專利名稱：一種風(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)用新型涉及一種發(fā)電系統(tǒng)。具體為一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)于能源的需求也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的能源儲(chǔ)量正在日益枯竭。而且，傳統(tǒng)燃料的大量使用對(duì)人類生存環(huán)境造成的危害日益突出，可再生清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用成為重要而急迫的課題。清潔能源中的風(fēng)能和光能是極具開(kāi)發(fā)價(jià)值的能源，其中風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種可同時(shí)利用風(fēng)能和光能進(jìn)行發(fā)電的裝置，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理是:一方面利用自然風(fēng)作為動(dòng)力，風(fēng)輪吸收風(fēng)的能量，帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生交流電，通過(guò)整流器把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，向蓄電池組充電并儲(chǔ)存電能，同時(shí)，利用光伏板的光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為直流電，供負(fù)載使用或者貯存于蓄電池內(nèi)備用。目前的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)一般包括光伏板1、二極管2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)3、整流橋4、BUCK電路5及蓄電池6，其中光伏板I與二極管2串聯(lián)形成一個(gè)支路，風(fēng)力發(fā)電機(jī)3與整流橋4串聯(lián)形成一個(gè)支路，以上兩個(gè)支路并聯(lián)向蓄電池6充電，BUCK電路5設(shè)于干路上。這種結(jié)構(gòu)存在的缺陷是，受蓄電池的最高充電電壓的限制，光伏板的輸出電壓只能是蓄電池的最高充電電壓，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)整流后的電壓也不能高于蓄電池最高充電電壓太多，這樣，即使光伏板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)可產(chǎn)生大量的電能，但其輸出功率很低，造成清潔能源的浪費(fèi)，也使得蓄電池的充電效率較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏板的輸出功率小，造成清潔能源的浪費(fèi)，并使得蓄電池充電效率較低的缺點(diǎn)，提供一種可追蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏板的最大輸出功率，以提高光伏板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率，從而更充分利用風(fēng)能和光能的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。本實(shí)用新型的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括由光伏板和二極管串聯(lián)形成的光電支路、由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和整流橋串聯(lián)形成的風(fēng)電支路，所述光電支路與所述風(fēng)電支路并聯(lián)向干路中的蓄電池充電，所述光電支路和所述風(fēng)電支路中均串聯(lián)有BUCK電路，所述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)還設(shè)有可對(duì)所述光電支路和所述風(fēng)電支路交替進(jìn)行控制的MPPT控制裝置。作為優(yōu)選，所述MPPT控制裝置包括DSP控制器及自所述DSP控制器弓I出的光電支路檢測(cè)電路、風(fēng)電支路檢測(cè)電路、光電支路驅(qū)動(dòng)電路和風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路，所述光電支路檢測(cè)電路與所述光電支路連接以檢測(cè)光電支路的電壓和電流強(qiáng)度，所述風(fēng)電支路檢測(cè)電路與所述風(fēng)電支路連接以檢測(cè)風(fēng)電支路的電壓和電流強(qiáng)度，所述光電支路驅(qū)動(dòng)電路與所述光電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管連接以根據(jù)所述DSP控制器的指令改變所述光電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管的占空比，所述風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路與所述風(fēng)電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管連接以根據(jù)所述DSP控制器的指令改變所述風(fēng)電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管的占空比。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述光電支路檢測(cè)電路與所述光電支路的連接點(diǎn)在所述二極管與所述BUCK電路之間，所述風(fēng)電支路檢測(cè)電路與所述風(fēng)電支路的連接點(diǎn)在所述整流橋和所述BUCK電路之間。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述MPPT控制裝置還包括自所述DSP控制器弓I出的蓄電池檢測(cè)電路，所述蓄電池檢測(cè)電路與所述干路連接以檢測(cè)蓄電池的充電電壓和電流強(qiáng)度。本實(shí)用新型的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:設(shè)有可對(duì)光電支路和風(fēng)電支路交替進(jìn)行控制的MPPT控制裝置，MPPT控制裝置先對(duì)風(fēng)電支路或者光電支路中的一個(gè)支路進(jìn)行控制，過(guò)了固定的時(shí)間間隔換為對(duì)另一個(gè)支路進(jìn)行控制，如此，MPPT可交替對(duì)風(fēng)電支路和光電支路進(jìn)行控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏板幾乎同時(shí)以接近其各自最大的輸出功率的狀態(tài)工作，且設(shè)定的間隔時(shí)間越短，整個(gè)風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率越聞，從而可顯者提聞?wù)麄€(gè)風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，提聞光能和風(fēng)能的利用率。

圖1為現(xiàn)有的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制裝置對(duì)風(fēng)電支路和光電支路進(jìn)行交替控制的示意圖。附圖標(biāo)記11-光伏板，12- 二極管，13-風(fēng)力發(fā)電機(jī)，14-整流橋，15-BUCK電路，16-畜電池，17-DSP控制器，18-光電支路檢測(cè)電路，19-風(fēng)電支路檢測(cè)電路，20-光電支路驅(qū)動(dòng)電路，21-風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路，22-蓄電池檢測(cè)電路，23-開(kāi)關(guān)管。
具體實(shí)施方式
圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)用新型的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括由光伏板11和二極管12串聯(lián)形成的光電支路、由風(fēng)力發(fā)電機(jī)13和整流橋14串聯(lián)形成的風(fēng)電支路。光伏板11在光電效應(yīng)的作用下產(chǎn)生直流電，光電支路中的二極管12用于防止當(dāng)蓄電池16的電壓高于光伏板11的電壓時(shí)，蓄電池16對(duì)光伏板11反向充電嚴(yán)重影響光伏板11的使用壽命。風(fēng)力發(fā)電機(jī)13利用風(fēng)能產(chǎn)生交流電，風(fēng)電支路中的整流橋14用于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)13產(chǎn)生的交流電整流成為穩(wěn)定的直流電。所述光電支路與所述風(fēng)電支路并聯(lián)向干路中的蓄電池16充電，所述光電支路和所述風(fēng)電支路中均串聯(lián)有BUCK電路(降壓式變換電路)15，所述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)還設(shè)有可對(duì)所述光電支路和所述風(fēng)電支路交替進(jìn)行控制的MPPT (Maximum Power Point Tracking)控制裝置，即最大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置。在本實(shí)施例中，可對(duì)MPPT控制裝置設(shè)置一固定的時(shí)間間隔，如十分鐘或者三十分鐘。圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制裝置對(duì)風(fēng)電支路和光電支路進(jìn)行交替控制的示意圖，圖3中的橫坐標(biāo)t為時(shí)間。如圖3所示，MPPT控制裝置先對(duì)風(fēng)電支路進(jìn)行MPPT控制，過(guò)了固定的時(shí)間間隔換為對(duì)光電支路進(jìn)行MPPT控制，如此，MPPT可交替對(duì)風(fēng)電支路和光電支路進(jìn)行控制，當(dāng)然，MPPT控制裝置也可先對(duì)光電支路進(jìn)行MPPT控制。這種設(shè)置使風(fēng)力發(fā)電機(jī)13和光伏板11幾乎同時(shí)在接近其各自最大的輸出功率的狀態(tài)下工作，且設(shè)定的間隔時(shí)間越短，整個(gè)風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率越高，從而可顯著提高整個(gè)風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，提高光能和風(fēng)能的利用率。在本實(shí)施例中，所述MPPT控制裝置包括DSP控制器(數(shù)字信號(hào)處理控制器)17及自所述DSP控制器17引出的光電支路檢測(cè)電路18、風(fēng)電支路檢測(cè)電路19、光電支路驅(qū)動(dòng)電路20和風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路21。所述光電支路檢測(cè)電路18與所述光電支路連接，且連接點(diǎn)在所述二極管12與所述BUCK電路15之間，以檢測(cè)光電支路的電壓和電流強(qiáng)度，所述光電支路檢測(cè)電路18將檢測(cè)到的電壓和電流強(qiáng)度信息輸送到DSP控制器17，DSP控制器17根據(jù)接收的信息計(jì)算光伏板11的輸出功率。所述風(fēng)電支路檢測(cè)電路19與所述風(fēng)電支路連接，且連接點(diǎn)在所述整流橋14和所述BUCK電路15之間，以檢測(cè)風(fēng)電支路的電壓和電流強(qiáng)度，所述風(fēng)電支路檢測(cè)電路19將檢測(cè)到的電壓和電流強(qiáng)度信息輸送到DSP控制器17，DSP控制器17根據(jù)接收的信息計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)13的輸出功率。在本實(shí)施例中，采用“擾動(dòng)法”原理來(lái)追蹤光伏板11和風(fēng)力發(fā)電機(jī)13的最大輸出功率。所述光電支路驅(qū)動(dòng)電路20與所述光電支路的BUCK電路15的開(kāi)關(guān)管23連接，當(dāng)所述MPPT控制裝置控制光電支路時(shí)，DSP控制器17向光電支路驅(qū)動(dòng)電路20發(fā)出指令，改變所述光電支路的BUCK電路15的開(kāi)關(guān)管23的占空比，在本實(shí)施例中，為增大占空比，從而調(diào)整光伏板11的輸出功率。光電支路檢測(cè)電路18再次檢測(cè)光電支路的電壓和電流強(qiáng)度，并將新的數(shù)據(jù)傳送至DSP控制器17，DSP控制器17計(jì)算得出光電支路調(diào)整后的輸出功率，并比較調(diào)整前后的輸出功率，如調(diào)整后的輸出功率比調(diào)整前的輸出功率增大，則DSP控制器17指令光電支路驅(qū)動(dòng)電路20繼續(xù)增大光電支路的BUCK電路15的開(kāi)關(guān)管23的占空比，使光伏板11的輸出功率進(jìn)一步增大。如調(diào)整后的輸出功率比調(diào)整前的輸出功率小，則減小開(kāi)關(guān)管23的占空比，以進(jìn)一步提高光伏板11的輸出功率。所述風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路21與所述風(fēng)電支路的BUCK電路15的開(kāi)關(guān)管23連接，當(dāng)所述MPPT控制裝置控制光電支路時(shí)，DSP控制器17向風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路21發(fā)出指令改變所述風(fēng)電支路的BUCK電路15的開(kāi)關(guān)管23的占空比，從而調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)13的輸出功率，使其接近風(fēng)力發(fā)電機(jī)13的最大輸出功率,其原理與調(diào)整光伏板11的輸出功率的原理相同，此處不再贅述。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，還可采用其它已知的方式追蹤光伏板11和風(fēng)力發(fā)電機(jī)13的最大功率。作為優(yōu)選，所述MPPT控制裝置還包括自所述DSP控制器17引出的蓄電池檢測(cè)電路22，所述蓄電池檢測(cè)電路22與所述干路連接以檢測(cè)蓄電池16的電壓和電流強(qiáng)度，將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述DSP控制器17，所述DSP控制器17可計(jì)算得出蓄電池16的充電功率。以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，不用于限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型做出的各種修改或等同替換也落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),包括由光伏板和二極管串聯(lián)形成的光電支路、由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和整流橋串聯(lián)形成的風(fēng)電支路，所述光電支路與所述風(fēng)電支路并聯(lián)向干路中的蓄電池充電，其特征在于:所述光電支路和所述風(fēng)電支路中均串聯(lián)有BUCK電路，所述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)還設(shè)有可對(duì)所述光電支路和所述風(fēng)電支路交替進(jìn)行控制的MPPT控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述MPPT控制裝置包括DSP控制器及自所述DSP控制器引出的光電支路檢測(cè)電路、風(fēng)電支路檢測(cè)電路、光電支路驅(qū)動(dòng)電路和風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路，所述光電支路檢測(cè)電路與所述光電支路連接以檢測(cè)光電支路的電壓和電流強(qiáng)度，所述風(fēng)電支路檢測(cè)電路與所述風(fēng)電支路連接以檢測(cè)風(fēng)電支路的電壓和電流強(qiáng)度，所述光電支路驅(qū)動(dòng)電路與所述光電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管連接以根據(jù)所述DSP控制器的指令改變所述光電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管的占空比，所述風(fēng)電支路驅(qū)動(dòng)電路與所述風(fēng)電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管連接以根據(jù)所述DSP控制器的指令改變所述風(fēng)電支路的BUCK電路的開(kāi)關(guān)管的占空比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述光電支路檢測(cè)電路與所述光電支路的連接點(diǎn)在所述二極管與所述BUCK電路之間，所述風(fēng)電支路檢測(cè)電路與所述風(fēng)電支路的連接點(diǎn)在所述整流橋和所述BUCK電路之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述MPPT控制裝置還包括自所述DSP控制器弓I出的蓄電池檢測(cè)電路，所述蓄電池檢測(cè)電路與所述干路連接以檢測(cè)蓄電池的充電電壓和電流強(qiáng)度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括由光伏板和二極管串聯(lián)形成的光電支路、由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和整流橋串聯(lián)形成的風(fēng)電支路，所述光電支路與所述風(fēng)電支路并聯(lián)向干路中的蓄電池充電，所述光電支路和所述風(fēng)電支路中均串聯(lián)有BUCK電路，所述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)還設(shè)有可對(duì)所述光電支路和所述風(fēng)電支路交替進(jìn)行控制的MPPT控制裝置。本實(shí)用新型克服現(xiàn)有的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏板的輸出功率遠(yuǎn)小于其最大輸出功率，造成清潔能源的浪費(fèi)，并使得蓄電池充電效率較低的缺點(diǎn)，提供一種可追蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏板的最大輸出功率，以提高光伏板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率，從而更充分利用風(fēng)能和光能的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202949245SQ20122060922
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者常東來(lái), 王寶珠, 王海龍, 宋風(fēng)才 申請(qǐng)人:中科恒源科技股份有限公司