/DC变换器依次连接；第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器各有两个输出端，所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器的第一输出端分别连接采样电路，所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器的第二输出端合并成为公共输出端，公共输出端分别与蓄电池、逆变控制电路的输入端以及直流负载连接，逆变控制电路的输出端与交流负载相连；系统控制器分别与交流接触器、第一PWM驱动电路、第二PWM驱动电路、蓄电池保护电路、触摸显示屏相连接，其特征在于：所述采样电路包括电压电流采样电路、温度采样电路、利用光强传感器的光照强度采样电路、A/D转换卡，其中，电压电流采样电路、温度采样电路、光照强度采样电路采样电路分别经A/D转换卡与系统控制器相连接。

进一步的，所述光强传感器设置在太阳能电池板东西方向沿边处的下方，且数量为两个。

进一步的，所述的系统控制器采用32位定点TMS320F2812DSP单片机，触摸显示屏和TMS320F2812DSP单片机的90、91、155、157脚连接；第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器与蓄电池的采样电流分别输入TMS320F2812DSP单片机的2、3、4脚；第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器的两端电压及蓄电池的电压分别输入TMS320F2812DSP单片机的5、6、7、8、9脚；温度采样系统将其采集的外在环境温度及蓄电池的温度分别输入TMS320F2812DSP单片机的173、174引脚；太阳能电池板上东西方向的两个光强传感器分别与TMS320F2812DSP单片机的171、172引脚连接。

本实用新型具有以下技术效果：实现了无人看管，智能化自动供电的功能，降低了因为突然断电而造成的不方便。该控制系统通过控制交流接触器与直流断路器实现了对风力发电和光伏发电两种状态之间的自动切换功能；增加光照强度显示，可以依据光照强度值，调整太阳能电池板的位置，使得太阳光入射角增大，太阳能电池板接收的辐射增加，进而太阳能电池板的最大输出功率增加，提高光伏发电的发电量。降低了系统运行成本。系统还能及时对开路、短路、反接、低电压、高电压等故障进行显示报错。在充电过程中，本系统也能及时判断线路、电池的状态，如出现开路、短路等故障，会自动断开交流接触器或直流断路器，停止工作，并显示相应的故障信息，很好的保护电路和电池，延长了蓄电池的使用寿命，也给用户查看系统故障提供了依据。

附图说明

图1是为本实用新型一种风光互补离网控制系统的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的目的在于提供一种风光互补离网控制系统，一种风光互补离网控制系统，包括风力发电机、太阳能电池板及其可旋转的支架、蓄电池、交流接触器、直流断路器、整流滤波电路、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第一PWM驱动电路、第二PWM驱动电路、电压电流采样电路、温度采样电路、利用光强传感器的光照强度采样电路、A/D转换卡、系统控制器、触摸显示屏、逆变控制电路以及蓄电池保护电路。风力发电机、交流接触器、整流滤波电路、第一DC/DC变换器依次相连；太阳能电池板及其可旋转的支架、直流断路器、第二DC/DC变换依次连接；采样电路与第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、蓄电池均相连；系统控制器与交流接触器、直流断路器、PWM驱动电路Ⅰ、PWM驱动电路Ⅱ、采样电路均相连；DC/DC变换器Ⅰ、DC/DC变换器Ⅱ的公共输出端分别与蓄电池、逆变控制电路的输入端以及直流负载连接，其中逆变控制电路的输出端与交流负载相连。

所述采样电路包括电压电流采样电路、温度采样电路、利用光强传感器的光照强度采样电路、A/D转换卡。电压采样包括第一DC/DC变换器输入输出端的电压、第二DC/DC变换器的输入输出端的电压、蓄电池端电压。电流采样包括第一DC/DC变换器输入输出端的电流、第二DC/DC变换的输入输出端的电流，蓄电池电流。温度采样包括外在环境温度和蓄电池的温度。光照强度采样为外在环境的光照强度。各采样电路通过传感器经A/D转换卡与系统控制器相连接。

所述触摸显示屏对蓄电池的充放电电压、电流、现有电量以及温度进行显示，同时显示外在环境的温度及光照强度、第一DC/DC变换器与第二DC/DC变换的输入输出端的电压电流值,风光互补系统输出的总功率，直流负载与交流负载端的功率。

所述光照强度采样的实现主要通过在太阳能电池板东西方向沿边处的下方设置两个相同的光强传感器，光强传感器将光照信号送入A/D转换卡，A/D转换卡将模拟量转换成数字量送入系统控制器，系统控制器再依靠编制的测量程序计算出相应的光照强度值，并在触摸显示屏上显示。根据触摸显示屏上显示的两个光照强度值判断太阳光方向与电池板垂直方向是否有夹角，若在触摸显示屏上显示的两个光照强度值不同，则适当的调整太阳能电池板及其支架板的位置，使得太阳光入射角增大，太阳能电池板接收的辐射增加，进而太阳能电池板的最大输出功率增加，提高光伏发电的发电量。

所述太阳能电池板设有支架支撑，该支架可旋转，用于调整太阳能电池板与太阳光线的角度。

系统正常发电时，直接对负载供电，同时对蓄电池充电，电池充满后自动断开与电池的连接。一旦供电出现异常，突然断电，蓄电池立即作为电源，直接为负载供电，实现了无人看管，智能化自动供电的功能。这种控制系统降低了因为突然断电而造成的不方便。另外该控制系统通过控制交流接触器与直流断路器实现了对风力发电和光伏发电两种状态之间的自动切换功能，当风力较强，光照效果不佳时，只启用风力机发电，或者在风力较弱，太阳光照很强时只启用光伏发电，当风力和光照情况俱佳时，两者同时投入运行，如此降低了系统运行成本；还加强了对电路和电池的保护，保证使用安全。开机上电，会自动检测电池状态，能及时对开路、短路、反接、低电压、高电压等故障进行显示报错。在充电过程中，本系统也能及时判断线路、电池的状态，如出现开路、短路等故障，会自动断开交流接触器或直流断路器，停止工作，并显示相应的故障信息，很好的保护电路和电池，延长了蓄电池的使用寿命，也给用户查看系统故障提供了依据。增加光照强度显示，可以依据光照强度值，调整太阳能电池板的位置，使得太阳光入射角增大，太阳能电池板接收的辐射增加，进而太阳能电池板的最大输出功率增加，提高光伏发电的发电量。

系统控制器采用采用TI公司的32位定点TMS320F2812DSP，触摸显示屏和TMS320F2812DSP单片机的90、91、155、157脚连接；利用电流互感器采样第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器与蓄电池的电流，分别与TMS320F2812DSP单片机的2、3、4脚连接；利用电压传感器采样第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器的两端电压及蓄电池的电压，分别与TMS320F2812DSP单片机的5、6、7、8、9脚连接；利用温度传感器采样外在环境温度及蓄电池的温度，分别与TMS320F2812DSP单片机的173、174引脚连接；太阳能电池板上东西方向的两个光强传感器分别与TMS320F2812DSP单片机的171、172引脚连接。当出现过压、过流、漏电、短路等故障时，TMS320F2812DSP单片机通过控制交流接触器、直流断路器关断电源进行保护。

本实用新型的风光互补离网控制系统工作过程如下：1、将风力发电机、太阳能电池板及其支架、蓄电池连接在该系统设备上，触摸显示屏正常工作；2、系统自动检测电路各部分的状态，一旦存在开路、短路、反接、低电压、高电压等故障则在触摸显示屏上进行显示报错。若触摸显示屏上显示系统设备工作情况正常，则系统对蓄电池进行充电以及对负载供电；3、充电过程中，判断电池、系统状态，一旦出现开路、短路等故障，会自动断开相应的断路器，停止工作，并在触摸显示屏上显示相应的故障信息；4、触摸显示屏显示充电结束，伴随报警声，提醒用户电池电量已满，系统自动结束蓄电池的充电工作。5、如果发电源供电不足，系统控制器使得蓄电池处于放电模式，继续对负载进供电。

Claims

1.一种风光互补离网控制系统，包括风力发电机、带有可旋转支架的太阳能电池板、蓄电池、交流接触器、直流断路器、整流滤波电路、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第一PWM驱动电路、第二PWM驱动电路、采样电路、系统控制器、触摸显示屏、逆变控制电路、蓄电池保护电路；其中，所述风力发电机、交流接触器、整流滤波电路、第一DC/DC变换器依次相连，所述太阳能电池板、直流断路器、第二DC/DC变换器依次连接；第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器各有两个输出端，所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器的第一输出端分别连接采样电路，所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器的第二输出端合并成为公共输出端，公共输出端分别与蓄电池、逆变控制电路的输入端以及直流负载连接，逆变控制电路的输出端与交流负载相连；系统控制器分别与交流接触器、第一PWM驱动电路、第二PWM驱动电路、蓄电池保护电路、触摸显示屏相连接，其特征在于：所述采样电路包括电压电流采样电路、温度采样电路、利用光强传感器的光照强度采样电路、A/D转换卡，其中，电压电流采样电路、温度采样电路、光照强度采样电路采样电路分别经A/D转换卡与系统控制器相连接。

2.如权利要求1所述的风光互补离网控制系统，其特征在于：所述光强传感器设置在太阳能电池板东西方向沿边处的下方，且数量为两个。

3.如权利要求2所述的风光互补离网控制系统，其特征在于：所述的系统控制器采用32位定点TMS320F2812DSP单片机，触摸显示屏和TMS320F2812DSP单片机的90、91、155、157脚连接；第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器与蓄电池的采样电流分别输入TMS320F2812DSP单片机的2、3、4脚；第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器的两端电压及蓄电池的电压分别输入TMS320F2812DSP单片机的5、6、7、8、9脚；温度采样系统将其采集的外在环境温度及蓄电池的温度分别输入TMS320F2812DSP单片机的173、174引脚；太阳能电池板上东西方向的两个光强传感器分别与TMS320F2812DSP单片机的171、172引脚连接。