一種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過整流橋變換為直流電，作為雙輸入Boost變換器的一路輸入，PV陣列輸出作為另一路輸入；雙輸入Boost變換器連接到蓄電池，蓄電池經(jīng)過DC/DC斬波器后給直流負(fù)載供電，同時(shí)經(jīng)過DC/AC逆變器給交流負(fù)載供電；控制器電連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)，PV陣列，蓄電池，直流負(fù)載，交流負(fù)載，DC/DC斬波器和DC/AC逆變器，并通過PWM控制器連接到雙輸入Boost變換器。本實(shí)用新型采用了雙輸入Boost電路，該電路可以實(shí)現(xiàn)兩種不同性質(zhì)的電源輸入，簡化了傳統(tǒng)的多輸入變換器的電路結(jié)構(gòu)，提高了電壓增益，降低了開關(guān)器件電壓應(yīng)力。
【專利說明】—種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]中國與歐美在光伏領(lǐng)域接連產(chǎn)生貿(mào)易摩擦，該行業(yè)注定要在漫長的時(shí)期內(nèi)經(jīng)歷陣痛；產(chǎn)能過剩和電網(wǎng)建設(shè)滯后致使風(fēng)電行業(yè)“棄風(fēng)”問題凸顯。做好以下三個(gè)方面的工作將有助于解決以上兩個(gè)行業(yè)所面臨的困境:產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行；在發(fā)揮市場機(jī)制的前提下，規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展程序也很重要；由于太陽能和風(fēng)能具有天然的互補(bǔ)性和絕佳的匹配性，力口快推進(jìn)分布式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在單位、社區(qū)和家庭的安裝、使用更是具體措施之一。
[0005]傳統(tǒng)的分布式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，兩種能源形式各需要一個(gè)直流斬波電路，控制器協(xié)調(diào)控制開關(guān)管的通斷，將波動(dòng)性和隨機(jī)性很大的直流輸入變?yōu)榭煽氐闹绷鬏敵?，并?lián)在公共的直流母線上，供給儲能設(shè)備或直流負(fù)載使用，其存在的缺陷:一方面結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高；另一方面，變換器中開關(guān)管和二極管的電壓應(yīng)力高。
[0006]實(shí)用新型內(nèi)容:
[0007]本實(shí)用新型的目的就是提供一種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)本地區(qū)的資源條件，合理配置系統(tǒng)容量后，該分布式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可成為高性價(jià)比的獨(dú)立電源系統(tǒng)。
[0008]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0009]—種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),包括風(fēng)力發(fā)電機(jī),PV陣列，蓄電池:風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過整流橋變換為直流電，作為雙輸入Boost變換器的一路輸入，PV陣列輸出為直流電能，作為雙輸入Boost變換器的另一路輸入；雙輸入Boost變換器連接到蓄電池，蓄電池經(jīng)過DC/DC斬波器后給直流負(fù)載供電，同時(shí)經(jīng)過DC/AC逆變器給交流負(fù)載供電；控制器電連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)，PV陣列，蓄電池，直流負(fù)載，交流負(fù)載，DC/DC斬波器和DC/AC逆變器，并通過PWM控制器連接到雙輸入Boost變換器。
[0010]所述控制器優(yōu)選飛思卡爾HCS12X單片機(jī)為核心，控制器采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)和PV陣列所產(chǎn)生的電流信號、蓄電池電壓信號、負(fù)載側(cè)電流信號，經(jīng)過處理后產(chǎn)生兩路PWM脈沖信號，控制雙輸入Boost變換器中開關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤和蓄電池的充放電控制，同時(shí)產(chǎn)生另外兩路PWM信號控制DC/DC斬波器和DC/AC逆變器中開關(guān)管的通斷，保證負(fù)載的正常供電。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0012]傳統(tǒng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)很少采用最大功率跟蹤技術(shù)，造成能源浪費(fèi)，設(shè)備利用率也很低，現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)常采用兩套DC/DC裝置，實(shí)際運(yùn)營時(shí)投資成本高。Boost電路應(yīng)用在MPPT上具有輸入電流連續(xù)，驅(qū)動(dòng)電路簡單的優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型采用了一種新型的雙輸入Boost電路，該電路可以實(shí)現(xiàn)兩種不同性質(zhì)的電源輸入，簡化了傳統(tǒng)的多輸入變換器的電路結(jié)構(gòu)，提高了電壓增益，降低了開關(guān)器件電壓應(yīng)力?？刂破鞑捎米儾介L擾動(dòng)法的控制策略進(jìn)行最大功率跟蹤，風(fēng)力機(jī)和太陽能電池板同時(shí)或獨(dú)立供電時(shí)，輸出電壓可以穩(wěn)定在系統(tǒng)最大功率所對應(yīng)的點(diǎn)，脈動(dòng)小。所設(shè)計(jì)的基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可成為高性價(jià)比的獨(dú)立電源，有利于該系統(tǒng)在單位、社區(qū)和家庭的推廣使用。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0014]附圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
[0016]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0017]—種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),包括風(fēng)力發(fā)電機(jī),PV陣列，蓄電池:風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過整流橋變換為直流電，作為雙輸入Boost變換器的一路輸入，PV陣列輸出為直流電能，作為雙輸入Boost變換器的另一路輸入；雙輸入Boost變換器連接到蓄電池，蓄電池經(jīng)過DC/DC斬波器后給直流負(fù)載供電，同時(shí)經(jīng)過DC/AC逆變器給交流負(fù)載供電；控制器電連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)，PV陣列，蓄電池，直流負(fù)載，交流負(fù)載，DC/DC斬波器和DC/AC逆變器，并通過PWM控制器連接到雙輸入Boost變換器。
[0018]基于雙輸入Boost電路的分布式風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流橋、PV陣列、控制器、雙輸入Boost變換器、蓄電池、斬波器、逆變器和負(fù)載等，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。選用兩塊100W單晶太陽能電池板，一套額定功率為300W的風(fēng)力機(jī)，兩塊12V200AH電瓶，控制器以飛思卡爾HCS12X單片機(jī)為核心。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)和PV陣列的輸出電壓都比較小，而實(shí)際使用中電壓較高，因此本系統(tǒng)采用Boost變換器，使輸出電壓高于輸入電壓，不采用BUCK變換器的另一個(gè)考慮是保證充電電流是連續(xù)的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過整流橋變換為直流電，作為雙輸入Boost變換器的一路輸入；PV陣列輸出為直流電能，作為雙輸入Boost變換器的另一路輸入。根據(jù)系統(tǒng)所處的地區(qū)實(shí)時(shí)自然條件的不同，兩種能源單獨(dú)或同時(shí)向系統(tǒng)供電，經(jīng)過直流斬波后，得到蓄電池所需直流充電電壓。蓄電池經(jīng)過DC/DC斬波器后給直流負(fù)載供電，如果是交流負(fù)載則利用DC/AC逆變器變換到所需交流電壓?？刂破鞑杉L(fēng)力發(fā)電機(jī)和PV陣列所產(chǎn)生的電流信號、蓄電池電壓信號、負(fù)載側(cè)電流信號，經(jīng)過處理后產(chǎn)生兩路PWM脈沖信號，控制雙輸入Boost變換器中開關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤和蓄電池的充放電控制，同時(shí)產(chǎn)生另外兩路PWM信號控制DC/DC斬波器和DC/AC逆變器中開關(guān)管的通斷，保證負(fù)載的正常供電。
[0019]雙輸入Boost電路最大功率點(diǎn)跟蹤算法
[0020]在白天或沒有風(fēng)時(shí)，光伏陣列輸出功率占絕大部分，光伏陣列MPPT策略運(yùn)行。調(diào)整雙輸入Boost電路中開關(guān)管的占空比來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路的等效電阻，實(shí)現(xiàn)對太陽能電池板輸出電壓的調(diào)節(jié)，從而使光伏陣列的輸出功率達(dá)到最大值。分布式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤采用變步長占空比擾動(dòng)觀察法，通過改變占空比D的大小來調(diào)節(jié)雙輸入變換電路的輸入與輸出之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的同時(shí)，又達(dá)到了最大功率跟蹤的目的。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，控制器輸出PWM信號占空比為D1，輸出功率為P1，跟蹤初期給信號加一個(gè)步長較大的擾動(dòng)AD，擾動(dòng)后的功率為P2，當(dāng)P2>P1時(shí)，繼續(xù)按此方向擾動(dòng)，否則需要改變擾動(dòng)方向。若雙向擾動(dòng)后P2 ( P1，這時(shí)可采用較小的步長繼續(xù)擾動(dòng)，當(dāng)AD〈Dmin時(shí)，停止擾動(dòng)，此時(shí)的工作點(diǎn)近似為當(dāng)前的最大功率點(diǎn)。
[0021]在晚上或陰雨天時(shí)，光伏陣列輸出能量很少，風(fēng)力機(jī)提供功率，風(fēng)力機(jī)MPPT跟蹤思路如下:[0022]①實(shí)際風(fēng)速〈切入風(fēng)速，風(fēng)力機(jī)不工作，MPPT策略不運(yùn)行；
[0023]②切入風(fēng)速≤實(shí)際風(fēng)速≤額定風(fēng)速，MPPT策略運(yùn)行，風(fēng)力機(jī)工作在最佳葉尖速比附近；
[0024]③若額定風(fēng)速〈實(shí)際風(fēng)速〈切出風(fēng)速，MPPT策略采用恒功率控制；
[0025]若實(shí)際風(fēng)速 > 切出風(fēng)速，風(fēng)力機(jī)不工作。
[0026]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施方式，除此之外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)現(xiàn)方式。需要說明的是，在沒有脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的改進(jìn)和修飾均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)，PV陣列,蓄電池，其特征在于:風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過整流橋變換為直流電，作為雙輸入Boost變換器的一路輸入，PV陣列輸出為直流電能，作為雙輸入Boost變換器的另一路輸入；雙輸入Boost變換器連接到蓄電池，蓄電池經(jīng)過DC/DC斬波器后給直流負(fù)載供電，同時(shí)經(jīng)過DC/AC逆變器給交流負(fù)載供電；控制器電連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)，PV陣列，蓄電池，直流負(fù)載，交流負(fù)載，DC/DC斬波器和DC/AC逆變器，并通過PWM控制器連接到雙輸入Boost變換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器優(yōu)選飛思卡爾HCS12X單片機(jī)為核心，控制器采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)和PV陣列所產(chǎn)生的電流信號、蓄電池電壓信號、負(fù)載側(cè)電流信號，經(jīng)過處理后產(chǎn)生兩路PWM脈沖信號，控制雙輸入Boost變換器中開關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤和蓄電池的充放電控制，同時(shí)產(chǎn)生另外兩路PWM信號控制DC/DC斬波器和DC/AC逆變器中開關(guān)管的通斷，保證負(fù)載的正常供電。
【文檔編號】H02S10/12GK203826984SQ201420132500
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月22日
【發(fā)明者】蔣偉, 鮑睿 申請人:蔣偉, 鮑睿