專利名稱：太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)漁船應(yīng)急供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及漁船應(yīng)急供電裝置，特別是基于太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電的漁船應(yīng)急供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在漁船電力推進(jìn)系統(tǒng)中，常用燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)作為發(fā)電機(jī)組，這些電力推進(jìn)系統(tǒng)不僅消耗大量的能源，而且會(huì)污染環(huán)境。當(dāng)漁船離開陸地，且常規(guī)能源發(fā)出的電能供應(yīng)不足的緊急情況下，漁民和漁船的安全就受到很多挑戰(zhàn)，而開發(fā)海上資源是個(gè)很好的彌補(bǔ)措施。在海上，風(fēng)能和太陽能資源很豐富，這些可再生能源的發(fā)電模式既可以在緊要關(guān)頭為漁船提供應(yīng)急電源，節(jié)省常規(guī)能源，又不污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供基于太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電的漁船應(yīng)急供電裝置，能夠保證漁船在應(yīng)急情況下正常供電，同時(shí)達(dá)到較好的節(jié)能效益。解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電的漁船應(yīng)急供電裝置，包括主母線發(fā)電機(jī)、主配電箱、應(yīng)急母線發(fā)電機(jī)和應(yīng)急配電箱，主配電箱連接有太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板1、蓄電池4和逆變裝置5，太陽能電池板1輸出端分別與蓄電池4和逆變裝置5輸入端相連，逆變裝置5輸出端與太陽能配電箱9輸入端相連。風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)能發(fā)電裝置11、整流裝置15、蓄電池18、逆變裝置19和風(fēng)能配電箱21，風(fēng)能發(fā)電裝置11輸出端與整流裝置15輸入端相連， 整流裝置15輸出端分別與蓄電池18和逆變裝置19輸入端相連，逆變裝置19輸出端與風(fēng)能配電箱21輸入端相連；太陽能配電箱9和風(fēng)能配電箱21的輸出端與漁船主配電箱29中的主母線連接。從太陽能電池板1發(fā)出的直流電一部分通過蓄電池4儲(chǔ)存，一部分經(jīng)逆變裝置5 逆變?yōu)榻涣麟?，將直流電壓逆變成三相的線電壓為380V，交流電壓經(jīng)過濾波器后，濾掉直流成分，為太陽能配電箱9供電；風(fēng)能發(fā)電裝置11發(fā)出的交流電經(jīng)整流裝置15整流為直流后，一部分儲(chǔ)存在蓄電池18，一部分再經(jīng)逆變裝置19轉(zhuǎn)換為交流電，為風(fēng)能配電箱21供電。 配電箱9和配電箱21的另一端與主配電箱29中的主母線連接，應(yīng)急情況下為主母線供電負(fù)載30供電。而正常情況下，由主母線發(fā)電機(jī)25為主母線供電帶動(dòng)負(fù)載30，同時(shí)通過主母線為應(yīng)急配電箱36的應(yīng)急母線供電，帶動(dòng)應(yīng)急負(fù)載35。為了使風(fēng)能發(fā)電裝置輸出穩(wěn)定、符合要求的電壓，所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的整流裝置 15中還設(shè)有包括電流內(nèi)環(huán)單元46和電壓外環(huán)單元52、用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路。電流內(nèi)環(huán)單元46由減法器47和普通滯環(huán)電流控制器45連接而成，滯環(huán)電流控制45的入端與減法器47相連、出端與整流裝置中晶體管40的基極相連；電壓外環(huán)單元52 包括增益單元48、乘法器49、減法器50和PI調(diào)節(jié)器51，減法器50的入端與風(fēng)能發(fā)電裝置 11相連、出端與PI調(diào)節(jié)器51入端相連，乘法器49的入端與增益單元48和PI調(diào)節(jié)器51出端相連、出端與電流內(nèi)環(huán)單元的減法器47入端相連。電壓外環(huán)單元52的任務(wù)是得到可以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的電感電流指令值 ？/。預(yù)定輸出電壓信號(hào) Φ與實(shí)測(cè)的輸出電壓信號(hào)Utl輸入減法器50得到差值，經(jīng)PI調(diào)節(jié)
器51后輸出電感電流的幅值指令//。測(cè)量到整流橋的出口電壓Ud除以其幅值Um后，通過
增益單元48可以得到表示Ud的波形量。//與‘通過乘法器49相乘，便可以得到電感
電流的指令值它可以直接控制輸出電壓IV電流內(nèi)環(huán)單元46的任務(wù)是通過控制晶體管
40門極的通斷，使實(shí)際的電感電流U跟蹤其給定值〖廣。電流k與Y經(jīng)減法器47，得到差值
Δ ,若Δ^大于規(guī)定的上限,則令晶體管40導(dǎo)通，以增大U ;若差值Δ‘小于規(guī)定的
下限Wi^l (Mxait <0)，則令晶體管40關(guān)斷，以減小&。通過滯環(huán)電流控制45，可以保證實(shí)
際的電感電流k在其指令值f附近波動(dòng)，波動(dòng)的大小與設(shè)定的A^mil和有關(guān)。通過控制，可保證輸出電壓始終在預(yù)定電壓值附近波動(dòng)調(diào)整。為了控制整個(gè)系統(tǒng)各部分的正常工作，所述太陽能電池板1、風(fēng)能發(fā)電裝置11、蓄電池4和18、配電箱9和21、逆變裝置5和19、整流裝置15、以及其它各裝置之間，均設(shè)有控制它們斷開和接通的空氣開關(guān)；太陽能配電箱9和風(fēng)能配電箱21與漁船主配電箱29之間，也設(shè)有控制它們斷開和接通的空氣開關(guān)。逆變裝置5與太陽能配電箱9之間，還設(shè)有電感7與電容器8，形成濾波電路，交流電壓經(jīng)過濾波器后，濾掉直流成分，為太陽能配電箱9 {共 ο本發(fā)明的有益效果
(1)能夠保證漁船在應(yīng)急情況下正常供電。在漁船發(fā)生緊急情況下，可以啟動(dòng)太陽能和風(fēng)能供電裝置，在海上太陽能和風(fēng)能的資源很充足，可以充分保證漁船在應(yīng)急情況下正常
{共 ο(2)節(jié)約能源開支，環(huán)境效益良好。設(shè)漁船是500噸級(jí)別，漁船在航行狀態(tài)，所需總功率是125 kW，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率是69%，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)所選功率是ISOkW，如太陽能和風(fēng)能供電3個(gè)小時(shí)，則可節(jié)約375度電，即節(jié)約運(yùn)行成本225元，成本回收期較短。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明風(fēng)能輸出電壓整流裝置電路示意圖。 圖中各元件依次表示1-太陽能電池，2、3_空氣開關(guān)，4-蓄電池，5-逆變裝置， 6-空氣開關(guān)，7-電感，8-電容器，9-太陽能配電箱，10-空氣開關(guān)，11-風(fēng)能發(fā)電裝置，14-空氣開關(guān)，15-整流裝置，16、17-空氣開關(guān)，18-蓄電池，19-逆變裝置，20-空氣開關(guān)，21-風(fēng)能配電箱，22、23、24_空氣開關(guān)，25-主母線發(fā)電機(jī)，26、27、28_空氣開關(guān)，29-主配電箱，30-主母線供電負(fù)載，31-應(yīng)急母線發(fā)電機(jī)，32-空氣開關(guān)，33-轉(zhuǎn)換開關(guān)，34-空氣開關(guān)，35-應(yīng)急母線負(fù)載，36-應(yīng)急配電箱，37-交流電源，38- 二極管，39-電感，40-晶體管，41- 二極管， 42-電容，43-輸出負(fù)載，44-電阻，45-滯環(huán)電流控制器，46-電流內(nèi)環(huán)單元，47-減法器， 48-增益單元，49-乘法器，50-減法器，51-PI調(diào)節(jié)器，52-電壓外環(huán)單元。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于所述內(nèi)容。如圖1所示，本采用太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電的漁船應(yīng)急供電裝置，包括主母線發(fā)電機(jī)、主配電箱、應(yīng)急母線發(fā)電機(jī)和應(yīng)急配電箱。主配電箱連接有太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)；太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板1、蓄電池4和逆變裝置5，太陽能電池板1輸出端分別與蓄電池4和逆變裝置5輸入端相連，逆變裝置5輸出端與太陽能配電箱9輸入端相連；風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)能發(fā)電裝置11、整流裝置15、蓄電池18、逆變裝置19和風(fēng)能配電箱21，風(fēng)能發(fā)電裝置11輸出端與整流裝置15輸入端相連，整流裝置15輸出端分別與蓄電池18和逆變裝置19輸入端相連，逆變裝置19輸出端與風(fēng)能配電箱21輸入端相連；太陽能配電箱9和風(fēng)能配電箱21的輸出端與漁船主配電箱29中的主母線連接。如圖2所示，本系統(tǒng)風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的整流裝置15中還設(shè)有包括電流內(nèi)環(huán)單元46 和電壓外環(huán)單元52、用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路。電流內(nèi)環(huán)單元46由減法器47和滯環(huán)電流控制器45連接而成，滯環(huán)電流控制45入端與減法器47相連、出端與整流裝置中晶體管40的基極相連；電壓外環(huán)單元52包括增益單元48、乘法器49、減法器50和 PI調(diào)節(jié)器51，減法器50入端與風(fēng)能發(fā)電裝置11相連、出端與PI調(diào)節(jié)器51入端相連，乘法器49入端與增益單元48和PI調(diào)節(jié)器51出端相連、出端與電流內(nèi)環(huán)單元的減法器47入端相連。本系統(tǒng)的太陽能電池板1、風(fēng)能發(fā)電裝置11、蓄電池4和18、配電箱9和21、逆變裝置5和19、整流裝置15、以及其它各裝置之間，均設(shè)有控制它們斷開和接通的空氣開關(guān)2、 3、6、10、14、16、17、20、22、23、24 ；太陽能配電箱9和風(fēng)能配電箱21與漁船主配電箱29之間，也設(shè)有控制它們斷開和接通的空氣開關(guān)。逆變裝置(5)與太陽能配電箱(9)之間，設(shè)有電感(7)與電容器(8)。使用時(shí)，將太陽能電池板1固定在角鐵上，角鐵用螺栓固定在漁船甲板上，風(fēng)能裝置11固定在甲板上。從太陽能電池板1發(fā)出的直流電一部分通過蓄電池4儲(chǔ)存，一部分經(jīng)逆變裝置5逆變?yōu)榻涣麟姡瑢⒅绷麟妷耗孀兂扇嗟木€電壓為380V，交流電壓經(jīng)過濾波器后，濾掉直流成分，為太陽能配電箱9供電；風(fēng)能發(fā)電裝置11發(fā)出的交流電經(jīng)整流裝置15 整流為直流后，一部分儲(chǔ)存在蓄電池18，一部分再經(jīng)逆變裝置19轉(zhuǎn)換為交流電，為風(fēng)能配電箱21供電。配電箱9和配電箱21的另一端與主配電箱29中的主母線連接，應(yīng)急情況下為主母線供電負(fù)載30供電。而正常情況下，由主母線發(fā)電機(jī)25為主母線供電帶動(dòng)負(fù)載30， 同時(shí)通過主母線為應(yīng)急配電箱36的應(yīng)急母線供電，帶動(dòng)應(yīng)急負(fù)載35。在主母線發(fā)電機(jī)能源、太陽能、風(fēng)能都無法保障的極端情況時(shí)，由常規(guī)能源發(fā)電機(jī)31為應(yīng)急母線供電，帶動(dòng)負(fù)載35，全方位考慮了漁船的安全。
權(quán)利要求
1.一種太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)漁船應(yīng)急供電系統(tǒng)，包括主母線發(fā)電機(jī)、主配電箱、應(yīng)急母線發(fā)電機(jī)和應(yīng)急配電箱，其特征是主配電箱連接有太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)；太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板(1)、蓄電池(4)和逆變裝置(5)，太陽能電池板(1)輸出端分另IJ與蓄電池(4)和逆變裝置(5)輸入端相連，逆變裝置(5)輸出端與太陽能配電箱(9)輸入端相連；風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)能發(fā)電裝置(11)、整流裝置(15)、蓄電池(18)、逆變裝置(19) 和風(fēng)能配電箱(21)，風(fēng)能發(fā)電裝置(11)輸出端與整流裝置(15)輸入端相連，整流裝置(15) 輸出端分別與蓄電池(18)和逆變裝置(19)輸入端相連，逆變裝置(19)輸出端與風(fēng)能配電箱(21)輸入端相連；太陽能配電箱(9)和風(fēng)能配電箱(21)的輸出端與漁船主配電箱(29) 中的主母線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)漁船應(yīng)急供電系統(tǒng)，其特征是太陽能電池板(1)、風(fēng)能發(fā)電裝置(11)、蓄電池(4)和(18)、配電箱(9)和(21)、逆變裝置(5)和(19)、 整流裝置(15)、以及其它各裝置之間，均設(shè)有控制它們斷開和接通的空氣開關(guān)；太陽能配電箱(9)和風(fēng)能配電箱(21)與漁船主配電箱(29)之間，也設(shè)有控制它們斷開和接通的空氣開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)漁船應(yīng)急供電系統(tǒng)，其特征是逆變裝置 (5)與太陽能配電箱(9)之間，設(shè)有電感(7)與電容器(8)，構(gòu)成濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)漁船應(yīng)急供電系統(tǒng)，其特征是風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的整流裝置(15)連接有包括電流內(nèi)環(huán)單元(46)和電壓外環(huán)單元(52)、用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路；電流內(nèi)環(huán)單元(46)由減法器(47)和滯環(huán)電流控制器(45)連接而成，滯環(huán)電流控制(45)入端與減法器(47)相連、出端與整流裝置中晶體管 (40 )的基極相連；電壓外環(huán)單元(52 )包括增益單元(48 )、乘法器(49 )、減法器(50 )和PI調(diào)節(jié)器(51)，減法器(50)入端與風(fēng)能發(fā)電裝置(11)相連、出端與PI調(diào)節(jié)器(51)入端相連，乘法器(49)入端與增益單元(48)和PI調(diào)節(jié)器(51)出端相連、出端與電流內(nèi)環(huán)單元的減法器 (47)入端相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漁船應(yīng)急供電裝置，特別是基于太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電的漁船應(yīng)急供電裝置。包含一套太陽能發(fā)電裝置和一套風(fēng)能發(fā)電裝置，其特征是從太陽能電池板發(fā)出的直流電一部分通過蓄電池儲(chǔ)存，一部分經(jīng)逆變裝置逆變?yōu)榻涣麟?，為太陽能配電箱供電；風(fēng)能發(fā)電裝置發(fā)出的交流電經(jīng)整流裝置整流為直流后，一部分儲(chǔ)存在蓄電池，一部分再經(jīng)逆變裝置轉(zhuǎn)換為交流電，為風(fēng)能配電箱供電；太陽能配電箱和風(fēng)能配電箱的另一端與主配電箱中的主母線連接，由主母線發(fā)電機(jī)供電。風(fēng)能發(fā)電的整流裝置還包含用于控制輸出電壓的單相有源功率因數(shù)電路。裝置帶有采用太陽能與風(fēng)能供電方式相互補(bǔ)充，使用方便，節(jié)約能源，能夠保證漁船在應(yīng)急情況下正常供電。
文檔編號(hào)H02J9/04GK102290850SQ201110253710
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者李晨源, 羅小林, 袁明利 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)