CN206790118U - 一种变电站站用电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变电站站用电系统，包括风力发电机、单晶硅光伏电池和电能整合电路，所述电能整合电路包括：DC/DC换流器，该DC/DC换流器包括风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器；PWM调制器，耦接于DC/DC换流器；控制器，耦接于PWM调制器；逆变器，耦接于风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器，还耦接于站用电电网。本实用新型的变电站站用电系统，通过风力发电机和单晶硅光伏电池的设置，便可以有效的通过风力发电机利用风力进行发电，通过单晶硅光伏电池利用太阳能进行发电，然后通过电能整合电路的设置，便可以将风力发电机发出的电能与单晶硅光伏电池发出的电能进行电力整合，如何很好的实现一个两者互补的效果，避免发电输出不稳定的问题。

Description

一种变电站站用电系统

技术领域

本实用新型涉及一种用电系统，更具体的说是涉及一种变电站站用电系统。

背景技术

随着环境污染、化石燃料枯竭，人们已经将目标投向可再生能源，而太阳能和风能作为一种情结、高效的新能源已经受到广泛的关注，而目前现有技术中对于太阳能和风能的利用最成熟的技术便是发电技术，通过利用太阳能和风能发电机便可以有效的将太阳能和风能转换成电力。

然而由于现有的太阳能发电和风能发电很容易受到外部环境变化的影响，比如在阴天较多的天气下，太阳能发电机所能够发出的电能就会大大减小，而同样的在风力不足的情况下，风能发电机所能够发出的电能也会大大减小，如此单太阳能发电或是单风能发电站都会存在受外部环境影响大导致的发电输出不稳定的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够很好的稳定太阳能和风能发电输出的一种变电站站用电系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种变电站站用电系统，包括风力发电机、单晶硅光伏电池和电能整合电路，所述风力发电机和单晶硅光伏电池均与电能整合电路耦接，所述电能整合电路与站用电电网耦接，用于接收风力发电机和单晶硅光伏电池发出的电能并将电能转化后输入到站用电电网内，所述电能整合电路包括：

DC/DC换流器，该DC/DC换流器包括风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器，所述风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器分别与风力发电机和单晶硅光伏电池 耦接，用于接收风力发电机和单晶硅光伏电池输出的直流电，并将这个直流电升压后输出，其中风力DC/DC换流器与风力发电机之间还耦接有整流器；

PWM调制器，耦接于风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器，用于向风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器输出PWM信号，控制风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器的升压幅度；

控制器，耦接于PWM调制器，用于向PWM调制器输入信号控制PWM调制器输出PWM信号的占空比；

逆变器，耦接于风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器，还耦接于站用电电网，用于接收风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器输出的升压后的直流电，将这个直流电逆变成交流电输入到站用电电网内。

作为本实用新型的进一步改进，所述风力DC/DC换流器和太阳DC/DC换流器与逆变器之间连接有配电调制电路，所述配电调制电路包括：

感应电路，该感应电路包括风机感应电路和光伏感应电路，所述风机感应电路与整流器连接，用于采样整流器输出的直流电电压，所述光伏感应电路与单晶硅光伏电池耦接，用于采样单晶硅光伏电池输出的直流电电压；

开关电路，该开关电路包括第一开关电路和第二开关电路，所述第一开关电路耦接于风力DC/DC换流器与逆变器之间，所述第二开关电路耦接于太阳DC/DC换流器与逆变器之间，所述第一开关电路的控制端耦接于风机感应电路，所述第二开关电路的控制端耦接于光伏感应电路，其中，风机感应电路和光伏感应电路均具有电压阈值，当风机感应电路采样到风力DC/DC换流器输出的直流电电压大于电压阈值时，而光伏感应电路采样到太阳DC/DC换流器输出的直流电电压小于电压阈值时，第一开关电路导通，第二开关电路关断，当光伏感应电路采样到太阳DC/DC换流器输出的直流电电压大于电压阈值，而当风机感应电路采样到风力DC/DC换流器输出的直流电电压小于电压阈值时，第一开关电路关断，第二开关电路导通，当光伏感应电路采样到太阳DC/DC换流器输出的直流电电压和风机感应电路采样到风力DC/DC换流器输出的直流电压均小于电压阈值时，第一开关电路和第二开关电路导通。

作为本实用新型的进一步改进，所述风机感应电路和光伏感应电路均包括：

比较器U，该比较器U的同相输入端耦接于电源，反相输入端耦接有降压电阻后与太阳DC/DC换流器或是风力DC/DC换流器耦接，所述比较器U的输出端耦接有延时电路后与第一开关电路的控制端或是第二开关电路的控制端耦接。

作为本实用新型的进一步改进，所述延时电路包括：

反相器U1，该反相器U1具有输入端和输出端，所述输入端耦接于比较器U的输出端，输出端用于将比较器U输出端输出的信号反相后输出；

反相器U2，该反相器U2具有输入引脚和输出引脚，所述输入引脚具有开启电压，所述反相器U2的输入引脚耦接于反相器U1的输出引脚，还耦接有电容C后接地，所述反相器U2的输出引脚耦接于第一开关电路的控制端或是第二开关电路的控制端。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一开关电路和第二开关电路均包括：

三极管Q，该三极管Q的集电极耦接于电源，基极耦接于延时电路，发射极耦接有发光二极管D后接地；

继电器SW1，该继电器SW1具有输入回路和输出回路，所述输入回路的一端耦接于三极管Q的发射极，另一端接地，所述输出回路的一端耦接于风力DC/DC换流器或是太阳DC/DC换流器，该输出回路的另一端耦接于逆变器。

本实用新型的有益效果，通过风力发电机的设置，就可以有效的将外界的风力转换成电力后输出了，而通过单晶硅光伏电池的设置，便可以有效的将外 界的太阳能转换成电力后输出了，而通过电能整合电路的设置，便可以有效的将风力发电机输出的电能和单晶硅光伏电池所输出的电能进行有效的进行整合输出，从而避免现有技术中因为单纯的风力发电或是太阳能发电导致的一系列不稳定的问题，而将电能整合电路设置成DC/DC换流器、PWM调制器、控制器以及逆变器，在电能整合的时候，首先通过风力DC/DC换流器对风力发电机输出的电流电压进行升压作用，通过太阳DC/DC换流器对单晶硅光伏电池输出的电流电压进行升压作用，而两者之间的升压幅度则是通过PWM调制器所输出的PWM波的占空比来实现控制的，这样便可以很好的调整风力发电和太阳能发电最后输出的电压，同时后面将经过升压的电压全部一同输入到逆变器内，如此能够很好的实现两个发电模式互补的效果，避免现有技术中因为单个太阳能发电和单个风力发电导致的由于环境变化导致的电能输出不够稳定的问题。

附图说明

图1为本实用新型的变电站站用电系统的框图；

图2为图1中配电调制电路的感应电路的电路图；

图3为图1中配电调制电路的开关电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本实用新型做进一步的详述。

参照图1至3所示，本实施例的一种变电站站用电系统，包括风力发电机1、单晶硅光伏电池2和电能整合电路3，所述风力发电机1和单晶硅光伏电池2均与电能整合电路3耦接，所述电能整合电路3与站用电电网耦接，用于接收风力发电机1和单晶硅光伏电池2发出的电能并将电能转化后输入到站用电电网内，所述电能整合电路3包括：

DC/DC换流器31，该DC/DC换流器31包括风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312，所述风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312分别与风力发 电机1和单晶硅光伏电池2耦接，用于接收风力发电机1和单晶硅光伏电池2输出的直流电，并将这个直流电升压后输出，其中风力DC/DC换流器311与风力发电机1之间还耦接有整流器；

PWM调制器32，耦接于DC/DC换流器31，用于向DC/DC换流器31输出PWM信号，控制DC/DC换流器31的升压幅度；

控制器33，耦接于PWM调制器32，用于向PWM调制器32输入信号控制PWM调制器32输出PWM信号的占空比；

逆变器34，耦接于风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312，还耦接于站用电电网，用于接收风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312输出的升压后的直流电，将这个直流电逆变成交流电输入到站用电电网内，在本系统工作的过程中，风力发电机1和单晶硅光伏电池2就会工作，将外界的风能和太阳能转换成电力后分别输出到风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312内，然后经过两个DC/DC31换流器工作以后输出到逆变器34内，其中在DC/DC换流器31进行换流升压的时候，是通过控制器33给PWM调制器32发送信号，然后PWM调制器32根据接收到的信号发出对应占空比PWM波分别输入到风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312内，风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312就会根据输入到PWM波的占空比进行调整的升压幅度，保持两者之间电压输出之间进行互补，保护两者在外部环境变化发电力不足的时候还能够有效的输出一个完整的电压到逆变器34内，使得逆变器34能够稳定的输出电能给外部站用电电网供电，其中本实施例中的控制器33、PWM调制器32、风力DC/DC换流器311以及控制器33、PWM调制器32、太阳DC/DC换流器312均可以选用型号为CS5173等DC-DC转换器来实现一个电压升压的效果，而逆变器34则可以使用型号为ST-A2-VS350等逆变器进行逆变。

作为改进的一种具体实施方式，所述风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312与逆变器34之间连接有配电调制电路4，所述配电调制电路4包括：感应电路41，该感应电路41包括风机感应电路411和光伏感应电路412，所述风机感应电路411与整流器连接，用于采样整流器输出的直流电电压，所述光伏感应电路412与单晶硅光伏电池2耦接，用于采样单晶硅光伏电池2输出的直流电电压；

开关电路42，该开关电路42包括第一开关电路421和第二开关电路422，所述第一开关电路421耦接于风力DC/DC换流器311与逆变器34之间，所述第二开关电路421耦接于太阳DC/DC换流器312与逆变器34之间，所述第一开关电路421的控制端耦接于风机感应电路411，所述第二开关电路422的控制端耦接于光伏感应电路412，其中，风机感应电路411和光伏感应电路412均具有电压阈值，当风机感应电路411采样到风力DC/DC换流器311输出的直流电电压大于电压阈值时，而光伏感应电路412采样到太阳DC/DC换流器312输出的直流电电压小于电压阈值时，第一开关电路421导通，第二开关电路422关断，当光伏感应电路412采样到太阳DC/DC换流器312输出的直流电电压大于电压阈值，而当风机感应电路411采样到风力DC/DC换流器311输出的直流电电压小于电压阈值时，第一开关电路421关断，第二开关电路422导通，当光伏感应电路412采样到太阳DC/DC换流器312输出的直流电电压和风机感应电路411采样到风力DC/DC换流器311输出的直流电压均小于电压阈值时，第一开关电路421和第二开关电路422导通，通过第一开关电路421和第二开关电路422的设置，便可以实现连通或是断开风力DC/DC换流器311与逆变器34之间或者是连通或是断开太阳DC/DC换流器312与逆变器34之间的效果，而通过风机感应电路411和光伏感应电路412的设置，便可以有效的实现通过感应风力DC/DC换流器311来感应到风力发电机1此时的 发电状态，通过感应太阳DC/DC换流器312来感应到单晶硅光伏电池2此时的发电状态，然后通过第一开关电路421和第二开关电路422根据检测到的结果进一步控制输入到逆变器34内的电能，例如当出现风力发电机1和单晶硅光伏电池2均发电不正常的时候，若是此时将两个升压后的电能直接叠加输入到逆变器34内，就可以将两个电压叠加以后便可以实现正常的电压输入到逆变器34内，进而实现在两者发电不稳定的时候，还能够保证稳定电压输出的效果，而在风力发电机1和单晶硅光伏电池2都在正常发电的时候，若是此时直接将两者的电压相叠加后输入到逆变器34内，就会导致输入电压过高导致的逆变器34损坏，或是逆变器34之后的设备损坏的问题，因此本实施例中增加一个开关设置在第一开关电路421的控制端与风力感应电路411之间，然后将开关的控制端与光伏感应电路412连接，如此在风力感应电路411感应到风力发电机1正常工作和光伏感应电路412感应到单晶硅光伏电池2同样处于正常工作时，利用这个开关便可以断开光伏感应电路412与第二开关电路422之间的连接，如此保持第二开关电路422断开状态，如此很好的避免出现在风力发电机1和单晶硅光伏电池2都正常工作时产生电压叠加导致的逆变器34损坏的问题，而在风力发电机1或是单晶硅光伏电池2其中一方正常工作而另一方无法正常发电时，此时若是将两者电压相互叠加的话，那么很容易导致未正常工作的一方输出的电流会对正常工作的一方的输出的电流产生干扰的问题，如此便会导致最终逆变器34输出电压不稳定的问题，因此在此时应当关闭未正常工作的一方的电流输出，因此通过风机感应电路411和光伏感应电路412内电压阈值的设定，可以实现关断电压输出不稳定的一方的效果，而在这里通过加设配电调制电路4的方式相比于直接修改控制器33内程序的方式，可以大大减小整体的工作量，只需要通过硬件连接直接增加的方式即可实现，在改动的过程中并不会涉及到其他部分的工作状态，而修改 程序则会涉及到其他部件的相关内容，如此相比于程序的修改，上述修改方式更加的简单快捷。

作为改进的一种具体实施方式，所述风机感应电路411和光伏感应电路412均包括：

比较器U，该比较器U的同相输入端耦接于电源，反相输入端耦接有降压电阻后与太阳DC/DC换流器312或是风力DC/DC换流器311耦接，所述比较器U的输出端耦接有延时电路5后与第一开关电路421的控制端或是第二开关电路422的控制端耦接，通过比较器U的设置，便可以有效的利用比较器U特性，即当同相输入端的输入电压大于反相输入端的输入电压时，比较器U的输出端输出高电平，当同相输入端的输入电压小于反相输入端的输入电压时，比较器U的输出端输出高电平，因此在本实施例中通过采用将比较器U的同相输入端与电源连接，如此便可以利用电源的电压实现基准电压的输入，如此便可以有效的与降压后风力DC/DC换流器311输出的电流电压或是太阳DC/DC换流器312输出的电流电压进行有效的比较了，如此很好的实现当风力DC/DC换流器311输出的电流电压或是太阳DC/DC换流器312输出的电流电压属于正常电压的时候，比较器U反相输入端的输入电压就会大于其同相输入端的输入电压那么比较器U就会输出一个低电平，如此便会导致第一开关电路421或是第二开关电路422的导通，如此实现在风力发电机1或是单晶硅光伏电池2正常工作的时候，及时的将其接入到逆变器34内的效果，而通过延时电路5的设置可以实现比较器U输出信号的延时，并且过滤掉比较器U短时间跳变输出信号，避免在风力发电机1或是单晶硅光伏电池2不正常工作时出现的电压忽高忽低使得第一开关电路421或是第二开关电路422不断的通断，导致的两个开关电路421损坏甚至于损坏的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述延时电路5包括：

反相器U1，该反相器U1具有输入端和输出端，所述输入端耦接于比较器U的输出端，输出端用于将比较器U输出端输出的信号反相后输出；

反相器U2，该反相器U2具有输入引脚和输出引脚，所述输入引脚具有开启电压，所述反相器U2的输入引脚耦接于反相器U1的输出引脚，还耦接有电容C后接地，所述反相器U2的输出引脚耦接于第一开关电路421的控制端或是第二开关电路422的控制端，利用反相器U1的设置，便可以有效的将比较器U的输出信号进行反相，然后通过电容C和反相器U2的设置，便可以利用电容C的充放电过程来实现一个延时效果，并且利用反相器U2的开启电压的特性，在比较器U输出的信号出现短时间跳变的时候，电容C得不到足够的时间进行充电，那么电容C的端电压便无法达到开启电压，如此实现一个过滤掉比较器U输出的短时间跳频信号的效果。

作为改进的一种具体实施方式，所述第一开关电路421和第二开关电路422均包括：

三极管Q，该三极管Q的集电极耦接于电源，基极耦接于延时电路5，发射极耦接有发光二极管D后接地；

继电器SW1，该继电器SW1具有输入回路和输出回路，所述输入回路的一端耦接于三极管Q的发射极，另一端接地，所述输出回路的一端耦接于风力DC/DC换流器311或是太阳DC/DC换流器312，该输出回路的另一端耦接于逆变器34，由于风力DC/DC换流器311和太阳DC/DC换流器312的输出电压都比较高，因此采用三极管Q和继电器SW1联合控制的方式可以避免因为电压过大导致开关损坏的问题，而通过发光二极管D的设置，便可以有效的起到一个指示的作用，指示此时哪个DC/DC换流器3与逆变器34相连接了。

综上所述，本实施例的变电站站用电系统，通过电能整合电路3的设置，便 可以有效的将风力发电机1发出的电和单晶硅光伏电池2发出的电进行有效的整合，将两者形成一个有效的互补关系，避免现有技术中因为单个导致的受环境影响大，使得最后输出的电能不稳定的效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种变电站站用电系统，其特征在于：包括风力发电机(1)、单晶硅光伏电池(2)和电能整合电路(3)，所述风力发电机(1)和单晶硅光伏电池(2)均与电能整合电路(3)耦接，所述电能整合电路(3)与站用电电网耦接，用于接收风力发电机(1)和单晶硅光伏电池(2)发出的电能并将电能转化后输入到站用电电网内，所述电能整合电路(3)包括：

DC/DC换流器(31)，该DC/DC换流器(31)包括风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)，所述风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)分别与风力发电机(1)和单晶硅光伏电池(2)耦接，用于接收风力发电机(1)和单晶硅光伏电池(2)输出的直流电，并将这个直流电升压后输出，其中风力DC/DC换流器(311)与风力发电机(1)之间还耦接有整流器；

PWM调制器(32)，耦接于风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)，用于向风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)输出PWM信号，控制风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)的升压幅度；

控制器(33)，耦接于PWM调制器(32)，用于向PWM调制器(32)输入信号控制PWM调制器(32)输出PWM信号的占空比；

逆变器(34)，耦接于风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)，还耦接于站用电电网，用于接收风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)输出的升压后的直流电，将这个直流电逆变成交流电输入到站用电电网内。

2.根据权利要求1所述的变电站站用电系统，其特征在于：所述风力DC/DC换流器(311)和太阳DC/DC换流器(312)与逆变器(34)之间连接有配电调制电路(4)，所述配电调制电路(4)包括：

感应电路(41)，该感应电路(41)包括风机感应电路(411)和光伏感应电路 (412)，所述风机感应电路(411)与整流器连接，用于采样整流器输出的直流电电压，所述光伏感应电路(412)与单晶硅光伏电池(2)耦接，用于采样单晶硅光伏电池(2)输出的直流电电压；

开关电路(42)，该开关电路(42)包括第一开关电路(421)和第二开关电路(422)，所述第一开关电路(421)耦接于风力DC/DC换流器(311)与逆变器(34)之间，所述第二开关电路(421)耦接于太阳DC/DC换流器(312)与逆变器(34)之间，所述第一开关电路(421)的控制端耦接于风机感应电路(411)，所述第二开关电路(422)的控制端耦接于光伏感应电路(412)，其中，风机感应电路(411)和光伏感应电路(412)均具有电压阈值，当风机感应电路(411)采样到风力DC/DC换流器(311)输出的直流电电压大于电压阈值时，而光伏感应电路(412)采样到太阳DC/DC换流器(312)输出的直流电电压小于电压阈值时，第一开关电路(421)导通，第二开关电路(422)关断，当光伏感应电路(412)采样到太阳DC/DC换流器(312)输出的直流电电压大于电压阈值，而当风机感应电路(411)采样到风力DC/DC换流器(311)输出的直流电电压小于电压阈值时，第一开关电路(421)关断，第二开关电路(422)导通，当光伏感应电路(412)采样到太阳DC/DC换流器(312)输出的直流电电压和风机感应电路(411)采样到风力DC/DC换流器(311)输出的直流电压均小于电压阈值时，第一开关电路(421)和第二开关电路(422)导通。

3.根据权利要求2所述的变电站站用电系统，其特征在于：所述风机感应电路(411)和光伏感应电路(412)均包括：

比较器U，该比较器U的同相输入端耦接于电源，反相输入端耦接有降压电阻后与太阳DC/DC换流器(312)或是风力DC/DC换流器(311)耦接，所述比较器U的输出端耦接有延时电路(5)后与第一开关电路(421)的控制端或是第 二开关电路(422)的控制端耦接。

4.根据权利要求3所述的变电站站用电系统，其特征在于：所述延时电路(5)包括：

反相器U1，该反相器U1具有输入端和输出端，所述输入端耦接于比较器U的输出端，输出端用于将比较器U输出端输出的信号反相后输出；

反相器U2，该反相器U2具有输入引脚和输出引脚，所述输入引脚具有开启电压，所述反相器U2的输入引脚耦接于反相器U1的输出引脚，还耦接有电容C后接地，所述反相器U2的输出引脚耦接于第一开关电路(421)的控制端或是第二开关电路(422)的控制端。

5.根据权利要求2或3或4所述的变电站站用电系统，其特征在于：所述第一开关电路(421)和第二开关电路(422)均包括：

三极管Q，该三极管Q的集电极耦接于电源，基极耦接于延时电路(5)，发射极耦接有发光二极管D后接地；

继电器SW1，该继电器SW1具有输入回路和输出回路，所述输入回路的一端耦接于三极管Q的发射极，另一端接地，所述输出回路的一端耦接于风力DC/DC换流器(311)或是太阳DC/DC换流器(312)，该输出回路的另一端耦接于逆变器(34)。