專利名稱：風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電供電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種集新能源與傳統(tǒng)能源一體化的供電系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在通信基站中，通信設(shè)備需要采用相應(yīng)電壓等級(jí)的直流電源供電。傳統(tǒng)的通信基 站供電系統(tǒng)采用市電供電、柴油發(fā)電機(jī)備用的方式進(jìn)行供電，通過(guò)開關(guān)電源將市電或者柴 電轉(zhuǎn)換為與通信設(shè)備相匹配的電壓等級(jí)的直流電。隨著全球能源危機(jī)的日益加劇，以及移 動(dòng)通信的日益普及，引入新能源供電的要求也日益迫切。目前，越來(lái)越多的通信基站采用風(fēng) 光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，以風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電作為系統(tǒng)的主供電設(shè)備，以市電、柴電作為備用 電源。這樣既降低了系統(tǒng)的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，又提高了供電的可靠性，從而進(jìn)一步保障 了通信質(zhì)量。目前采用的通信用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)主要有以下四種模式第一種是風(fēng)光互補(bǔ)供 電系統(tǒng)獨(dú)立供電，這類的系統(tǒng)直接將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為-48V或者24V直流電，為蓄電池 充電，為通信設(shè)備供電。第二種是由風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)、逆變器、以及開關(guān)電源組合而成，這 類的系統(tǒng)將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流電，將電能存儲(chǔ)在蓄電池組中，然后通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換 為三相交流電，輸入開關(guān)電源，由開關(guān)電源為蓄電池充電、為通信設(shè)備供電。第三種類型是 由風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)與開關(guān)電源組合而成，其風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)和開關(guān)電源獨(dú)立工作，正 常情況下，有風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)為系統(tǒng)供電，當(dāng)風(fēng)、光資源不足時(shí)，將市電或者柴油發(fā)電機(jī) 切入，通過(guò)開關(guān)電源為系統(tǒng)供電。第四種為風(fēng)光柴市電集中供電系統(tǒng)，將風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng) 和開關(guān)電源模塊整合在一起，統(tǒng)一管理，正常情況下，有風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)為系統(tǒng)供電，系 統(tǒng)直接將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為-48V或者24V直流電，當(dāng)風(fēng)、光資源不足時(shí)，將市電或者柴油 發(fā)電機(jī)切入，通過(guò)開關(guān)電源模塊為系統(tǒng)供電。以上四種通信用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)均存在一定不足之處。第一種模式中僅采用風(fēng) 光互補(bǔ)供電系統(tǒng)供電，為了能夠確保系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)、光資源不足情況下可靠供電，必須 配備大容量的蓄電池組，且需要經(jīng)常對(duì)蓄電池組進(jìn)行深度充放電，導(dǎo)致蓄電池組成本高昂 且壽命短，從而提高了系統(tǒng)的整體成本。第二種模式中采用逆變器轉(zhuǎn)換，需要增加一組高電 壓的蓄電池組，不僅降低系統(tǒng)效率，還提高了整體成本。第三種模式中風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng) 和開關(guān)電源獨(dú)立工作，使系統(tǒng)存在了多個(gè)蓄電池管理系統(tǒng)，不利于蓄電池的管理，且兩者同 時(shí)工作時(shí)，充電電流不易控制，容易造成蓄電池的充電電流過(guò)大，降低蓄電池組壽命。第四 種模式只是將風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)和開關(guān)電源進(jìn)行了簡(jiǎn)單疊加，雖然提高了蓄電池管理的質(zhì) 量，但是系統(tǒng)比較龐大，成本高昂，效率較低。因此，確實(shí)需要一種適用于通信等直流供電的集新能源和傳統(tǒng)能源一體化的新的 供電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠滿足一般通信用直流用電需要的，有效利用風(fēng)能、 太陽(yáng)能、市電和柴油發(fā)電機(jī)電能，集新能源和傳統(tǒng)能源一體化的供電系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，包括至少一個(gè) 選自于風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)或太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)、至少一個(gè)柴市電子系統(tǒng)、一直流匯 流單元以及一主控單元。其中，風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)、及柴市電子系統(tǒng)中的 每個(gè)直流輸出都連接至直流匯流單元進(jìn)行直流匯流；主控單元被設(shè)置為根據(jù)由直流匯流單 元的輸出電壓和電流、直流配電單元的輸出電壓和電流計(jì)算得到的需求功率，以及由每個(gè) 風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)和太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算得到的最大可輸出功率，在風(fēng)力發(fā)電 子系統(tǒng)和太陽(yáng)能子系統(tǒng)中選取一組子系統(tǒng)，令該子系統(tǒng)組運(yùn)行，而其余子系統(tǒng)停止，使其運(yùn) 行的最大可輸出功率之和大于或等于需求功率并且使該子系統(tǒng)組包含的子系統(tǒng)數(shù)量最少。通過(guò)上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng) 與太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)的輸出功率較低或負(fù)載功率相對(duì)較高時(shí)，它們采取全部或大多數(shù)運(yùn) 行，以滿足系統(tǒng)用電需求；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)與太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)的輸出功率較高或負(fù)載 功率相對(duì)較低時(shí)，它們只需少數(shù)運(yùn)行，從而節(jié)約了能耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。有利的是，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)還包含一風(fēng)能控制模塊。風(fēng)能控制模塊包含一功 率轉(zhuǎn)換模塊、一功率控制模塊以及一保護(hù)模塊。其中功率控制模塊被設(shè)置為自動(dòng)尋找風(fēng)機(jī) 的最佳功率點(diǎn)，從而控制風(fēng)機(jī)的輸出功率以實(shí)現(xiàn)最佳功率跟蹤，并且，功率控制模塊還被設(shè) 置為根據(jù)三相交流電的頻率及直流電的電壓和電流來(lái)控制保護(hù)模塊。進(jìn)一步有利的是，每個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)都包含一太陽(yáng)能控制模塊。太陽(yáng)能控制 模塊包含一功率控制模塊以及一保護(hù)模塊，功率控制模塊被設(shè)置為自動(dòng)尋找太陽(yáng)能組件的 最佳功率點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)其最大功率跟蹤，并且，功率控制模塊還被設(shè)置為根據(jù)輸出功率以及來(lái) 自主控單元的保護(hù)指令來(lái)控制保護(hù)模塊的動(dòng)作。進(jìn)一步有利的是，柴市電子系統(tǒng)包含一整流切換模塊，整流切換模塊包含一個(gè)切 換模塊、一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)模塊和一個(gè)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的整流模塊。其中，切換 模塊被設(shè)置為根據(jù)市電、柴電和蓄電池的狀況確定的或者通過(guò)人工操作由自主控單元發(fā)出 的切換指令來(lái)選擇將市電、柴電切入或切出系統(tǒng)；并且，柴油發(fā)電機(jī)的自啟動(dòng)模塊被設(shè)置為 根據(jù)切換模塊發(fā)出的控制指令來(lái)控制柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)或關(guān)閉。進(jìn)一步有利的是，本發(fā)明的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)還包括至少一個(gè)高頻整流 模塊，其輸入端連接至直流匯流單元，而其輸出端則連接至一直流配電單元，所述直流配電 單元中包含至少一個(gè)蓄電池組。其中，所述主控單元被設(shè)置為根據(jù)直流配電單元的運(yùn)行狀 態(tài)和直流匯流單元的輸出電壓和電流，控制每個(gè)高頻整流模塊的輸出電壓和電流。并通過(guò) 高頻整流模塊的復(fù)用以及一次能源供電連續(xù)性而使蓄電池組配置降低，從而大幅降低了系 統(tǒng)成本。本發(fā)明通過(guò)上述的技術(shù)方案，將風(fēng)能、太陽(yáng)能、市電、柴油發(fā)電機(jī)整合為一體，通過(guò) 采用分散控制，集中管理的方式，使整個(gè)系統(tǒng)的效率和運(yùn)行可靠性大為提高；并且通過(guò)風(fēng)力 發(fā)電子系統(tǒng)和太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)的獨(dú)立控制、最大功率跟蹤和效率的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體 效率的最大化以及各個(gè)控制模塊之間的均衡。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)的原理圖； 圖3為本發(fā)明風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)的原理圖； 圖4為本發(fā)明風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的柴市電子系統(tǒng)的原理圖；以及 圖5為本發(fā)明風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的主控單元的原理結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。根據(jù)圖1所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例，一種適用于通信系統(tǒng)的風(fēng)光柴市電一體化 供電系統(tǒng)，其具體組成主要包括多個(gè)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)1、多個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)2、一柴市 電子系統(tǒng)3、一直流匯流單元4、一主控單元5、多個(gè)高頻整流模塊6以及一直流配電單元7。其中，風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)1的電路原理如圖2所示，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)1都包含風(fēng) 機(jī)11和風(fēng)能控制模塊12。風(fēng)機(jī)11的三相交流輸出連接至風(fēng)能控制模塊12的輸入端 ’然 后，風(fēng)能控制模塊12的直流輸出端連接至直流匯流單元4。太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)2的電路原理如圖3所示，每個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)2都包含太 陽(yáng)能組件21和太陽(yáng)能控制模塊22。太陽(yáng)能組件21的輸出端連接至太陽(yáng)能控制模塊22的 輸入端；然后，太陽(yáng)能控制模塊22的直流輸出端連接至直流匯流單元4。柴市電子系統(tǒng)3的電路原理如圖4所示，柴市電子系統(tǒng)3包含市電31、柴油發(fā)電機(jī) 32以及整流切換模塊33。市電31和柴油發(fā)電機(jī)32的交流輸出端連接至整流切換模塊33 的交流輸入端。柴油發(fā)電機(jī)32的自啟動(dòng)控制端口連接至整流切換模塊33的自啟動(dòng)信號(hào)輸 出端。整流切換模塊33的直流輸出端連接至直流匯流單元4。參考圖1所示，各個(gè)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)1、太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)2、柴市電子系統(tǒng)3的直 流輸出連接至直流匯流單元4的輸入實(shí)現(xiàn)直流匯流。多個(gè)高頻整流模塊6的輸入端連接至直流匯流單元4的輸出；高頻整流模塊6的 輸出端則連接至直流配電單元7。直流配電單元7包括蓄電池管理模塊71、一次負(fù)載管理模塊72和二次負(fù)載管理模 塊73。蓄電池管理模塊71的輸入端連接至對(duì)應(yīng)的高頻整流模塊6的輸出端，其輸出端連接 至外部的蓄電池組；一次負(fù)載管理模塊72和二次負(fù)載管理模塊73的輸入端連接至對(duì)應(yīng)的 高頻整流模塊6的輸出端，其輸出端連接至外部設(shè)備的電源輸入端口?，F(xiàn)參考圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的這種風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電子系 統(tǒng)1的風(fēng)能控制模塊12包含功率轉(zhuǎn)換模塊121、功率控制模塊122和保護(hù)模塊123。功率 轉(zhuǎn)換模塊121的輸入端連接至風(fēng)機(jī)11的三相輸出端；功率轉(zhuǎn)換模塊121的輸出端分別連接 至保護(hù)模塊123的輸入端和直流匯流單元4。功率控制模塊122的數(shù)據(jù)采樣端口連接至功 率轉(zhuǎn)換模塊121的輸入端和輸出端；功率控制模塊122的控制信號(hào)輸出端口連接至功率轉(zhuǎn) 換模塊121和保護(hù)模塊123。功率控制模塊122采樣并計(jì)算風(fēng)機(jī)11的轉(zhuǎn)速和輸出功率，之 后由主控單元根據(jù)計(jì)算結(jié)果向功率轉(zhuǎn)換模塊121和保護(hù)模塊123發(fā)出控制信號(hào)。參考圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的這種風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的太陽(yáng)能發(fā)電子系 統(tǒng)2的太陽(yáng)能控制模塊22包含功率控制模塊221和保護(hù)模塊222。功率控制模塊221和保護(hù)模塊222的輸入端都連接至太陽(yáng)能組件21的輸出端；功率控制模塊221的輸出端連接至 直流匯流單元4。功率控制模塊221的控制信號(hào)輸出端口連接至保護(hù)模塊222。功率控制 模塊221采樣并計(jì)算輸出電壓和輸出電流，然后由主控單元根據(jù)計(jì)算結(jié)果向保護(hù)模塊222 發(fā)出控制信號(hào)。參考圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的這種風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的柴市電子系統(tǒng)3 包含一整流切換模塊33，整流切換模塊33包含一個(gè)切換模塊331、一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng) 模塊332和一個(gè)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的整流模塊333。其中，切換模塊331被設(shè)置為根據(jù) 市電31、柴電32和蓄電池的狀況確定的或者通過(guò)人工操作由自主控單元5發(fā)出的切換指令 來(lái)選擇將市電31、柴電32切入或切出系統(tǒng)；并且，柴油發(fā)電機(jī)的自啟動(dòng)模塊332被設(shè)置為 根據(jù)切換模塊331發(fā)出的控制指令來(lái)控制柴油發(fā)電機(jī)32的啟動(dòng)或關(guān)閉。參考圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的這種風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的主控單元5包括 主處理器51、上位機(jī)通信模塊52、下位機(jī)通信模塊53、數(shù)據(jù)采集模塊54、節(jié)點(diǎn)管理模塊55、 負(fù)載管理模塊56、人機(jī)對(duì)話模塊57。其中，上位機(jī)通信模塊52 —端連接至外部上位機(jī)的通信端口，另一端連接至主處理 器51，實(shí)現(xiàn)主控單元5與外部上位機(jī)的通信。下位機(jī)通信模塊53 —端連接至風(fēng)能控制模塊 12、太陽(yáng)能控制模塊22、整流切換模塊33和高頻整流模塊6的通信端口，另一端連接至主處 理器51，實(shí)現(xiàn)主控單元7與這些模塊之間的通信。數(shù)據(jù)采集模塊54的輸入端連接至直流匯 流單元4和直流配電單元7，輸出端連接至主處理器51。節(jié)點(diǎn)管理模塊55的一端連接至風(fēng)能 控制模塊12、太陽(yáng)能控制模塊22、整流切換模塊33和直流配電單元7的節(jié)點(diǎn)信號(hào)端口，另一 端連接至主處理器51，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入節(jié)點(diǎn)的讀取以及對(duì)輸出節(jié)點(diǎn)的控制。負(fù)載管理模塊56的 輸出端連接至直流配電單元7，輸入端連接至主處理器51，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的管理。人機(jī)對(duì)話模 57的一端連接至液晶、按鍵和指示燈，另一端連接至主處理器51，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能。所述主控單元5的一種輸入包括通過(guò)下位機(jī)通信模塊53來(lái)自各個(gè)風(fēng)能控制模塊 12、太陽(yáng)能控制模塊22、整流切換模塊33和高頻整流模塊6的信號(hào)；主控單元5的另一種 輸入還包括通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊54自直流匯流單元4和直流配電單元7采集的數(shù)據(jù)；主控單 元5的一種輸出包括負(fù)載管理模塊56發(fā)送至直流配電單元7的指令；主控單元5的另一種 輸出包括通過(guò)節(jié)點(diǎn)管理模塊發(fā)送至風(fēng)能控制模塊12、太陽(yáng)能控制模塊22、整流切換模塊33 和直流配電單元7的控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)的具體工作方式如下。風(fēng)機(jī)11將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為三相交流電能，傳輸至風(fēng)能控制模塊12，經(jīng)功率轉(zhuǎn)換 模塊121轉(zhuǎn)換為高壓直流電能，傳輸至直流匯流單元4。功率控制模塊122控制功率轉(zhuǎn)換模 塊121的運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)11轉(zhuǎn)速和輸出電壓和輸出電流，使風(fēng)機(jī)11始終工作在最佳功 率點(diǎn)上。當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)11轉(zhuǎn)速過(guò)快、輸出電壓過(guò)高、輸出電流過(guò)大時(shí)，或根據(jù)主控單元5發(fā)送 的限流命令，由功率控制模塊122向保護(hù)模塊123發(fā)出指令，通過(guò)電子加載、極限保護(hù)等方 式調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)11的工作狀態(tài)，保護(hù)后級(jí)設(shè)備。太陽(yáng)能組件21將捕獲的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為高壓直流電能，傳輸至太陽(yáng)能控制模塊22， 經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能控制模塊22中的功率控制模塊221進(jìn)行最大功率跟蹤等方式的調(diào)整后，傳輸至 直流匯流單元4。功率控制模塊221被設(shè)置為根據(jù)輸出功率以及來(lái)自主控單元5的保護(hù)指 令來(lái)控制保護(hù)模塊222的動(dòng)作。
高頻整流模塊6的輸入端連接至直流匯流單元4，將風(fēng)能控制模塊12、太陽(yáng)能控制 模塊22和整流切換模塊33輸出的高電壓直流電能轉(zhuǎn)化為-48V或者24V直流電，如此，然 后輸出至直流配電單元7。直流配電單元7將高頻整流模塊6輸出的電能進(jìn)行分配，為蓄電池充電，為負(fù)載供 H1^ ο主控單元5通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊54檢測(cè)直流匯流單元4的輸出電壓和電流和直流 配電單元(7)的輸出電壓和電流，計(jì)算得到系統(tǒng)的需求功率；通過(guò)通信端口獲取每個(gè)風(fēng)力 發(fā)電子系統(tǒng)1和太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)2的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)它們的轉(zhuǎn)速功率特性曲線和電壓電 流特性曲線分別計(jì)算它們的最大可輸出功率。然后在風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)和太陽(yáng)能子系統(tǒng)中 選取一組子系統(tǒng)，令該子系統(tǒng)組運(yùn)行，而其余子系統(tǒng)停止，使其運(yùn)行的最大可輸出功率之和 大于或等于需求功率并且使該子系統(tǒng)組包含的子系統(tǒng)數(shù)量最少。對(duì)于被選擇的子系統(tǒng)組， 控制子系統(tǒng)的開、關(guān)以及復(fù)位狀態(tài)，并調(diào)節(jié)處于運(yùn)行狀態(tài)的子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)使其效率最 大化，所述參數(shù)包括但不限于輸出電流、輸出電壓、輸入電壓、輸入電流、保護(hù)電壓、保護(hù)電 流、響應(yīng)速度等。若符合這樣的要求的子系統(tǒng)組不存在，則按序優(yōu)選運(yùn)行柴市電子系統(tǒng)3的 市電31進(jìn)行供電，若市電31斷電則運(yùn)行柴油發(fā)電機(jī)32進(jìn)行供電。同時(shí)，通過(guò)主控單元5 數(shù)據(jù)采集模塊54檢測(cè)直流配電單元7的運(yùn)行狀態(tài)和直流匯流單元4的輸出電壓和電流，根 據(jù)一次負(fù)載和二次負(fù)載的功率需求及蓄電池充電需求，控制每個(gè)高頻整流模塊6的輸出電 壓和電流。當(dāng)風(fēng)、光資源不足，且蓄電池電壓過(guò)低時(shí)，主控單元5向整流切換模塊33發(fā)送啟動(dòng) 后備電源的命令。整流切換模塊33自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前市電31的狀況，若市電31存在，則向切 換模塊發(fā)出市電31切換命令，將市電31切入；若市電31不存在，則向自啟動(dòng)模塊發(fā)出啟動(dòng) 命令，將柴油發(fā)電機(jī)32啟動(dòng)，同時(shí)向切換模塊發(fā)出柴電切換命令，將柴電32切入。交流電 切入后，經(jīng)過(guò)整流切換模塊33中的整流模塊整流為直流電后，輸出至直流匯流單元4。由于 高頻整流模塊6均連接在直流匯流單元4上，因此，可以將整流后電能直接轉(zhuǎn)換為-48V或 者24V直流電，不需要額外增加高頻整流模塊6。不管是風(fēng)能、太陽(yáng)能還是市電、柴電，均由主控單元5控制，由同一組高頻整流模 塊6進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，并匯入同一個(gè)直流配電單元7。這樣有利于系統(tǒng)整體效率的最大化，并 且避免了多個(gè)具有蓄電池管理功能的設(shè)備出現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，1) 一體化設(shè)計(jì)，將風(fēng)能、太陽(yáng)能、市電、柴油發(fā)電機(jī)整合為一 體，采用分散控制，集中管理的方式，通過(guò)直流母線的匯流，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)風(fēng)機(jī)和多組太陽(yáng)能組 件的集中控制，使整個(gè)系統(tǒng)可靠性大大提高。2)效率提升，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)和太陽(yáng)能 發(fā)電子系統(tǒng)的獨(dú)立控制和功率跟蹤，確保每一臺(tái)風(fēng)機(jī)和每一路太陽(yáng)能組件均能發(fā)揮最大效 率；同時(shí)通過(guò)主控單元的微調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的最大化以及各個(gè)控制模塊之間的均衡。3)蓄 電池管理能力提升，通過(guò)一體化設(shè)計(jì)，避免了系統(tǒng)中出現(xiàn)多個(gè)具備蓄電池管理功能的設(shè)備， 從而避免了蓄電池的過(guò)充電和過(guò)放電，提升蓄電池管理質(zhì)量，有效延長(zhǎng)蓄電池壽命。4)成本 節(jié)約，通過(guò)高頻整流模塊的復(fù)用，減少了系統(tǒng)中功率轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)量，在降低系統(tǒng)的成本的 同時(shí)，提升了系統(tǒng)可靠性；同時(shí)，整流切換模塊的應(yīng)用，使系統(tǒng)能夠及時(shí)的啟動(dòng)后備電源，保 證了系統(tǒng)一次能源供電的連續(xù)性，因此蓄電池組的配置可以降低，從而大幅降低系統(tǒng)成本。 5)節(jié)能與延長(zhǎng)設(shè)備生命周期相結(jié)合，當(dāng)風(fēng)機(jī)與太陽(yáng)能組件的輸出功率較低或負(fù)載功率相對(duì)較高時(shí)，它們采取全部或大多數(shù)運(yùn)行，以滿足系統(tǒng)用電需求；當(dāng)風(fēng)機(jī)與太陽(yáng)能組件的輸出功 率較高或負(fù)載功率相對(duì)較低時(shí)，它們只需少數(shù)運(yùn)行。 盡管上面通過(guò)舉例說(shuō)明，已經(jīng)描述了本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的保護(hù) 范圍并不僅限于上述說(shuō)明，而是由所附的權(quán)利要求給出的所有技術(shù)特征及其等同技術(shù)特征 來(lái)定義。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以理解的是，在不背離本發(fā)明所教導(dǎo)的實(shí)質(zhì)和精髓前提下， 任何修改和變化可能仍落在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于包括至少一個(gè)選自于風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)(1)或太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)(2)的子系統(tǒng)、至少一個(gè)柴市電子系統(tǒng)(3)、一直流匯流單元(4)、以及一主控單元(5)，其中所述風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)(1)、太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)(2)、及所述柴市電子系統(tǒng)(3)中的每個(gè)直流輸出都連接至所述直流匯流單元(4)進(jìn)行直流匯流；所述主控單元(5)被設(shè)置為根據(jù)由直流匯流單元(4)的輸出電壓和電流、直流配電單元(7)的輸出電壓和電流計(jì)算得到的需求功率，以及由每個(gè)風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)(2)的運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算得到的最大可輸出功率，在風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和太陽(yáng)能子系統(tǒng)(2)中選取一組子系統(tǒng)，令該子系統(tǒng)組運(yùn)行，而其余子系統(tǒng)停止，使其運(yùn)行的最大可輸出功率之和大于或等于所述需求功率并且使該子系統(tǒng)組包含的子系統(tǒng)數(shù)量最少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于所述主控單元(5) 被設(shè)置為對(duì)于被選擇的子系統(tǒng)組，控制子系統(tǒng)的開、關(guān)以及復(fù)位狀態(tài)，并調(diào)節(jié)處于運(yùn)行狀態(tài) 的子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)使其效率最大化，所述參數(shù)包括但不限于輸出電流、輸出電壓、輸入 電壓、輸入電流、保護(hù)電壓、保護(hù)電流、響應(yīng)速度等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)風(fēng)力發(fā)電子系 統(tǒng)(1)包括一風(fēng)能控制模塊(12)，所述風(fēng)能控制模塊(12)包含一功率轉(zhuǎn)換模塊(121)、以及 一功率控制模塊(122)，其中所述功率控制模塊(122)被設(shè)置為自動(dòng)尋找風(fēng)機(jī)(11)的最佳 功率點(diǎn)，從而控制風(fēng)機(jī)(11)的輸出功率，以實(shí)現(xiàn)最佳功率跟蹤。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)能控制模塊 (12)還包含一保護(hù)模塊(123)，所述功率控制模塊(122)被設(shè)置為根據(jù)風(fēng)機(jī)(11)輸出的三 相交流電的頻率、經(jīng)整流后的直流電壓、直流電流以及來(lái)自主控單元(5)的保護(hù)指令來(lái)控制 所述保護(hù)模塊(123)，通過(guò)電子加載、極限短路保護(hù)等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)(11)以及后級(jí)設(shè)備 的保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電子 系統(tǒng)(2)都包含一太陽(yáng)能控制模塊(22)，所述太陽(yáng)能控制模塊(22)包含一功率控制模塊(221)，所述功率控制模塊(221)被設(shè)置為自動(dòng)尋找太陽(yáng)能組件(21)的最佳功率點(diǎn)以實(shí)現(xiàn) 其最大功率跟蹤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于所述太陽(yáng)能控制 模塊(22)還包含一連接至所述功率控制模塊(221)的保護(hù)模塊(222)，所述功率控制模 塊(221)被設(shè)置為根據(jù)輸出功率以及來(lái)自主控單元(5)的保護(hù)指令來(lái)控制所述保護(hù)模塊(222)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于所述柴市電子系統(tǒng) (3)包含一整流切換模塊(33)，所述整流切換模塊(33)包含一個(gè)切換模塊(331)和一個(gè)柴 油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)模塊(332)，所述切換模塊(331)被設(shè)置為根據(jù)市電(31)、柴油發(fā)電機(jī)(32) 和蓄電池的狀況確定的或者通過(guò)人工操作由自主控單元(5)發(fā)出的切換指令來(lái)選擇將市 電(31)、柴電(32)切入或切出系統(tǒng)，柴油發(fā)電機(jī)(32)的自啟動(dòng)模塊(332)根據(jù)其切換模塊 (331)發(fā)出的控制指令來(lái)控制柴油發(fā)電機(jī)(32)的啟動(dòng)或關(guān)閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于所述整流切換模塊 (33)還包含一連接至所述切換模塊(331)的整流模塊(333)，所述整流模塊(333)將切入系統(tǒng)的交流電整流為直流電輸出至所述直流匯流單元(4 )。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)，其特征在于還包括 至少一個(gè)高頻整流模塊(6)，其輸入端連接至所述直流匯流單元(4)，而其輸出端則連 接至一直流配電單元(7)，所述直流配電單元(7)中包含至少一個(gè)蓄電池組；所述主控單元(5)被設(shè)置為根據(jù)所述直流配電單元(7)的運(yùn)行狀態(tài)和所述直流匯流單 元(4)的輸出電壓和電流，控制每個(gè)高頻整流模塊(6)的輸出電壓和電流。
全文摘要
一種風(fēng)光柴市電一體化供電系統(tǒng)包括至少一個(gè)選自于風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)或太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)、至少一個(gè)柴市電子系統(tǒng)、一直流匯流單元、一主控單元、多個(gè)高頻整流模塊以及一直流配電單元。每個(gè)子系統(tǒng)的直流輸出都連接至直流匯流單元進(jìn)行直流匯流。主控單元被設(shè)置為在風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)或太陽(yáng)能發(fā)電子系統(tǒng)中選取一組子系統(tǒng)，令該子系統(tǒng)組運(yùn)行而其余子系統(tǒng)停止，使其最大可輸出功率大于或等于需求功率并且使該子系統(tǒng)組包含的子系統(tǒng)數(shù)量最少；對(duì)于該子系統(tǒng)組，調(diào)節(jié)其運(yùn)行參數(shù)使其整體效率最大化；還被設(shè)置為根據(jù)直流配電單元的運(yùn)行狀態(tài)和直流匯流單元的輸出電壓和電流，控制每個(gè)高頻整流模塊的輸出電壓和電流。從而有利地節(jié)約能耗提高效率、延長(zhǎng)設(shè)備壽命保證運(yùn)行可靠性。
文檔編號(hào)G05F1/67GK101951014SQ20101052560
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者俞衛(wèi), 葉余勝, 張中偉, 董斌 申請(qǐng)人:上海致遠(yuǎn)綠色能源有限公司