專利名稱：離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，尤其是一種采用遞進(jìn)式輸入能量控制的發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的示意圖如圖1所示，太陽(yáng)能電池板1的輸出端連接MPPT (Maximum Power Point Tracking，最大功率點(diǎn)跟蹤控制器)13的輸入端， MPPT 13的輸出端通過第一防反二極管3連接控制器8的輸入端，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的輸出端連接整流器5的輸入端，整流器5的輸出端連接控制器8的輸入端，控制器8的輸出端連接蓄電池9的輸入端，蓄電池9的輸出端分別連接逆變器12的輸入端、直流負(fù)載11的輸入端，從而由蓄電池9為負(fù)載提供蓄電能；另外，MPPT 13的輸出端通過第一防反二極管3可以直接為直流負(fù)載11提供電源或者通過逆變器12為交流負(fù)載提供電源，且整流器5也可以直接為直流負(fù)載11提供電能或者通過逆變器12為交流負(fù)載提供電能。在實(shí)際的供電過程中，遵循“外部輸入優(yōu)先原則”，即優(yōu)先采用太陽(yáng)能電池板1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)4提供的電能，在兩者提供的電能不足時(shí)才采用蓄電池9提供的蓄電能。然而，上述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由于存在第一防反二極管3和整流器5，事實(shí)上在供電過程中同一時(shí)刻太陽(yáng)能電池板1和風(fēng)力發(fā)電機(jī)4中只有一個(gè)發(fā)電裝置輸出電能，也就是說，風(fēng)光兩種發(fā)電裝置只能交替輸出，當(dāng)其中一個(gè)發(fā)電裝置輸出時(shí)另一個(gè)發(fā)電裝置空置，由此造成了能源的浪費(fèi)。另外，為了保證發(fā)電站的負(fù)載可以正常啟用，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量必須等于負(fù)載的電能最大需求量，因此在建設(shè)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)時(shí)投入的成本比較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，可以供電時(shí)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電同時(shí)輸出，降低了能源的浪費(fèi)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流器、MPPT、第一防反二極管、控制器、蓄電池和逆變器，其中所述太陽(yáng)能電池板的輸出端與所述MPPT的輸入端連接，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端與所述整流器的輸入端連接，所述控制器的輸出端與所述蓄電池的輸入端連接，所述蓄電池的輸出端與所述逆變器的輸入端連接，且所述第一防反二極管的負(fù)極與所述逆變器的輸入端連接，還包括第一升壓器和第二升壓器，其中所述MPPT的輸出端與所述第一升壓器的輸入端連接， 所述第一升壓器的輸出端與所述第一防反二極管的正極連接，由所述第一防反二極管輸出太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能，所述第一防反二極管的負(fù)極與所述控制器的輸入端連接；所述整流器的輸出端與所述第二升壓器的輸入端連接，由所述第二升壓器輸出風(fēng)能轉(zhuǎn)換的電能，所述第二升壓器的輸出端與所述控制器的輸入端連接，且所述第二升壓器的輸出端還與所述逆變器的輸入端連接。[0008]所述第二升壓器的輸出端與第二防反二極管的正極連接，所述第二防反二極管的負(fù)極與所述控制器的輸入端連接。所述蓄電池的輸出端與第三防反二極管的正極連接，所述第三防反二極管的負(fù)極輸出所述蓄電池的蓄電能。所述控制器選用三段式充電器。所述第一升壓器和所述第二升壓器的結(jié)構(gòu)相同，且各升壓器均包括處理器，所述處理器上并行設(shè)置有η路直流升壓控制通道，其中η ^ 1，每一路直流升壓控制通道由AD采樣模塊、PWM輸出模塊以及隔離模塊組成，其中AD采樣模塊的輸入端連接在可變電阻的抽頭端上，該可變電阻一端接低電平端，另一端串分壓電阻后與電壓反饋端連接，所述AD采樣模塊將采集所得的反饋電壓Uf轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)Ud并送入所述處理器，該處理器接收所述數(shù)字信號(hào)Ud并控制所述PWM輸出模塊生成控制信號(hào)Up，所述控制信號(hào)Up經(jīng)過所述隔離模塊和限流電阻后送入到直流升壓器的控制端上。所述隔離模塊為光電隔離模塊。本實(shí)用新型具有的有益效果本實(shí)用新型提供的離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)把外部輸入(光伏能量或風(fēng)電能量)作為優(yōu)先輸入能量，把儲(chǔ)能系統(tǒng)(蓄電池)的能量供給排到最后，各供電系統(tǒng)可以同時(shí)工作，真正實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光互補(bǔ)，并通過這種和諧互補(bǔ)的能量輸入方式降低了光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)功率，降低了系統(tǒng)成本，增長(zhǎng)了蓄電池的壽命。該系統(tǒng)可以同時(shí)進(jìn)行外部輸入和后備輸入，各輸入系統(tǒng)的能量能得到最大利用。

圖1為傳統(tǒng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的電路方框圖；圖2為本實(shí)用新型的電路方框圖；圖3為直流升壓控制器電路原理框圖。圖中標(biāo)記1為太陽(yáng)能電池板，2為第一升壓器，3為第一防反二極管，4為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，5為整流器，6為第二升壓器，7為第二防反二極管，8為控制器，9為蓄電池，10為第三防反二極管，11為直流負(fù)載，12為逆變器，13為MPPT。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明。如圖2所示，該離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)4、整流器 5、MPPT 13、第一升壓器2、第二升壓器6、第一防反二極管3、第二防反二極管7、第三防反二極管10、控制器8、蓄電池9和逆變器組成，太陽(yáng)能電池板1的輸出端與MPPT 13的輸入端連接，MPPT 13的輸出端與第一升壓器2的輸入端連接，第一升壓器2的輸出端與第一防反二極管3的正極連接，第一防反二極管3的負(fù)極與逆變器12的輸入端連接；風(fēng)力發(fā)電機(jī) 4的輸出端與整流器5的輸入端連接，整流器5的輸出端與第二升壓器6的輸入端連接，第二升壓器6的輸出端與第二防反二極管7的正極連接，第二防反二極管7的負(fù)極與逆變器 12連接。太陽(yáng)能電池板1產(chǎn)生直流形式的電能，經(jīng)第一升壓器2升壓后由第一防反二極管 3的負(fù)極輸出，該電能可以直接提供給直流負(fù)載，也可以通過逆變器12轉(zhuǎn)換成交流形式的電能提供給交流負(fù)載；風(fēng)力發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生交流形式的電能，經(jīng)整流器5整流轉(zhuǎn)換成直流形式的電能，且該直流形式的電能經(jīng)第二升壓器6升壓后由第二防反二極管6的負(fù)極輸出，同樣地，該電能可以直接提供給直流負(fù)載，也可以通過逆變器12轉(zhuǎn)換成交流形式的電能提供給交流負(fù)載，由此實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板1和風(fēng)力發(fā)電機(jī)4向負(fù)載直接供電。第一防反二極管3的負(fù)極、第二防反二極管7的負(fù)極均與控制器8的輸入端連接， 控制器8的輸出端與蓄電池9的輸入端連接，蓄電池9的輸出端與第三防反二極管10的正極連接，第三防反二極管10的負(fù)極連接逆變器12的輸入端。由第一防反二極管3、第二防反二極管7的負(fù)極分別輸出的電能均傳輸給控制器8，由控制器8控制蓄電池9的充放電過程，且蓄電池9在充電中MPPT 13實(shí)時(shí)偵測(cè)太陽(yáng)能電池板1的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，保證以最高的效率對(duì)蓄電池充電。在太陽(yáng)能電池板1和風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的直接供電不能滿足負(fù)載的電能需求時(shí)，由蓄電池9向負(fù)載補(bǔ)充供電，此時(shí)由第三防反二極管10的負(fù)極輸出直流形式的蓄電能，同樣地，該蓄電能可以直接提供給直流負(fù)載，也可以通過逆變器12提供給交流負(fù)載。上述離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中第一升壓器2和第二升壓器6的結(jié)構(gòu)相同，如圖3所示，兩者均包括處理器15，處理器15上并行設(shè)置有η路直流升壓控制通道，其中η > 1，每一路直流升壓控制通道由AD采樣模塊14、PWM輸出模塊16以及隔離模塊17組成，其中AD 采樣模塊14的輸入端連接在可變電阻RaV的抽頭端上，該可變電阻RaV —端接低電平端 (0V)，另一端串分壓電阻R后與電壓反饋端連接，AD采樣模塊14將采集所得的反饋電壓Uf 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)Ud并送入處理器15，該處理器15接收所述數(shù)字信號(hào)Ud并控制PWM輸出模塊16生成控制信號(hào)Up，控制信號(hào)Up經(jīng)過隔離模塊17和限流電阻后送入到直流升壓器的控制端上。該隔離模塊包括但不限于光電隔離模塊。針對(duì)各地不同的氣象條件，確定風(fēng)光發(fā)電之一作為首選輸入光照豐富的地方以光伏發(fā)電作為首選輸入；風(fēng)能充足的地方以風(fēng)力發(fā)電作為首選輸入。以首選輸入是光伏發(fā)電為例，當(dāng)負(fù)荷功率小于光伏發(fā)電能力，單獨(dú)由光伏發(fā)電供電；當(dāng)負(fù)荷功率大于光伏發(fā)電能力，第二升壓器6中AD采樣模塊14獲得此信息后，處理器 15控制PWM輸出模塊16生成控制信號(hào)Up來啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電，同時(shí)保持光伏發(fā)電在最大能力狀態(tài)，由風(fēng)力發(fā)電補(bǔ)充供電；當(dāng)負(fù)荷功率大于光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電能力之和時(shí)，啟動(dòng)蓄電池 9輸出，同時(shí)保持光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電之和在最大能力狀態(tài)，由蓄電池9進(jìn)一步補(bǔ)充供電； 當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，退出順序與“遞進(jìn)”順序相反。以首選輸入是風(fēng)力發(fā)電為例，當(dāng)負(fù)荷功率小于風(fēng)力發(fā)電能力時(shí)，單獨(dú)由風(fēng)力發(fā)電供電；當(dāng)負(fù)荷功率大于風(fēng)力發(fā)電能力時(shí)，第一升壓器2中AD采樣模塊14獲得此信息后，處理器15控制PWM輸出模塊16生成控制信號(hào)Up來啟動(dòng)光伏發(fā)電，同時(shí)保持風(fēng)力發(fā)電在最大能力狀態(tài)，由光伏發(fā)電補(bǔ)充供電；當(dāng)負(fù)荷功率大于光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電能力之和時(shí)，啟動(dòng)蓄電池9輸出，同時(shí)保持光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電之和在最大能力狀態(tài)，由蓄電池9進(jìn)一步補(bǔ)充供電；當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，退出順序與“遞進(jìn)”順序相反。
權(quán)利要求1.一種離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板(1)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(4)、整流器(5)、MPPT(13)、第一防反二極管(3)、控制器(8)、蓄電池(9)和逆變器(12)，其中所述太陽(yáng)能電池板(1)的輸出端與所述MPPT (13)的輸入端連接，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(4)的輸出端與所述整流器(5)的輸入端連接，所述控制器(8)的輸出端與所述蓄電池(9)的輸入端連接， 所述蓄電池(9)的輸出端與所述逆變器(12)的輸入端連接，且所述第一防反二極管(3)的負(fù)極與所述逆變器(12)的輸入端連接，其特征在于還包括第一升壓器(2)和第二升壓器(6)，其中所述MPPT(13)的輸出端與所述第一升壓器(2)的輸入端連接，所述第一升壓器 (2)的輸出端與所述第一防反二極管(3)的正極連接，由所述第一防反二極管(3)輸出太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能，所述第一防反二極管(3)的負(fù)極與所述控制器(8)的輸入端連接；所述整流器(5)的輸出端與所述第二升壓器(6)的輸入端連接，由所述第二升壓器(6) 輸出風(fēng)能轉(zhuǎn)換的電能，所述第二升壓器(6)的輸出端與所述控制器(8)的輸入端連接，且所述第二升壓器(6)的輸出端還與所述逆變器(12)的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述第二升壓器(6) 的輸出端與第二防反二極管(7)的正極連接，所述第二防反二極管(7)的負(fù)極與所述控制器(8)的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池(9)的輸出端與第三防反二極管(10)的正極連接，所述第三防反二極管(10)的負(fù)極輸出所述蓄電池(9)的蓄電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述控制器(8)選用三段式充電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述第一升壓器(2) 和所述第二升壓器(6)的結(jié)構(gòu)相同，且各升壓器均包括處理器(15)，所述處理器(15)上并行設(shè)置有η路直流升壓控制通道，其中η ^ 1，每一路直流升壓控制通道由AD采樣模塊 (14)、PWM輸出模塊(16)以及隔離模塊(17)組成，其中AD采樣模塊(14)的輸入端連接在可變電阻(RaV)的抽頭端上，該可變電阻(RaV) —端接低電平端(0V)，另一端串分壓電阻 (R)后與電壓反饋端連接，所述AD采樣模塊(14)將采集所得的反饋電壓Uf轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)Ud并送入所述處理器(15)，該處理器(15)接收所述數(shù)字信號(hào)Ud并控制所述PWM輸出模塊(16)生成控制信號(hào)Up，所述控制信號(hào)Up經(jīng)過所述隔離模塊(17)和限流電阻后送入到直流升壓器的控制端上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多通道直流升壓控制器，其特征在于所述隔離模塊(17)為光電隔離模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，屬于一種發(fā)電的領(lǐng)域。為了解決傳統(tǒng)方案中風(fēng)、光發(fā)電交替輸入的情況，使系統(tǒng)真正達(dá)到風(fēng)、光互補(bǔ)，本實(shí)用新型采取在所述最大功率點(diǎn)跟蹤太陽(yáng)能控制器與防反二極管之間安裝一臺(tái)具有功率控制功能的直流升壓器控制器，在整流器后安裝一臺(tái)具有功率控制功能的直流升壓器控制器，在該升壓器后安裝一個(gè)防反二極管，實(shí)現(xiàn)了能量供給排序自動(dòng)化，讓風(fēng)電、光伏電有序遞進(jìn)輸入，充分利用了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能光伏板的功率，降低了整個(gè)系統(tǒng)的裝機(jī)成本。另通過能量供給排序自動(dòng)化，減少了蓄電池充放電次數(shù)，延緩了蓄電池老化，增加了蓄電池壽命，降低了整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)成本。
文檔編號(hào)H02N6/00GK202168016SQ20112029052
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者夏昕, 李建中, 楊正中, 鄭武強(qiáng), 郭鋒 申請(qǐng)人:重慶安諧新能源技術(shù)有限公司