CN205141800U - 用于智能发电系统的控制器及智能发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于智能发电系统的控制器，该智能发电系统为太阳能与沼气互补发电的智能发电系统，该控制器包括单片机、传感器和继电器，所述单片机分别与传感器、继电器连接，所述传感器用于分别采集太阳能电池组的两端电压、沼气发电机的输出电压及蓄电池的电压，所述单片机通过控制继电器的闭合与开断，从而控制工作电路中的大电流电路的通断。本实用新型还公开了一种使用该控制器的智能发电系统。该控制器使沼气发电和太阳能发电这两种间歇性新能源能够对用户持续稳定的输出供电，将能源利用最大化。

Description

用于智能发电系统的控制器及智能发电系统

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，特别是涉及一种用于智能发电系统的控制器及使用该控制器的智能发电系统。

背景技术

太阳能发电机沼气发电已经成为绿色新能源之一。但沼气、太阳能的发电各有不同的优缺点，造成发电状态不同程度的不持续、不稳定，影响了整体并网运行，大多处于水电、火电的辅助能源状态。因此，如何克服沼气、太阳能发电的不持续、不稳定发电问题，使这两种清洁能源能够进行优势互补、劣势相互抵消，提供一种持续稳定不间断的新能源，现实意义十分重大。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于智能发电系统的控制器，使沼气发电和太阳能发电这两种间歇性新能源能够对用户持续稳定的输出供电，将能源利用最大化。本实用新型还提供了一种使用该控制器的智能发电系统。

本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

用于智能发电系统的控制器，该智能发电系统为太阳能与沼气互补发电的智能发电系统，该控制器包括单片机、传感器和继电器，所述单片机分别与传感器、继电器连接，所述传感器用于分别采集太阳能电池组的两端电压、沼气发电机的输出电压及蓄电池的电压，所述单片机通过控制继电器的闭合与开断，从而控制工作电路中的大电流电路的通断。

进一步地，所述单片机为STM32单片机。

进一步地，所述传感器包括与太阳能电池组状态检测装置连接的第一电压传感器、与沼气发动机状态检测装置连接第二电压传感器。

进一步地，所述传感器还包括第三电压传感器，用于采集蓄电池两极间的电压，以判断所述蓄电池电量。

进一步地，所述继电器包括安置在所述太阳能电池组与沼气发电机对蓄电池充电选择的通断处的第一继电器及安置在所述沼气发电机与逆变器对负载供电选择的通断处的第二继电器。

智能发电系统，其包括上述的控制器。

本实用新型具有如下有益效果：本控制器将单片机控制技术、传感器技术和继电保护技术进行整合融入，将沼气、太阳能这两种不持续、不稳定的能源进行优势互补，劣势相互抵消，是一套能智能检测并控制整套发电系统工作的智能控制器；本控制器可对太阳能电池组工作状态、沼气发电机工作状态、电池电量、配电输出进行实时监测，并将采集来的数据进行运算分析，控制电路开关电路的通断，具有实时监测，智能判断，自动切换完全的特点，可持续稳定地提供不间断的供电电力，不但可作为电网的辅助能源，同时也可以作为主流电源使用，适用于偏远地区的电力配给。

附图说明

图1为本实用新型智能发电系统的原理框架图；

图2为本实用新型控制器的原理框架图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

请参考图1，其显示了一种太阳能与沼气互补发电的智能发电系统，其包括沼气发电机、调频稳压器、整流器、太阳能电池组、智控充电器、蓄电池、逆变器、控制器和限流保护装置；其中，所述沼气发电机依次连接调频稳压器和整流器，所述整流器与负载连接为其直接供电；所述控制器分别与调频稳压器、整流器和太阳能电池组连接，该控制器还依次连接智控充电器、蓄电池、逆变器后再与限流保护装置连接，通过限流保护装置与负载连接。

所述控制器是这套系统的核心，可对太阳能电池组工作状态、沼气发电机工作状态、电池电量、配电输出进行实时监测，并将采集来的数据进行运算分析，控制电路开关电路的通断，具有实时监测，智能判断，自动切换完全的特点。

请参考图2，所述控制器包括单片机、传感器和继电器，并采用专用接口进行对接，所述单片机可以是STM32单片机，同时也可以采用其他具有相同作用的元件，本实用新型优选STM32单片机。所述传感器包括第一电压传感器、第二电压传感器及第三电压传感器，其中，所述第一电压传感器与太阳能电池组状态检测装置连接，置于太阳能电池组输出两极与控制器相连端口内，用于采集太阳能电池组的两端电压，以判断所述太阳能电池组的工作状态；所述第二电压传感器与所述沼气发动机状态检测装置连接，置于调频稳压器输出两极与控制器相连端口内，用于采集调频稳压器的输出电压，以判断所述沼气发电机的工作状态；所述第三电压传感器置于所述蓄电池两极与控制器相连端口内，用于采集蓄电池两极间的电压，以判断所述蓄电池电量。所采集的电压可以直接输入STM32单片机的IO口，进行读取AD，将变量采回，与预设阈值进行比较，以判断太阳能电池组的工作状态、蓄电池电量及沼气发电机是否工作。

所述继电器包括安置在所述太阳能电池组与沼气发电机对蓄电池充电选择的通断处的第一继电器及安置在所述沼气发电机与逆变器对负载供电选择的通断处的第二继电器。该两个继电器由所述控制器自带电池进行直接供电，该电池通过分压模块连接单片机给单片机供电(给单片机提供合适的工作电压)，单片机通过其内固化的程序控制两个继电器的开断，进而达到对系统各部分的实时监测与控制。

本系统各个部件的功能如下：

沼气发电机：沼气发电机能提供1800W的额定发电功率，AC220V50-60hz输出；其连续工作时间为10小时。采用手动启动，运行10小时后自动停止工作。

调频稳压器：将沼气发电机发出的AC220V交流电调节为AC220V50hz正弦波形的交流电输出；对发电机发出的不稳定电流进行调频稳压，避免损坏用户设备。

整流装置：将调频稳压器的输出电压整成DC14.4V进行输出。

太阳能电池组：将两块160w的太阳能电池板并联，对外输出DC18V额定功率为320w的直流电能。

智控充电器：优选为MPPT智控充电器，可智能追踪太阳能电池板发电的最大功率，提高太阳能发电效率10％，可智能识别蓄电池蓄电状态和充电保护功能。

蓄电池：采用100ahDC12V直流输出的铅酸蓄电池，将太阳能电池板和沼气发电机产生的富余电能进行储存，作为整套系统的备用电源。

逆变器：将作为备用电源蓄电池DC12V输出电能，以AC220V50HZ进行逆变输出直接供给负载。

限流保护装置：采用10A的限流器，将其置于设备总输出端。当用户超负荷用电或电路短路时，限流器会自动断开，从而保护整个设备。

控制器的各部件的功能如下：

STM32单片机：将一套C语言程序输入其中，电压传感器采集的电压可以直接输入STM32单片机的IO口，进行读取AD，将变量采回，与程序里的预设阈值进行比较，以判断太阳能电池板的工作状态、电池电量、及沼气发电机是否工作。从而通过程序控制继电器的开断，进而达到对设备各部分的实时监测与控制。

电压传感器：用来采集太阳能电池组端电压、调频稳压装置输出端电压及蓄电池两极电压，并将电信号传给单片机。

分压模块：将12V蓄电池电压分压7V，给单片机提供5V供电电源。

控制器电池：输出DC12V电流给继电器、单片机供电。

继电器：采用单片机输出的小信号电流来控制继电器的闭合与开断，从而控制工作电路的大电流电路的通断。

需要说明的是，上述本系统的各个部件及控制器的各个部件的型号参数等条件并不局限于所公开的范围，也可采用具有同样功能的元器件。

本智能发电系统的工作原理是：采用沼气发电机和太阳能电池组作为供电源。

沼气发电机发出的电能经过调频稳压装置后，一路直接供给负载，另一路经过整流后用来作为蓄电池的充电电源之一；此时控制器里的第一传感器会自动采集太阳能电池组两端电压，对太阳能电池组工作状态进行判断，若太阳能电池组的端电压在16V以上，控制器自动控制其内部的继电器将充电切换至太阳能电池板端，否则用沼气发电机充电；充电过程中，智控充电器会自动监测电池的电量，并相应作出快充、浮充模式的切换。同样，对外输出也需要类似的切换过程，即，对负载供电时，控制器内部的第二传感器会自动采集调频稳压器的输出电压，对沼气发电机是否工作进行判断；若沼气发电机工作，控制器会驱动其内部的继电器将开通沼气发电机对外输出开关，同时关闭逆变器对外输出开关；若发电机停止工作，控制器会自动导通逆变器对外输出开关和关闭沼气发电机对外输出开关。设备整体工作时，为保护电路，当逆变器对负载工作时，充电过程会由控制器程序关闭充电开关，即蓄电池充放电不可同时进行。

本智能发电系统的实际应用效果以下面为例，但不局限于此：

本实施例将提供2500w的沼气发电机、320w的太阳能电池组、100ah的铅酸蓄电池有机连接组合成一套智能发电系统。以AC220V50HZ最大2200W功率对外输出；日发电峰值52KW/H；可实现无人看守24小时不间断供电。可以满足一个家庭基本的用电需求，同时使用沼气这种可再生的能源，可以做到节能减排，符合我国目前发展的大方向。沼气作为一种清洁能源，本系统能够很好地利用；而太阳能电池组的大小也可以根据家庭需要去决定。本系统作为控制端，可以实现人机互动，让用户也可以参与整个系统的控制，决定供电方式以及供电时间。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于智能发电系统的控制器，该智能发电系统为太阳能与沼气互补发电的智能发电系统，其特征在于，包括单片机、传感器和继电器，所述单片机分别与传感器、继电器连接，所述传感器用于分别采集太阳能电池组的两端电压、沼气发电机的输出电压及蓄电池的电压，所述单片机通过控制继电器的闭合与开断而控制工作电路中的大电流电路的通断。

2.根据权利要求1所述的用于智能发电系统的控制器，其特征在于，所述单片机为STM32单片机。

3.根据权利要求1所述的用于智能发电系统的控制器，其特征在于，所述传感器包括与太阳能电池组状态检测装置连接的第一电压传感器和与沼气发动机状态检测装置连接第二电压传感器。

4.根据权利要求3所述的用于智能发电系统的控制器，其特征在于，所述传感器还包括第三电压传感器，用于采集蓄电池两极间的电压，以判断所述蓄电池电量。

5.根据权利要求1所述的用于智能发电系统的控制器，其特征在于，所述继电器包括安置在所述太阳能电池组与沼气发电机对蓄电池充电选择的通断处的第一继电器及安置在所述沼气发电机与逆变器对负载供电选择的通断处的第二继电器。

6.智能发电系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的控制器。