CN210246382U - 一种新型在建公路太阳能综合储能与转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能储能与转换技术领域，公开了一种新型在建公路太阳能综合储能与转换装置，包括机箱、安装板、升压放大模块、散热片、太阳能控制器、超级电容控制器、倾斜壳板、移动轮、箱壳、太阳能电池板、蓄电池、继电器、接触器和超级电容，四个万向轮对称设置在机箱底部，安装板水平固定在机箱内部中央，机箱的前侧焊接有倾斜壳板，箱壳安装在机箱和倾斜壳板的顶部；升压放大模块固定在机箱内部底板上端，太阳能控制器固定在散热片上端，散热片固定在安装板上端；超级电容控制器通过支撑柱固定在安装板上端。本实用新型将蓄电池和超级电容组成的混合储能系统，利用太阳能电池板为在建公路中的电力设备进行供电。

Description

一种新型在建公路太阳能综合储能与转换装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能储能与转换技术领域，尤其涉及一种新型在建公路太阳能混合储能与转换装置。

背景技术

公路建设过程中能耗是一个不可忽略的问题，主要包括在建过程中的施工设备电能损耗、施工区域日常生活能耗、在建公路上辅助设备（监控、辅助标志牌、警示牌等）等能耗。目前，在建公路的设备电能主要由电网统一供给或者自持（柴油、汽油）发电机供给，但是一些新建公路地处地理环境较为偏僻或者基础设施不完备的区域，在建过程中前期电网供电设施铺设投入较大，往往还达不到预期的电量供应目标，造成电力供应不足，当电力供给发生故障时，线路检修也较为困难；此外自持发电机存在发电成本高、发电时发电机工作噪音较大、发电机输出电能质量较差等诸多问题。

太阳能光伏发电利用太阳能光照，将光能转化为电能，根据用电设备的特点，决定是否对太阳能光伏发电进行转换，具有安装简单、清洁卫生、成本低等优点。通常太阳能光伏发电后是产生直流电（DC），通过对太阳能光伏电池进行合理的串联和并联，当太阳能光伏电池组发电电压、功率条件满足时，能对小型直流用电设备如在建公路上常见的小型设备有交通警示牌、交通诱导灯、小型监控摄像头等进行供电；而对于交流用电设备，需要对所发电能进行制式转换，将直流电(DC)转换为交流电(AC)，当电压和功率满足要求时，交流用电器方可工作。

由于只有晴天才有强烈充沛的光照，在阴雨天气、夜晚，太阳能光伏电池将不能发电，因此不能对外供电，那么将无法对用电设备供电。白天太阳能光伏发电量足够或者存在盈余，如果将其盈余的能量进行存储，可供负载设备阴雨天、或者夜晚进行利用。蓄电池作为常用的储能设备，具有能量密度大、维护简单、故障率低等诸多优点，是理想的储能单元，但是蓄电池储能是依靠内部化学材料，因此充放电次数和充放电功率容易受到限制。超级电容作为一种特殊新型储能设备，与传统电容器相比，具有介电常数高、耐压能力高、存储能力强、使用寿命长等诸多优点，因此超级电容可作为辅助电源来参与储能过程。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型在建公路太阳能混合储能与转换装置，利用太阳能电池板为在建公路中的电力设备进行供电，将蓄电池和超级电容组成混合储能系统，能够显著的提高装置的使用寿命和充放电性能。

本实用新型采用如下技术方案实现：一种新型在建公路太阳能混合储能与转换装置，包括机箱、安装板、升压放大模块、散热片、太阳能控制器、超级电容控制器、倾斜壳板、移动轮、箱壳、太阳能电池板、蓄电池、继电器、接触器和超级电容，四个所述万向轮对称设置在机箱底部，每个万向轮上均设置有脚踩式刹车片，所述安装板水平固定在机箱内部中央，所述机箱的前侧焊接有倾斜壳板，所述箱壳安装在机箱和倾斜壳板的顶部；所述升压放大模块固定在机箱内部底板上端，所述太阳能控制器固定在散热片上端，所述散热片固定在安装板上端；所述超级电容控制器通过支撑柱固定在安装板上端，所述超级电容控制器与太阳能控制器通过导线连接，所述太阳能控制器与蓄电池之间通过导线连接，所述超级电容控制器的输出端与继电器通过导线连接，所述继电器的输出端与接触器通过导线连接，所述接触器的输出端与超级电容通过导线连接，所述超级电容与负载之间通过导线连接；所述太阳能电池板的电压输出端与太阳能控制器的输入端相连接，所述太阳能控制器的输出端与升压放大模块的输入端连接。

进一步地，所述升压放大模块包括逆变器、功率放大器和两个升压器，所述太阳能控制器的输出端与逆变器的输入端之间通过导线连接，所述逆变器的输出端与升压器的输入端之间通过导线连接，两个升压器之间并联，两个升压器的输出端与功率放大器的输入端之间通过导线连接，所述功率放大器的输出端与负载之间通过导线连接。

进一步地，盖合设置在机箱和倾斜壳板的顶部，通过螺钉进行连接。

进一步地，所述太阳能电池板的输出电压为DC 36~48v，所述逆变器的输出电压为AC 24v，所述升压器的输出为 AC 220v，所述功率放大器的输出功率为6kW。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的新型在建公路太阳能混合储能与转换装置，使用太阳能电池板产生电能，利用逆变器将光伏输入电压逆变为AC电，然后通过升压器升压为220V，再通过功率放大器对功率进行运算放大，使升压器的输出功率为3kW，将2组升压器进行并联，实现输出功率为6kW，为负载供电；在天气晴朗光照较强时，将部分电能储存在超级电容中，在阳光较弱时，超级电容控制器通过继电器调节控制接触器的通断，控制超级电容对负载供电，将蓄电池和超级电容组成混合储能系统，利用太阳能电池板为为地处地理环境较为偏僻或者基础设施不完备的区域内在建公路上的施工设备、施工区域、在建公路上辅助设备（监控、辅助标志牌、警示牌等）等提供电能，从而降低远距离布线的成本，提高供电的可靠性，通过蓄电池与超级电容混合使用，能够显著的提高装置的使用寿命和充放电性能。

附图说明

图1是本实用新型去除箱壳后的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型中电路系统的结构框图。

图中：1、机箱；2、安装板；3、升压放大模块；4、散热片；5、太阳能控制器；6、超级电容控制器；7、倾斜壳板；10、万向轮；11、箱壳；12、太阳能电池板；13、蓄电池；14、继电器；16、接触器；17、超级电容；20、负载；31、逆变器；32、升压器；33、功率放大器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

如图1至3所示，本实用新型的一种新型在建公路太阳能混合储能与转换装置，包括机箱1、安装板2、升压放大模块3、散热片4、太阳能控制器5、超级电容控制器6、倾斜壳板7、移动轮10、箱壳11、太阳能电池板12、蓄电池13、继电器14、接触器16和超级电容17，四个万向轮10对称设置在机箱1底部，每个万向轮10上均设置有脚踩式刹车片，安装板2水平固定在机箱1内部中央，机箱1的前侧焊接有倾斜壳板7，倾斜壳板7上用于设置显示屏组件，箱壳11为倒U形，盖合设置在机箱1和倾斜壳板7的顶部，通过螺钉进行连接。

升压放大模块3固定在机箱1内部底板上端，太阳能控制器5固定在散热片4上端，太阳能控制器5使用MC908MR32CFUE控制器，为8位64引脚（QFP封装模式），ROM容量为32KB，RAM容量为6M，主控芯片用于控制太阳能电池板12的输出电能资源和充电控制功能，并对蓄电池13、超级电容17的工作进行控制，完成充电控制的时序逻辑运算，散热片4固定在安装板2上端；超级电容控制器6通过支撑柱固定在安装板2上端，超级电容控制器6与太阳能控制器5通过导线连接，太阳能控制器5与蓄电池13之间通过导线连接，蓄电池13使用铅酸蓄电池组，选用80AH48V一组进行并联，组件总容量为60~80kWh，超级电容控制器6的输出端与继电器14通过导线连接，超级电容控制器6使用AW500A BMS型号控制器，其通过485通讯接口与太阳能控制器5进行通讯，当太阳能控制器5检测到负载20高频功率变化时，将计算后的信号反馈给超级电容控制器6，通过计算后，通过HG4185型号的继电器14调节控制接触器16的通断，控制超级电容17对母线充电或放电，继电器14的输出端与接触器16通过导线连接，接触器16的输出端与超级电容17通过导线连接，超级电容17与负载20之间通过导线连接，超级电容17选用奥威科技的S48V1-K6型号超级电容器模块，其内部对单个超级电容进行串联均压处理，提高超级电容器的效率和安全性，工作电压33~48V，工作电压区间内的有效储存能量为1kWh，标准放电电流为150A，最大放电电流为200A，循环寿命可达3万次，能够显著提高瞬时充放电电流，延长设备的使用寿命；太阳能电池板12的电压输出端与太阳能控制器5的输入端相连接，太阳能控制器5的输出端与升压放大模块3的输入端连接，21通过太阳能支架安装在该处，太阳能电池板12的组件总功率为8kW，采用装配式可拆卸结构进行安装，倾斜安装在可拆卸的金属支架上，太阳能电池板12采用单晶硅太阳能电池，其光电转换效率高，抗冲击性能好，其层间采用双层EVA材料以及TPT复合材料，气密性好，抗潮，抗紫外线好，不易老化，接线盒耐老化、防水、防潮性能好。

升压放大模块3包括逆变器31、功率放大器33和两个升压器32，太阳能控制器5的输出端与逆变器31的输入端之间通过导线连接，逆变器31的输出端与升压器32的输入端之间通过导线连接，两个升压器32之间并联，两个升压器32的输出端与功率放大器33的输入端之间通过导线连接，功率放大器33的输出端与负载20之间通过导线连接，其中，太阳能电池板12的输出电压为DC36~48v，逆变器31的输出电压为AC 24v，升压器32的输出为 AC220v，功率放大器33的输出功率为6kW。太阳能电池板12输出电压时，输出为直流电压，通过太阳能控制器5对其进行控制，利用逆变器31将光伏输入电压逆变为AC 24v，然后通过升压器32，升压为220V，再通过功率放大器33对功率进行运算放大，使升压器的输出功率为3kW，将2组升压器32进行并联，实现输出功率为6kW。

本实用新型的新型在建公路太阳能混合储能与转换装置工作原理是：使用太阳能电池板12产生电能，太阳能电池板12输出直流电压通过太阳能控制器5，利用逆变器31将光伏输入电压逆变为AC 24v，然后通过升压器32升压为220V，再通过功率放大器33对功率进行运算放大，使升压器的输出功率为3kW，将2组升压器32进行并联，实现输出功率为6kW，为负载20供电；在天气晴朗光照较强时，超级电容控制器6通过485通讯接口与太阳能控制器5进行通讯，将部分电能储存在超级电容17中，在阳光较弱时，太阳能控制器5检测到负载20高频功率变化时，将计算后的信号反馈给超级电容控制器6，通过计算后，通过HG4185型号的继电器14调节控制接触器16的通断，控制超级电容17对负载放点，将蓄电池和超级电容组成混合储能系统，利用太阳能电池板为为地处地理环境较为偏僻或者基础设施不完备的区域内在建公路上的施工设备、施工区域、在建公路上辅助设备（监控、辅助标志牌、警示牌等）等提供电能。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种新型在建公路太阳能综合储能与转换装置，其特征在于：包括机箱（1）、安装板（2）、升压放大模块（3）、散热片（4）、太阳能控制器（5）、超级电容控制器（6）、倾斜壳板（7）、万向轮（10）、箱壳（11）、太阳能电池板（12）、蓄电池（13）、继电器（14）、接触器（16）和超级电容（17），四个所述万向轮（10）对称设置在机箱（1）底部，每个万向轮（10）上均设置有脚踩式刹车片，所述安装板（2）水平固定在机箱（1）内部中央，所述机箱（1）的前侧焊接有倾斜壳板（7），所述箱壳（11）安装在机箱（1）和倾斜壳板（7）的顶部；所述升压放大模块（3）固定在机箱（1）内部底板上端，所述太阳能控制器（5）固定在散热片（4）上端，所述散热片（4）固定在安装板（2）上端；所述超级电容控制器（6）通过支撑柱固定在安装板（2）上端，所述超级电容控制器（6）与太阳能控制器（5）通过导线连接，所述太阳能控制器（5）与蓄电池（13）之间通过导线连接，所述超级电容控制器（6）的输出端与继电器（14）通过导线连接，所述继电器（14）的输出端与接触器（16）通过导线连接，所述接触器（16）的输出端与超级电容（17）通过导线连接，所述超级电容（17）与负载（20）之间通过导线连接；所述太阳能电池板（12）的电压输出端与太阳能控制器（5）的输入端相连接，所述太阳能控制器（5）的输出端与升压放大模块（3）的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型在建公路太阳能综合储能与转换装置，其特征在于：所述升压放大模块（3）包括逆变器（31）、功率放大器（33）和两个升压器（32），所述太阳能控制器（5）的输出端与逆变器（31）的输入端之间通过导线连接，所述逆变器（31）的输出端与升压器（32）的输入端之间通过导线连接，两个升压器（32）之间并联，两个升压器（32）的输出端与功率放大器（33）的输入端之间通过导线连接，所述功率放大器（33）的输出端与负载（20）之间通过导线连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型在建公路太阳能综合储能与转换装置，其特征在于：所述箱壳（11）为倒U形，盖合设置在机箱（1）和倾斜壳板（7）的顶部，通过螺钉进行连接。

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