多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，它包括發(fā)電機，與發(fā)電機電連接的逆變器，與逆變器電連接的電網(wǎng)以及與電網(wǎng)連接的獨立負載，還包括設置在發(fā)電機和逆變器之間的帶控制單元的雙向充電控制器以及蓄電池，其中，所述發(fā)電機的輸出端連接雙向充電控制器的輸入端和逆變器的輸入端，逆變器的輸出端連接電網(wǎng)，所述雙向充電控制器的輸出端連接蓄電池。由于本發(fā)明在發(fā)電機和逆變器之間設置有帶控制單元的雙向充電控制器以及蓄電池，因此可以利用充足的可再生能源為蓄電池充電，當電網(wǎng)斷電時，可以利用蓄電池作為后備電源，通過雙向充電控制器、逆變器為獨立的重要負載供電。
【專利說明】多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
[0001]【技術領域】:
本發(fā)明涉及一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0002]【背景技術】:
伴隨著地球上日益關注的污染問題和煤油消耗，利用自然資源獲取可再生能源電力的技術已經(jīng)受到全世界科學家的廣泛關注。在所有的方法中，太陽能電力、風力發(fā)電是最有前景的，因為在我們的環(huán)境中太陽能和風能是最豐富的，也是所有資源中最干凈的，太陽能、風能這些可再生能源未來將會具有更大的發(fā)展空間。現(xiàn)有可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常包括太陽能或風力發(fā)電機，與發(fā)電機連接的逆變器，以及與逆變器連接的電網(wǎng)和獨立負載。在這個系統(tǒng)中，電網(wǎng)作為系統(tǒng)儲能裝置。在電網(wǎng)停電時,系統(tǒng)就會停止工作,一些重要的獨立負載就會失去電力，在很多時候，這些重要的獨立負載必須工作，必須保證有后備的電源供給。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，它包括發(fā)電機，與發(fā)電機電連接的逆變器，與逆變器電連接的電網(wǎng)，電網(wǎng)連接獨立負載，其特征在于:還包括設置在發(fā)電機和逆變器之間的帶控制單元的雙向充電控制器以及蓄電池，其中，所述發(fā)電機的輸出端連接雙向充電控制器的輸入端和逆變器的輸入端，逆變器的輸出端連接電網(wǎng)，所述雙向充電控制器的輸出端連接蓄電池。
[0004]本發(fā)明更進一步的技術特征是:
所述雙向充電控制器包括輸入端正極接頭A、輸入端負極接頭B、輸出端正極接頭C、輸出端負極接頭D，還包括帶輸入端正極a、輸入端負極b和輸出端正極C、輸出端負極d的隔離DC-DC變換器，其中隔離DC-DC變換器的輸入端正極a與輸入端正極接頭A電連接，隔離DC-DC變換器的輸入端負極b與輸入端負極接頭B電連接，隔離DC-DC變換器的輸出端正極c與輸出端正極接頭C電連接，隔離DC-DC變換器的輸出端負極d與輸出端負極接頭D電連接，所述隔離DC-DC變換器還包括帶初級線圈和次級線圈的隔離變壓器，與隔離變壓器初級線圈電連接的第一全橋電路，以及與隔離變壓器次級線圈電連接的第二全橋電路，其中所述隔離變壓器初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為η比1，其中η大于I。
[0005]所述隔離DC-DC變換器的輸入端負極b與輸出端正極接頭C電連接，所述輸出端負極接頭D與輸入端負極接頭B電連接。
[0006]所述雙向充電控制器還包含有最大功率點跟蹤即MPPT電路。
[0007]所述發(fā)電機為風力發(fā)電機或太陽能電池板或燃料電池。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明一種多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在發(fā)電機和逆變器之間設置有帶控制單元的雙向充電控制器以及蓄電池，因此可以利用充足的可再生能源為蓄電池充電，當電網(wǎng)斷電時，電網(wǎng)和逆變器切斷連接，此時可以利用蓄電池作為后備電源，通過雙向充電控制器向逆變器提供一個穩(wěn)定的輸入電源，使逆變器可以正常工作，從而為獨立的重要負載供電。
[0009]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是圖1所示可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一實施例中帶控制單元的雙向充電控制器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1中所示可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)另一實施例中帶控制單元的雙向充電控制器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明:
圖1是本發(fā)明可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，由圖1可以看出本發(fā)明一種多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，它包括發(fā)電機1，與發(fā)電機電連接的逆變器2，與逆變器2電連接的電網(wǎng)3，電網(wǎng)3連接獨立負載6，其特征在于:還包括設置在發(fā)電機I和逆變器2之間的帶控制單元的雙向充電控制器4以及蓄電池5，其中，所述發(fā)電機I的輸出端連接雙向充電控制器4的輸入端和逆變器2的輸入端，逆變器2的輸出端連接電網(wǎng)3，所述雙向充電控制器4的輸出端連接蓄電池5。
[0011]圖1中的發(fā)電機I以太陽能電池板為例，在實際應用中，重要的獨立負載6通常由電網(wǎng)3供電工作，同時和逆變器2的輸出端連接，獨立負載6與電網(wǎng)3以及獨立負載6與逆變器2輸出端之間通常連接有繼電器開關，當電網(wǎng)3停電時，逆變器2輸出端與獨立負載6電連接。由于電網(wǎng)3停電，逆變器2與電網(wǎng)3會自動斷開，太陽能電池板I就會停止工作。而在本發(fā)明的多功能可再生能源電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，由于太陽能電池板I和逆變器2之間設置有帶控制單元的雙向充電控制器4以及蓄電池5，因此在電網(wǎng)3工作時可以利用充足的太陽能為蓄電池5充電，當電網(wǎng)斷3電時，電網(wǎng)3和逆變器2切斷連接，此時可以利用蓄電池5作為后備電源，通過雙向充電控制器4為逆變器2提供一個穩(wěn)定的輸入電源，使逆變器2可以正常工作，從而使太陽能電池板I也可以繼續(xù)工作，共同為獨立的重要負載6供電。到了晚上，太陽能電池板I會自動斷開，蓄電池單獨為逆變器2和獨立的重要負載6供電。
[0012]在實際應用中，發(fā)電機并不局限于太陽能電池板，還可以是風力發(fā)電機或燃料電池等。
[0013]圖2是圖1所示可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一實施例中帶控制單元的雙向充電控制器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖，在該實施例中，除雙向充電控制器4外其他結(jié)構(gòu)和圖1相同，由圖2可以看出，本實施例中所述雙向充電控制器4包括輸入端正極接頭A、輸入端負極接頭B、輸出端正極接頭C、輸出端負極接頭D，還包括帶輸入端正極a、輸入端負極b和輸出端正極C、輸出端負極d的隔離DC-DC變換器，其中隔離DC-DC變換器的輸入端正極a與輸入端正極接頭A電連接，隔離DC-DC變換器的輸入端負極b與輸入端負極接頭B電連接，隔離DC-DC變換器的輸出端正極c與輸出端正極接頭C電連接，隔離DC-DC變換器的輸出端負極d與輸出端負極接頭D電連接；所述隔離DC-DC變換器還包括帶初級線圈和次級線圈的隔離變壓器，與隔離變壓器初級線圈電連接的第一全橋電路，以及與隔離變壓器次級線圈電連接的第二全橋電路，本實施例中所述隔離變壓器初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為2:1，當然在實際應用時，可以根據(jù)需要將隔離變壓器初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比設定為3:1、4:1、5:1、20:1、30:1、50:1、70:1 或90:1。
[0014]根據(jù)全橋電路的可逆性可知，該雙向充電控制器4具有兩種工作模式，這兩種工作模式由控制單元選擇控制。控制單元圖中未示，控制單元與隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器之間的連接采用常規(guī)技術。雙向充電控制器第一種工作模式為:電流從輸入端正負極接頭A、B輸入，輸出端正負極接頭C、D輸出，即降壓為蓄電池5充電；第二種工作模式為:蓄電池5放電，電流從輸出端正負極接頭C、D輸入，從輸入端正負極接頭A、B輸出，即升壓為逆變器2和獨立負載6供電。
[0015]雙向充電控制器4在第一種工作模式下工作時，對其中的電子元器件耐流性要求很高，雙向充電控制器4在第二種工作模式下工作時，對其中的電子元器件耐壓性要求很高，這無疑提高了雙向充電控制器的成本，同時也限制了其使用壽命；為克服這些缺點，圖3提供了圖1中所示可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)另一實施例中帶控制單元的雙向充電控制器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；在該實施例中，除雙向充電控制器4外其他結(jié)構(gòu)和圖1相同，由圖3可以看出其中所述隔離DC-DC變換器的輸入端負極b與輸出端正極接頭C電連接，所述輸出端負極接頭D與輸入端負極接頭B電連接。這樣在第一種工作模式下工作時，一部分電流是疊加在隔離DC-DC變換器外部，不需要雙向充電控制器4內(nèi)部電子器件承載該電流，因此對其中的電子器件耐流要求大幅降低，這樣雙向充電控制器的成本就會大幅降低，而且壽命也自然會延長，而且在第一種工作模式下，這樣的連接方式可以繞開隔離DC-DC變換器直接發(fā)送一些能量到蓄電池5，使隔離DC-DC變換器的功耗也大幅度降低，較高百分比的可用功率傳遞到蓄電池5，這樣雙向充電控制器4效率也隨之有大幅度提高，能夠使整個系統(tǒng)的效率最大化。
[0016]同樣在圖3所示的改進實施例中，當所述雙向充電控制器在第二種工作模式下工作時，一部分電壓是疊加在隔離DC-DC變換器外部，不需要雙向充電控制器4內(nèi)部電子器件承載該電壓，因此對其中的電子器件耐壓要求大幅降低，這樣雙向充電控制器4的成本就會大幅降低，而且壽命也自然會延長，而且這樣的連接方式可以繞開隔離DC-DC變換器直接發(fā)送一些能量到逆變器2，使隔離DC-DC變換器的功耗也大幅度降低，較高百分比的可用功率傳遞到逆變器2，這樣雙向充電控制器4的效率也隨之有大幅度提高，能夠使整個系統(tǒng)的效率最大化?？刂茊卧獔D中未示，控制單元與隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器之間的連接采用常規(guī)技術。
[0017]在實際應用的實施例中，所述雙向充電控制器4還可以包含有最大功率點跟蹤即MPPT電路。
[0018]本發(fā)明雖然已經(jīng)在此處描述了【具體實施方式】，但是本發(fā)明的覆蓋范圍不限于此。相反，本發(fā)明涵蓋所有在字面上或在等效形式的教導下實質(zhì)上落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術方案，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，它包括發(fā)電機，與發(fā)電機電連接的逆變器，與逆變器電連接的電網(wǎng)，電網(wǎng)連接獨立負載，其特征在于:還包括設置在發(fā)電機和逆變器之間的帶控制單元的雙向充電控制器以及蓄電池，其中，所述發(fā)電機的輸出端連接雙向充電控制器的輸入端和逆變器的輸入端，逆變器的輸出端連接電網(wǎng)，所述雙向充電控制器的輸出端連接蓄電池。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述雙向充電控制器包括輸入纟而正極接頭A、輸入纟而負極接頭B、輸出纟而正極接頭C、輸出纟而負極接頭D，還包括帶輸入端正極a、輸入端負極b和輸出端正極C、輸出端負極d的隔離DC-DC變換器，其中隔離DC-DC變換器的輸入端正極a與輸入端正極接頭A電連接，隔離DC-DC變換器的輸入端負極b與輸入端負極接頭B電連接，隔離DC-DC變換器的輸出端正極c與輸出端正極接頭C電連接，隔離DC-DC變換器的輸出端負極d與輸出端負極接頭D電連接，所述隔離DC-DC變換器還包括帶初級線圈和次級線圈的隔離變壓器，與隔離變壓器初級線圈電連接的第一全橋電路，以及與隔離變壓器次級線圈電連接的第二全橋電路，其中所述隔離變壓器初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為η比1，其中η大于I。
3.如權(quán)利要求2所述的多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述隔離DC-DC變換器的輸入端負極b與輸出端正極接頭C電連接，所述輸出端負極接頭D與輸入端負極接頭B電連接。
4.如權(quán)利要求1所述的多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述雙向充電控制器還包含有最大功率點跟蹤即MPPT電路。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的多功能可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)電機為風力發(fā)電機或太陽能電池板或燃料電池。
【文檔編號】H02J9/06GK103490500SQ201310417032
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】曹艷輝, 寇青 申請人:嘉興凱希電子有限公司