CN205647186U - 保护型混合发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了保护型混合发电系统，包括风力发电机与太阳能发电板，输入端同时与风力发电机和太阳能发电板相连接的控制器，连接在控制器上的电涡轮缓速器和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在控制器的输入端上还设置有保护电路板，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与风力发电机的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接。本实用新型提供一种保护型混合发电系统，避免发电机输出电压过高对蓄电池与后续的负载造成冲击，更好的保护了各个部件的正常使用，增加了设备的使用寿命。

Description

保护型混合发电系统

技术领域

本实用新型涉及节能环保发电领域，具体是指一种保护型混合发电系统。

背景技术

小型风力发电机的转速与风速成正比，风速越高转速越快，而且风力机的输出电压是与风力机的转速成正比的，转速越快，则电压越高。

由于常规的小型风力发电机的转速不能及时准确的控制，造成风力发电机输出电压变化幅度很大，有时会远远超出允许的电压范围。

例如：输出充电电压额定值为42V(DC)，蓄电池组电压为36V(DC)的500W的小型风力发电机的额定转速为400r/min。

但在实际运行中，由于风速增速快于风轮偏侧调速，所以在调速过程中，发电机转速瞬时值可达到600r/min以上，甚至达到700r/min，远高于额定转速400r/min。

因此，造成发电机输出电压超出50V(DC)，瞬时可达80V(DC)。如果蓄电池脱离系统，如虚接或蓄电池失效，空载电压一般都在80V(DC)以上，瞬时值可达到150V(DC)。

这时系统中的控制器、逆变器均会因输入电压超压而损坏。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述问题，提供一种保护型混合发电系统，避免发电机输出电压过高对蓄电池与后续的负载造成冲击，更好的保护了各个部件的正常使用，增加了设备的使用寿命。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

保护型混合发电系统，包括风力发电机与太阳能发电板，输入端同时与风力发电机和太阳能发电板相连接的控制器，连接在控制器上的电涡轮缓速器和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在控制器的输入端上还设置有保护电路板；该电涡轮缓速器设置在风力发电机的转轴上，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与同时与风力发电机和太阳能发电板的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接。

所述卸荷负载为直流负载，且直接与控制器的输出端相连接，与逆变器相连接的负载为交流负载，并通过逆变器与控制其的输出端相连接。

所述保护电路由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，MOS管Q1，运算放大器P1，运算放大器P2，正极与MOS管Q1的漏极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的电容C1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接的电容C2，与电容C2并联设置的电阻R2，与电容C2并联设置的电阻R3，串接在三极管VT1的基极与集电极之间的滑动变阻器RP1，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与三极管VT2的发射极与MOS管Q1的栅极相连接的电阻R4，N极与MOS管Q1的漏极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D1，N极与三极管VT2的发射极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接的稳压二极管D2，一端与二极管D1的P极相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接的电阻R5，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接的电容C3，一端与电容C3的负极相连接、另一地与三极管VT3的基极相连接的电阻R6，正极同时与MOS管Q1的源极和三极管VT3的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C4，与电容C4并联设置的电阻R7，一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P2的负输入端相连接的电阻R8，串接在运算放大器P1的负输入端与输出端之间的电阻R9，正极与运算放大器P1的负电源端相连接、负极经电容C5后与运算放大器P1的正电源端相连接的电容C6，一端与运算放大器P1的输出端相连接、另一端顺次经电阻R11和电阻R12后与运算放大器P2的输出端相连接的电阻R10，一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一端与电容C6的负极相连接的电阻R13，以及一端接地、另一端与电容C6的负极相连接的电阻R14组成；其中，电容C4的正极同时与运算放大器P1的正输入端和运算放大器P2的正输入端相连接，运算放大器P2的负输入端与电容C3的负极相连接，运算放大器P1的正电源端上接+12V电源，运算放大器P1的负电源端上接-12V电源，电容C6的负极与电容C3的负极相连接，电阻R11和电阻R12的连接点与电容C6的负极相连接，电容C1的正极与电容C2的负极组成该保护电路的输入端，电阻R11的两端作为该保护电路的输出端。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型在控制器的输入端上设置有保护电路，可以很好的对风力发电机的输出电压进行稳定，避免了波动过高的电压对后续设备的冲击，更好的保护了后续设备的正常使用，提高了各个设备的使用寿命。

(2)本实用新型设置有电涡轮缓速器，该电涡轮缓速器的作用是用于保护蓄电池充电的安全性，在通过控制器的电量过高时控制器控制电涡轮缓速器启动降低风力发电机的转速，从而降低了发电量与电压，很好的避免了蓄电池因为过充而被损坏，更好的提高了蓄电池的使用寿命。

(3)本实用新型设置有负载，该负载可以利用风力发电机发出的电能或者蓄电池中蓄积的电能进行工作，进而降低了企业的运行成本，提高了能源的利用率。

(4)本实用新型结构简单，安装方便，适合广泛推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型保护电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，保护型混合发电系统，包括风力发电机与太阳能发电板，输入端同时与风力发电机和太阳能发电板相连接的控制器，连接在控制器上的电涡轮缓速器和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在控制器的输入端上还设置有保护电路板；该电涡轮缓速器设置在风力发电机的转轴上，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与同时与风力发电机和太阳能发电板的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接。其中控制器选用发电机控制器，很好的降低了风力发电机的控制难度，简化了控制线路。

使用时，风力发电机在风能的驱使下进行发电，太阳能发电板在光能的作用下发电，其发出的电能共同导入保护电路中，在通过保护电路导入控制器，控制器又根据电压情况、蓄电池充电情况以及负载的运行情况来判断电能的去向。在负载能够正常运行的前提下，多余的电量将会对蓄电池进行充电，而当供电电量不足以使得负载正常运行时，蓄电池中的电量也将会辅助支持负载的运行；而当电量过高，甚至高于负载与蓄电池所需的电量时控制器将控制电涡轮缓速器启动并对其供电，不仅能够消耗部分的电能，还能降低风力发电机的转速，从而避免蓄电池过充损坏，更好的提高了蓄电池的使用寿命。

在风力发电机上还安装有电压传感器及风速传感器，该传感器均与控制器相连接。由于风力机的输出电压是与风力机的转速成正比的关系，因而当风机超速时，风力发电机的输出电压就会超过设定电压，控制器则会控制电涡轮缓速器运行，对风力发电机的转轴施加入一个反向的电磁力矩，从而达到对风力发电机风扇减速的目的，当反向的电磁力矩足够大时，还能使风力发电机停机，如此便能很好的保护后续的用电与充电设备。

所述与逆变器相连接的负载为交流负载，并通过逆变器与控制其的输出端相连接。其中负载选用交流电机、照明灯等交流负载。交流负载可以利用风力发电机发出的电能或者蓄电池中蓄积的电能进行工作，进而降低了企业的运行成本，提高了能源的利用率。

如图2所示，所述保护电路由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，MOS管Q1，运算放大器P1，运算放大器P2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电容C6，二极管D1，稳压二极管D2，以及滑动变阻器RP1组成。

连接时，电容C1的正极与MOS管Q1的漏极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接，电容C2的正极与三极管VT1的基极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接，电阻R2与电容C2并联设置，电阻R3与电容C2并联设置，滑动变阻器RP1串接在三极管VT1的基极与集电极之间，电阻R4的一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与三极管VT2的发射极与MOS管Q1的栅极相连接，二极管D1的N极与MOS管Q1的漏极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接，稳压二极管D2的N极与三极管VT2的发射极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接，电阻R5的一端与二极管D1的P极相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接，电容C3的正极与三极管VT2的基极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接，电阻R6的一端与电容C3的负极相连接、另一地与三极管VT3的基极相连接，电容C4的正极同时与MOS管Q1的源极和三极管VT3的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接，电阻R7与电容C4并联设置，电阻R8的一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P2的负输入端相连接，电阻R9串接在运算放大器P1的负输入端与输出端之间，电容C6的正极与运算放大器P1的负电源端相连接、负极经电容C5后与运算放大器P1的正电源端相连接，电阻R10的一端与运算放大器P1的输出端相连接、另一端顺次经电阻R11和电阻R12后与运算放大器P2的输出端相连接，电阻R13的一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一端与电容C6的负极相连接，电阻R14的一端接地、另一端与电容C6的负极相连接。

其中，电容C4的正极同时与运算放大器P1的正输入端和运算放大器P2的正输入端相连接，运算放大器P2的负输入端与电容C3的负极相连接，运算放大器P1的正电源端上接+12V电源，运算放大器P1的负电源端上接-12V电源，电容C6的负极与电容C3的负极相连接，电阻R11和电阻R12的连接点与电容C6的负极相连接，电容C1的正极与电容C2的负极组成该保护电路的输入端，电阻R11的两端作为该保护电路的输出端。

风力发电机由于发电量受到风扇转速的影响而导致其电压不稳定，很容易对后续的控制器以及充电或耗电设备造成损害，而在控制器与风力发电机之间设置保护电路则可以很好的对风力发电机的输出电压进行稳定，避免电压波动过高而对后续设备产生的冲击，更好的保护了后续设备的正常使用。

如上所述，便可很好的实现本实用新型。

Claims (3)

1.保护型混合发电系统，其特征在于：包括风力发电机与太阳能发电板，输入端同时与风力发电机和太阳能发电板相连接的控制器，连接在控制器上的电涡轮缓速器和蓄电池，以及通过逆变器与控制器相连接的负载，在控制器的输入端上还设置有保护电路板；该电涡轮缓速器设置在风力发电机的转轴上，在保护电路板上设置有保护电路，该保护电路的输入端与同时与风力发电机和太阳能发电板的输出端相连接，保护电路的输出端与控制器的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的保护型混合发电系统，其特征在于：所述与逆变器相连接的负载为交流负载，并通过逆变器与控制其的输出端相连接。

3.根据权利要求2所述的保护型混合发电系统，其特征在于：所述保护电路由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，MOS管Q1，运算放大器P1，运算放大器P2，正极与MOS管Q1的漏极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的电容C1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接的电容C2，与电容C2并联设置的电阻R2，与电容C2并联设置的电阻R3，串接在三极管VT1的基极与集电极之间的滑动变阻器RP1，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与三极管VT2的发射极与MOS管Q1的栅极相连接的电阻R4，N极与MOS管Q1的漏极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D1，N极与三极管VT2的发射极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接的稳压二极管D2，一端与二极管D1的P极相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接的电阻R5，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与三极管VT2的集电极相连接的电容C3，一端与电容C3的负极相连接、另一地与三极管VT3的基极相连接的电阻R6，正极同时与MOS管Q1的源极和三极管VT3的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C4，与电容C4并联设置的电阻R7，一端与运算放大器P1的负输入端相连接、另一端与运算放大器P2的负输入端相连接的电阻R8，串接在运算放大器P1的负输入端与输出端之间的电阻R9，正极与运算放大器P1的负电源端相连接、负极经电容C5后与运算放大器P1的正电源端相连接的电容C6，一端与运算放大器P1的输出端相连接、另一端顺次经电阻R11和电阻R12后与运算放大器P2的输出端相连接的电阻R10，一端与运算放大器P2的输出端相连接、另一端与电容C6的负极相连接的电阻R13，以及一端接地、另一端与电容C6的负极相连接的电阻R14组成；其中，电容C4的正极同时与运算放大器P1的正输入端和运算放大器P2的正输入端相连接，运算放大器P2的负输入端与电容C3的负极相连接，运算放大器P1的正电源端上接+12V电源，运算放大器P1的负电源端上接-12V电源，电容C6的负极与电容C3的负极相连接，电阻R11和电阻R12的连接点与电容C6的负极相连接，电容C1的正极与电容C2的负极组成该保护电路的输入端，电阻R11的两端作为该保护电路的输出端。