CN2742655Y

CN2742655Y - 自然能无逆变可组并直流电源

Info

Publication number: CN2742655Y
Application number: CN 200420069704
Authority: CN
Inventors: 马军兴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2005-11-23
Anticipated expiration: 2014-07-06

Abstract

本实用新型是一种电力装置，即一种适于风能、太阳能、潮汐能等不稳定自然能源的电能转换及应用的自然能无逆变可组并直流电源。目前，此类电能转换多采用低压发电，低压存储，再经逆变升压，变成220V或380V交流电的模式。要消耗大量的材料和电能，损坏率高，不能同机组网和区域联网，限制了应用和发展。本实用新型在发电机1后面装配了专用的充电器2和120伏蓄电池3，直接向用电器供电，节约了材料，减少了故障，降低了成本，实现了同机组网和区域并网，为自然能源的利用提供了条件。

Description

自然能无逆变可组并直流电源

技术领域：本实用新型是一种电力装置，即一种适于风能、太阳能、潮汐能等不稳定自然能源的电能转换及应用的自然能无逆变可组并直流电源。

背景技术：目前，利用太阳能、风能、潮汐能发电多采用低压发电，低压存储，再经逆变升压，变成220V或380V交流电的模式。由于低压发电充储传输要消耗大量的铜铝材料；在逆变环节中，逆变效率低，空载率高，又会消耗一部分电能；加上逆变器损坏率高，致使运行故障增加等原因，大幅度提高了设备的制造成本和使用成本。此外，由于这些逆变仅限于单机独立使用，不能同机组网和区域联网，也就不能把不稳定的自然能源产生的不稳定电能汇合平衡，而对于单台设备进行的稳压也只能是只有“削峰”，而没有“填谷”，无异于浪费。既使逆变出很好的交流电，也因为容量太小，交流电易受干扰污染的特点更会显现，若加以整合修补则会更加繁锁。因此，限制了不稳定自然能源的电力转换和利用。

发明内容：本发明的目的是提供一种不用逆变升压环节，高效、节能、少故障、低成本，且可组网并网的自然能源电力转换及应用设备。

上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种自然能无逆变可组并直流电源，也是由发电机、充储、输配等装置构成，所不同的是，在发电机后面加装与常规用电器工作电压相同或接近的高压蓄电池或蓄电池组，在发电机与高压蓄电池之间设有专用充电器，将充电器的输入端接入发电机，输出端分别并接高压蓄电池的正负极，高压蓄电池设有直接与用电器相并连的接线端。

所说的发电机是500W高效永磁型交流发电机，与其配套的专用充电器采用无稳速发电机整流稳压器，该充电器是由一个三相整流桥及其控制电路、移相触发电路构成，在整流桥与发电机A项输出端相连接的一个桥臂上，串接有可在控制电路作用下进行导通或关断动作的晶闸管VT1；在另外两支与发电机B项、C项输出端相连接的桥臂后面的整流输出回路上串接有可在控制电路作用下进行导通或关断动作的晶闸管VT2，该整流桥把发电机的三相输出端隔离为两组，在用电量较大或转速较低时，两个晶闸管均饱合导通，当用电量较小或转速高时，晶闸管VT1断开，VT2移相导通，发电机趋于空转节能状态，但仍有稳定的电压输出。

所说的发电机是140V的太阳光伏板，连接稳压调控和防反放电充电器。

所说的高压蓄电池是标称电压为120V的蓄电池，其充电上限为150V，下限为120V。

所说的发电机是由风力发电机和太阳能光伏板配套而成，风力发电机后面装有整流稳压充电器，太阳能光伏板后面装有稳压调控防反放电充电器，两充电器均与同一蓄电池相连，每一充电器的输出端均分别并于蓄电池的正负极，蓄电池设有与用电器相连接的正负端子。

所说的充电器都设有去除电池极化的138V和150V双标准式程序和故障监测报警电路。

采用上述方案的自然能无逆变可组并直流电源，直接向蓄电池存入120V以上的高压电，蓄电池不用逆变升压而直接或略经调整后向用电器供电，减少了输电材料，降低了故障率，制造成本和工作费用也大幅度降低，并且可以组网并网，为风能、太阳能、潮汐能等不稳定因素较强的自然能源实现大规模电能转换和应用提供了条件。

附图介绍：图1是第一种实施例的结构框图，图2是其部件电路图。图3是第二种实施例的结构框图。图4是第三种实施例的结构框图。图5是第四种实施例的结构框图，图6是第五种实施例的结构框图。

图中可见：风力发电机1，充电器2，蓄电池3，用电器4，太阳能光伏板5、控防器6。

具体实施方式：

第一种实施例：如图1所示，这种供电器是由风力发电机1，充电器2以及120V标称蓄电池3构成。其中的发电机1采用500W高效永磁型交流发电机；蓄电池采用120V免维护储能型200安时蓄电池1-3只直接并联：充电器不用耗能卸荷控制器，而用无稳速发电机整流稳压器。这种充电器设有去除电池极化的138V和150V双标准程序和故障监测报警功能，以延长电池寿命，保证电源正常工作。工作时，将充电器输入端接入永磁发电机1，输出端分别并于蓄电池正负极，再通过输配电线路，将各种用电器直接并接于蓄电池。中间不经过逆变器及其他隔离型电能变换环节，避免了转换效率低和空载率高的耗电问题，同时电动机和变流性负载在运行中产生的电流、电压的增量可以直接回馈到蓄电池中。因为蓄电池具有电容性和内阻几乎为零的特性，不像交流电那样出现无功功率消耗，易受干扰和污染，也就不必用Delta逆变补偿和修整，所以使用更方便、更经济。

120V直流电对于现有许多家用电器有广泛的适用性，可以直接使用或稍作调整修改使用。因为这些电器虽为220V交流电设计，但内部采用有降压措施才使用，有的还是变成直流使用，有的是交直流通用。例如：电视机供120V直流电(标有能适应90V以上交流电的均可使用)，只是改动了消磁电路；节能灯直接选择耐低压的和改小电子镇流器中振荡激励电阻都可以正常工作，节能和耐用效果更好。以交流电动机为动力的产品可直接选择参数接近的直流电动机替代，如抽水机、洗衣机、电冰箱等，运转良好。其中电冰箱改用半导体制冷片为制冷方式设计制作，更具节能效果，产品档次也得以提高。这些用电器不再经过逆变器而是直取电能于电池，不仅具有省电效果，故障率也大大降低，使用更为方便。运行中互相影响和干扰没有了，实施自动控制也很容易。

如图2所示：专用充电器2为无稳速发电机整流稳压器，其中的D1-D6是三相整流桥，VT1是双向晶闸管，IC1是光电藕和器，R1为其限流电阻；VT2是单向晶闸管，R2、R3串连，组成分压器，C1为电容，它和接成互补型的两只三极管T2、T3以及供电电阻R8等组成积分式移相触发器，用以触发VT2；三极管T4、T6，电阻R9，IC3光电藕和器，组成可控恒流源，为积分式充电提供电流；D8、D9、D11为隔离二极管，R7为移相触发器输出限流电阻，供电稳压器由三极管T1，稳压管D10、偏置支路电阻R5、R4、光电藕和器IC2组成，IC2与R4串联后与R5并连。电路控制部分用了两个电压比较器IC4、IC5。这里，用LM358双运放接成，偏置基准电压由稳压管D13和电阻R15组成；反馈电阻R12、R19；两路比较电桥支路电阻分别由VR1、R21、R14和VR2、R16、R17组成。R10、R20为输出限流电阻，电压比较器通过三个光藕和(其中一个三极管型输出，两个晶闸管或电阻型输出)输出控制信号。为保护电压控制电路，设计有可恢复过压保护电路，它由消磁电阻TR、单向晶闸管VT3、限流电阻R11和稳压管D12组成，电路输出采用π型滤波，它们由C2、C4、L等组成。这种无稳速发电机整流稳压器，能较好地平息因转速变化所造成的各项指标的波动，实现了大小功率的永磁发电机在节能前提下的稳压输出，为相关的电控、输电、逆变及用电器的安全运行提供了保证，使各单机并网联网极为简单，且具有简单、廉价、稳定高效的特点。

第二种实施例：如图3所示，与第一种实施例的区别是，所说的发电机是140V太阳能光伏板5，其充电器是PWM稳压调控和防反放电充电器，简称控防器6。

第三种实施例：如图4，把永磁风力发电机1和140V太阳能光伏板5配套使用，都通过各自的充电器向同一蓄电池或蓄电池组充电。这种方式能实现风、光互补，使电源更加充足、稳定。

第四种实施例：如图5所示，把同类机型组网。在组网中，直流电比交流电更易于操作。交流电有波形，频率、初相角、幅值、容量、传输特性、三相平衡等诸多因素都要涉及，而直流电只要标称电压一致，识别正负极，即可将同类各独立发供电源作为子系统直接组合并网组成母系统。这种直接联网方式特别适用于路灯、街灯封闭链等小范围供电场合使用。

第五种实施例：如图6所示，用二级管DI、DIII串于电路中，表示带某种隔离性多元多机组网并网。容量不同、发电方式不同的各类自然能发供电系统，因为互相隔离，可以在标称电压一致的条件下实现联网并网。这样组成的母系统有统一性，容量得以加强，故障得以隔离。各子系统内有电能自用区，称自用区段，可使用较小的允许间断性使用的要求不高的电器；联网后出现的共用部分称共享区段，可以使用较大功率及要求较高的电器，如大功率电动机、电焊机，其中较大的电感性、变流性负载运行中产生的电压电流增量要与蓄电池建立回馈通路，即图中用DII表示的线路。

Claims

1.一种自然能无逆变可组并直流电源，也是由发电机、充储、输配等装置构成，其特征在于：在发电机后面加装与常规用电器工作电压相同或接近的高压蓄电池组，在发电机与高压蓄电池之间设有专用充电器，将充电器的输入端接入发电机，输出端分别并接高压蓄电池的正负极，高压蓄电池设有直接与用电器相并连的接线端。

2.根据权利要求1所述的自然能无逆变可组并直流电源，其特征在于：所说的发电机(1)是500W高效永磁型交流发电机，其充电器(2)采用无稳速发电机整流稳压器，该充电器是由一个三项整流桥及其控制电路和移项触发电路构成，在整流桥与发电机A项输出端相连接的一个桥臂上，串接有可在控制电路作用下进行导通或关断动作的晶闸管VT1；在另外两支与发电机B项、C项输出端相连接的桥臂后面的整流输出回路上串接有可在控制电路作用下进行导通或关断动作的晶闸管VT2，该整流桥把发电机的三项输出端隔离为两组，在用电量较大或转速较低时，两个晶闸管均饱和导通，当用电量较小或转速较高时，晶闸管VT1断开，VT2移项导通，发电机趋于空转节能状态，但仍有稳定的电压输出。

3.根据权利要求1所述的自然能无逆变可组并直流电源，其特征在于：所说的发电机是140V的太阳光伏板(5)，连接稳压调控和反放电充电器，简称控防器(6)。

4.根据权利要求1所述的自然能无逆变可组并直流电源，其特征在于：所说的高压蓄电池(3)是标称电压为120V的蓄电池，其充电上限为150V，其下限为120V。

5.根据权利要求1所述的自然能无逆变可组并直流电源，其特征在于：所说的发电机是由风力发电机(1)和太阳光伏板(5)配套而成，风力发电机(1)后面装有整流稳压充电器(2)，太阳能光伏板(5)后面装有稳压调控防反放电充电器(6)，两充电器均与同一蓄电池(3)相连，每一充电器的输出端均分别并于蓄电池的正负极，蓄电池设有与用电器(4)相连接的正负端子。

6.根据权利要求1所述的自然能无逆变可组并直流电源，其特征在于：所说的充电器都设有去除电极化的138V和50V双标准程序和故障监测报警电路。